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工程案例
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本文档通过三个完整的工程案例，帮助你将 unit1~unit8 的理论知识应用到实际制造场景中。每个案例都对应课程中的多个章节，建议在学习完相关章节后再阅读。

在开始案例学习之前，建议先阅读 :doc:`../workflow-roadmap`，了解完整的 CAD/CAM 工具链和学习路线。workflow-roadmap 是总路线，examples 是路线中的案例集合。

工程案例学习目标
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1. 理解 CAD/CAM 技术在实际制造中的完整应用流程
2. 掌握从设计模型到加工代码的转换方法
3. 了解不同数据交换格式的特点和使用场景
4. 熟悉 CAPP 工艺路线的设计思路
5. 建立"设计→工艺→制造"的系统性思维

从 Showcase 开始
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如果你刚开始访问本站，建议先阅读 :doc:`../project-showcase` （项目全景页），了解本站有什么、演进到哪里、读者怎么开始。然后再按下面的分组选择路径。

**快速分组入口**：

- **工程案例**：cad-to-gcode、data-exchange、capp-process-plan
- **FreeCAD 实操线**：freecad-plate-modeling → freecad-export-checklist → freecad-to-cam-worksheet → freecad-workflow-index
- **Capstone 项目线**：bracket-capstone-project → bracket-project-portfolio → capstone-learning-path
- **CadQuery 代码建模线**：cadquery-parametric-modeling → cadquery-advanced-features → cadquery-bracket-capstone → cadquery-learning-path
- **Assembly 装配体线**：cadquery-assembly-intro → cadquery-assembly-bom-checklist → cadquery-assembly-placement-mini-lab → cadquery-assembly-learning-path
- **Runtime / Portfolio 路线**：capstone-portfolio-upgrade → cadquery-runtime-export-pilot → cadquery-local-environment-guide → cadquery-runtime-portfolio-path

四个案例之间的关系
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.. figure:: ../_static/diagrams/cad-to-gcode-pipeline.svg
   :width: 100%
   :align: center
   :alt: 从 CAD 到 G-code 的完整流程

**案例 A — 从 CAD 到 G-code**：
  覆盖完整制造流程：几何建模 → 工艺分析 → 刀具路径 → G-code 生成。对应 unit3、unit4、unit6、unit7。

**案例 B — 数据交换**：
  关注数据在不同系统间的流转：CAD 模型 → CAE 分析 → CAM 编程 → 3D 打印。对应 unit1、unit5、unit8。

**案例 C — CAPP 工艺路线**：
  聚焦工艺规划环节：毛坯选择 → 定位基准 → 工序排序 → 工艺卡片。对应 unit6、unit8。

**案例 D — FreeCAD 实操**：
  第一个动手实验：在 FreeCAD 中创建带孔矩形板，导出 STEP 和 STL。对应 unit3、unit4。

**案例 E — FreeCAD 导出检查**：
  建模完成后的系统验证：导出前检查、STEP 验证、STL 验证、文件命名规范、常见错误排查。对应 V5B。

**案例 F — FreeCAD 到 CAM**：
  从模型到加工：CAM 前置检查、加工任务拆解、刀具与参数选择、加工顺序规划、与 G-code 的衔接。对应 V5C。

**案例 G — FreeCAD 五步学习路线**：
  FreeCAD 实操线的总入口和收口页：五步学习路线、全链路产出物表、初学者完成标准。对应 V5D。

**案例 H — L 型支架 Capstone 项目**：
  FreeCAD 实操线的综合项目：集成 V5A-V5D 全部学习成果，完成从需求分析到 G-code 理解的完整流程。对应 V6A。

**案例 I — Bracket Capstone 项目档案**：
  L 型支架项目的档案模板和使用方法，包含 9 大类项目内容和推荐目录结构。对应 V6B。

**案例 J — Bracket Capstone 项目评分表**：
  L 型支架项目的详细评分标准，包含 3 大维度、20 个评分项、4 级评分等级。对应 V6B。

**案例 K — FreeCAD Path Workbench 入门**：
  FreeCAD 内置 CAM 模块入门：Job/Tool/Operation/Toolpath/Post Processor/G-code 概念、教学型 G-code 样例。对应 V6C。

**案例 L — Capstone 项目线学习路径**：
  V6 项目线总入口和收口页：五步学习路线、产出物清单、完成标准、误区与扩展。对应 V6D。

**案例 M — Python + CadQuery 参数化建模**：
  代码化 CAD 建模示例：用 Python + CadQuery 生成带孔矩形板，与 FreeCAD 图形化工作流互补。对应 V7A。

**案例 N — CadQuery 进阶：圆角、倒角、阵列与支架变体**：
  V7A 的进阶篇：圆角（fillet）、倒角（chamfer）、孔阵列、简化 L 型支架，参数化特征示例。对应 V7B。

**案例 O — CadQuery 支架 Capstone：用代码生成完整支架**：
  V7 系列的综合阶段：用 CadQuery 重写 V6A FreeCAD 支架 Capstone，参数与几何与 V6A 完全一致，可作为 V6 作品集的代码化补充。对应 V7C。

