工程案例¶
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 工作流路线图：从设计到制造，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¶
理解 CAD/CAM 技术在实际制造中的完整应用流程
掌握从设计模型到加工代码的转换方法
了解不同数据交换格式的特点和使用场景
熟悉 CAPP 工艺路线的设计思路
建立"设计→工艺→制造"的系统性思维
从 Showcase 开始¶
如果你刚开始访问本站，建议先阅读 项目展示：CAD/CAM Technology Docs 全景导览 （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¶
- 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¶
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：
入门：阅读 Python + CadQuery：用代码生成参数化零件 （V7A）—— 带孔矩形板，理解基础
进阶：阅读 CadQuery 进阶：圆角、倒角、阵列与支架变体 （V7B）—— 圆角、倒角、孔阵列、支架变体
综合：阅读 CadQuery 支架 Capstone：用代码生成完整支架 （V7C）—— 完整 L 型支架 Capstone（与 V6A 几何一致）
收口：阅读 CadQuery 学习路径：从入门到 Capstone 收口 （V7D）—— V7 系列总入口和三步走总览
装配体：阅读 CadQuery Assembly 入门：从单零件到多零件装配体 （V8A）—— 多零件装配体入门
装配体进阶：阅读 CadQuery Assembly 进阶：BOM、爆炸图与装配检查清单 （V8B）—— BOM + 爆炸图 + 检查清单
Placement 与子装配：阅读 CadQuery Assembly 进阶：定位、子装配与干涉检查 mini-lab （V8C）—— Location + 子装配 + 干涉检查
装配体收口：阅读 CadQuery Assembly 学习路径：从多零件到装配检查 （V8D）—— V8 系列总入口和三步走总览
作品集升级：阅读 Capstone 作品集升级：加入 CadQuery 与 Assembly 成果 （V9A）—— V6/V7/V8 三线整合
CadQuery 运行试点：阅读 CadQuery 真实运行与 STEP/STL 导出试点（V9B） （V9B）—— 环境诊断与运行结果
本地环境指南：阅读 CadQuery 本地运行环境：从代码到 STEP/STL 导出（V9C） （V9C）—— conda/pip 路线、smoke test、导出检查
V9 总入口：阅读 CadQuery 运行与作品集路线（V9D） （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 Python + CadQuery：用代码生成参数化零件 理解代码化建模的思路；如果还没做过，建议先完成 实操 Lab：用 FreeCAD 建一个带孔矩形板。
推荐阅读顺序¶
零基础入门：先阅读 实操 Lab：用 FreeCAD 建一个带孔矩形板，完成第一个 CAD 建模实践
导出检查：阅读 FreeCAD 导出 STEP/STL 检查清单，系统验证 STEP/STL 导出结果
CAM 规划：阅读 FreeCAD 到 CAM 加工任务单，学习如何为零件规划加工任务
学习路线总览：阅读 FreeCAD 实操线：从建模到 G-code 的学习路径，查看 FreeCAD 五步学习路线和完成标准
初学者：阅读 案例 B：数据交换格式与跨系统协作，了解数据如何在不同系统间流转
有一定基础：阅读 案