**案例 P — CadQuery 学习路径：从入门到 Capstone 收口**：
  V7 系列（V7A/V7B/V7C）的总入口和收口页：三步学习路线、4 个 .py 代码文件地图、FreeCAD vs CadQuery 路线对比、完成标准、误区与扩展方向。对应 V7D。

**案例 Q — CadQuery Assembly 入门：从单零件到多零件装配体**：
  V8 系列的第一篇：Assembly 基本概念、单零件 vs 装配体对比、底板+立板+螺栓+销钉的简化支架装配体示例、装配体与 CAM/作品集的关系。对应 V8A。

**案例 R — CadQuery Assembly 进阶：BOM、爆炸图与装配检查清单**：
  V8A 的进阶篇：BOM 表格、爆炸图理解、装配检查清单、教学型 BOM_DATA 代码示例、装配体作品集归档推荐。对应 V8B。

**案例 S — CadQuery Assembly 进阶：定位、子装配与干涉检查 mini-lab**：
  V8A/V8B 的第三篇：Placement/Location 概念、全局 vs 局部坐标系、nested assembly（bolt_pair 子装配）、教学型干涉检查表。对应 V8C。

**案例 T — CadQuery Assembly 学习路径：从多零件到装配检查**：
  V8 系列（V8A/V8B/V8C）的总入口和收口页：三步学习路线、2 个 .py 代码 + 5 个资源包文件地图、Assembly 与 Capstone 关系、单零件/装配体/BOM/G-code 层级关系、完成标准与误区。对应 V8D。

**案例 U — Capstone 作品集升级：加入 CadQuery 与 Assembly 成果**：
  V6/V7/V8 三条学习线整合收口页：升级版作品集结构、推荐文件夹结构、V6/V7/V8 对照表、作品集说明模板、自评升级清单、8 条常见误区。对应 V9A。

**案例 V — CadQuery 真实运行与 STEP/STL 导出试点**：
  V7/V8 代码示例的真实运行与导出诊断：环境诊断（OS/Python/pip/OCCT）、6 个 .py 实际运行结果表、为什么 OCCT 不可用、读者本地如何生成文件、不创建假 STEP/STL 的教学诚信。对应 V9B。

**案例 W — CadQuery 本地环境配置指南**：
  V9B 服务器端不能运行 CadQuery，本页提供读者本地配置路线：conda（推荐）+ pip（备选）、smoke test 脚本、导出后检查项、environment-cadquery.yml。对应 V9C。

**案例 X — CadQuery 运行与作品集路线（V9D 总入口）**：
  V9 系列发布收口页：三步学习路线（V9A 作品集升级 → V9B 运行诊断 → V9C 本地导出）、文件与脚本地图（9 个核心资源）、真实运行状态说明（py_compile ≠ 模型生成）、教学诚信声明（不伪造 STEP/STL）、作品集新增运行记录模块、8 项完成标准 + 7 条常见误区。对应 V9D。

代码化建模
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本页 V7A 起新增"代码化建模"小节，作为 FreeCAD 图形化工作流的**补充**：

- FreeCAD 适合：图形化交互式建模，几何直觉建立，初学者友好
- CadQuery 适合：参数化建模，批量生成，版本管理，团队协作
- 两者输出**完全相同**的 STEP/STL 文件，下游工具链无差异

推荐顺序：

1. **入门**：阅读 :doc:`cadquery-parametric-modeling` （V7A）—— 带孔矩形板，理解基础
2. **进阶**：阅读 :doc:`cadquery-advanced-features` （V7B）—— 圆角、倒角、孔阵列、支架变体
3. **综合**：阅读 :doc:`cadquery-bracket-capstone` （V7C）—— 完整 L 型支架 Capstone（与 V6A 几何一致）
4. **收口**：阅读 :doc:`cadquery-learning-path` （V7D）—— V7 系列总入口和三步走总览
5. **装配体**：阅读 :doc:`cadquery-assembly-intro` （V8A）—— 多零件装配体入门
6. **装配体进阶**：阅读 :doc:`cadquery-assembly-bom-checklist` （V8B）—— BOM + 爆炸图 + 检查清单
7. **Placement 与子装配**：阅读 :doc:`cadquery-assembly-placement-mini-lab` （V8C）—— Location + 子装配 + 干涉检查
8. **装配体收口**：阅读 :doc:`cadquery-assembly-learning-path` （V8D）—— V8 系列总入口和三步走总览
9. **作品集升级**：阅读 :doc:`capstone-portfolio-upgrade` （V9A）—— V6/V7/V8 三线整合
10. **CadQuery 运行试点**：阅读 :doc:`cadquery-runtime-export-pilot` （V9B）—— 环境诊断与运行结果
11. **本地环境指南**：阅读 :doc:`cadquery-local-environment-guide` （V9C）—— conda/pip 路线、smoke test、导出检查
12. **V9 总入口**：阅读 :doc:`cadquery-runtime-portfolio-path` （V9D）—— V9 系列发布收口、三步路线、文件地图、运行记录

如果你已经完成 FreeCAD 实操（V5A-V5D），可以阅读 :doc:`cadquery-parametric-modeling` 理解代码化建模的思路；如果还没做过，建议先完成 :doc:`freecad-plate-modeling`。

推荐阅读顺序
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1. **零基础入门**：先阅读 :doc:`freecad-plate-modeling`，完成第一个 CAD 建模实践
2. **导出检查**：阅读 :doc:`freecad-export-checklist`，系统验证 STEP/STL 导出结果
3. **CAM 规划**：阅读 :doc:`freecad-to-cam-worksheet`，学习如何为零件规划加工任务
4. **学习路线总览**：阅读 :doc:`freecad-workflow-index`，查看 FreeCAD 五步学习路线和完成标准
5. **初学者**：阅读 :doc:`data-exchange`，了解数据如何在不同系统间流转
6. **有一定基础**：阅读 :doc:`capp-process-plan`，理解工艺规划的核心思路
7. **系统学习**：阅读 :doc:`cad-to-gcode`，建立从设计到制造的完整认知
8. **深入理解**：阅读 :doc:`gcode-toolpath-visualization`，逐行理解 G-code 程序如何控制机床动作
9. **格式实验**：阅读 :doc:`step-stl-mini-lab`，通过对比实验理解 STEP 与 STL 的本质差异
10. **综合项目**：完成 :doc:`bracket-capstone-project`，集成全部 V5A-V5D 学习成果
11. **项目档案**：阅读 :doc:`bracket-project-portfolio`，使用模板整理项目成果
12. **项目评分**：阅读 :doc:`bracket-assessment-rubric`，使用评分表自我评估
13. **Path Workbench**：阅读 :doc:`freecad-path-workbench-intro`，了解 FreeCAD CAM 模块
14. **项目线总入口**：阅读 :doc:`capstone-learning-path`，查看 V6 项目线完整学习闭环
15. **代码化建模**：阅读 :doc:`cadquery-parametric-modeling`，理解 Python + CadQuery 参数化建模（V7A）
16. **CadQuery 进阶**：阅读 :doc:`cadquery-advanced-features`，学习圆角、倒角、孔阵列与支架变体（V7B）
17. **CadQuery 支架 Capstone**：阅读 :doc:`cadquery-bracket-capstone`，理解代码化建模的完整应用（V7C）
18. **CadQuery 学习路径**：阅读 :doc:`cadquery-learning-path`，查看 V7 系列收口和三步走总览（V7D）
19. **CadQuery Assembly 入门**：阅读 :doc:`cadquery-assembly-intro`，理解多零件装配体表达（V8A）
20. **Assembly BOM 与检查清单**：阅读 :doc:`cadquery-assembly-bom-checklist`，学习 BOM + 检查清单（V8B）
21. **Placement 与子装配 mini-lab**：阅读 :doc:`cadquery-assembly-placement-mini-lab`，理解 Location + 子装配 + 干涉检查（V8C）
22. **Assembly 学习路径**：阅读 :doc:`cadquery-assembly-learning-path`，查看 V8 系列收口和三步走总览（V8D）
23. **Capstone 作品集升级**：阅读 :doc:`capstone-portfolio-upgrade`，整合 V6/V7/V8 三线（V9A）
24. **CadQuery 运行试点**：阅读 :doc:`cadquery-runtime-export-pilot`，查看环境诊断与运行结果（V9B）
25. **CadQuery 本地环境**：阅读 :doc:`cadquery-local-environment-guide`，了解 conda/pip 路线与本地导出（V9C）
26. **V9 总入口**：阅读 :doc:`cadquery-runtime-portfolio-path`，查看 V9 系列发布收口与三步路线（V9D）

每个案例对应的课程章节
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.. list-table:: 案例与课程章节对应关系
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   :widths: 25 35 40

   * - 案例
     - 核心内容
     - 对应课程章节
   * - CAD 到 G-code
     - 几何建模、刀具路径、后处理
     - unit3, unit4, unit6, unit7
   * - G-code 逐行解释
     - 数控程序结构、指令含义、路径可视化
     - unit7
   * - 数据交换
     - STEP/STL/IGES 格式、跨系统协作
     - unit1, unit5, unit8
   * - STEP/STL Mini-Lab
     - 格式结构对比、精度分析、格式选择
     - unit4, unit8
   * - CAPP 工艺路线
     - 工艺规划、工序设计、工艺卡片
     - unit6, unit8
   * - FreeCAD 实操
     - FreeCAD 建模、STEP/STL 导出
     - unit3, unit4
   * - FreeCAD 导出检查
     - 导出前检查、STEP/STL 验证、错误排查
     - V5B
   * - FreeCAD 到 CAM
     - CAM 前置检查、加工任务拆解、刀具参数
     - V5C
   * - FreeCAD 五步学习路线
     - 五步路线、产出物表、完成标准
     - V5D
   * - L 型支架 Capstone
     - 集成项目、5个阶段、提交包
     - V6A
   * - Bracket 项目档案
     - 9 大类内容、目录结构、模板
     - V6B
   * - Bracket 评分表
     - 3 维度、20 评分项、4 级等级
     - V6B
   * - FreeCAD Path Workbench
     - Job/Tool/Operation/Post 概念
     - V6C
   * - Capstone 项目线
     - 五步路线、产出物、完成标准
     - V6D
   * - Python + CadQuery
     - 代码化建模、参数化、STEP/STL 导出
     - V7A
   * - CadQuery 进阶
     - 圆角、倒角、孔阵列、支架变体
     - V7B
   * - CadQuery 支架 Capstone
     - 完整 L 型支架代码模型，与 V6A 几何一致
     - V7C
   * - CadQuery 学习路径
     - V7 系列收口、三步走总览
     - V7D
   * - CadQuery Assembly 入门
     - 多零件装配体表达、Location 概念
     - V8A
   * - Assembly BOM 与检查清单
     - BOM 表格、爆炸图、检查清单
     - V8B
   * - Assembly Placement mini-lab
     - Location、子装配、干涉检查
     - V8C
   * - Assembly 学习路径
     - V8 系列收口、三步走总览
     - V8D
   * - Capstone 作品集升级
     - V6/V7/V8 三线整合
     - V9A
   * - CadQuery 运行试点
     - 环境诊断、运行结果
     - V9B
   * - CadQuery 本地环境指南
     - conda/pip 路线、smoke test、导出检查
     - V9C
   * - CadQuery 运行与作品集路线
     - V9 系列发布收口、三步路线、文件地图、运行记录
     - V9D

如何用案例复习 unit1~unit8
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1. **学完 unit1（概论）后**
   - 阅读 :doc:`data-exchange` 中的格式对比部分
   - 理解 CAD/CAM 系统间的数据流转

2. **学完 unit3（图形变换）和 unit4（建模）后**
   - 阅读 :doc:`cad-to-gcode` 中的几何建模部分
   - 理解模型如何用于后续加工
   - **动手实践**：阅读 :doc:`freecad-plate-modeling`，在 FreeCAD 中创建你的第一个零件
   - **导出验证**：阅读 :doc:`freecad-export-checklist`，确保导出文件质量可靠
   - **CAM 规划**：阅读 :doc:`freecad-to-cam-worksheet`，理解如何从模型到加工任务
   - **路线收口**：阅读 :doc:`freecad-workflow-index`，查看完整学习闭环

3. **学完 unit5（工程分析）后**
   - 阅读 :doc:`data-exchange` 中 CAE 分析的数据准备
   - 理解分析结果如何反馈给设计

4. **学完 unit6（CAPP）后**
   - 阅读 :doc:`capp-process-plan` 完整案例
   - 对照教材中的 CAPP 设计步骤

5. **学完 unit7（数控加工）后**
   - 阅读 :doc:`cad-to-gcode` 中的 G-code 生成部分
   - 理解刀具路径如何转化为机床指令
   - 阅读 :doc:`gcode-toolpath-visualization`，逐行理解每个 G-code 指令的含义

6. **学完 unit4（建模）和 unit8（集成）后**
   - 阅读 :doc:`step-stl-mini-lab`，通过立方体和圆柱体对比实验
   - 理解 B-rep 与三角网格的本质差异，培养格式选择能力

7. **学完 unit8（集成）后**
   - 回顾三个案例中的数据流
   - 思考如何实现更高效的系统集成
   - **总收口**：再次阅读 :doc:`freecad-workflow-index`，确认是否所有完成标准都已达成

8. **综合项目**：完成 :doc:`bracket-capstone-project` L 型支架 Capstone 项目，集成 V5A-V5D 全部学习成果，验证你已具备 FreeCAD 实践线的完整能力。

.. toctree::
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   cad-to-gcode
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   step-stl-mini-lab
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   freecad-export-checklist
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   freecad-workflow-index
   bracket-capstone-project
   bracket-project-portfolio
   bracket-assessment-rubric
   freecad-path-workbench-intro
   capstone-learning-path
   cadquery-parametric-modeling
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   cadquery-learning-path
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   cadquery-assembly-bom-checklist
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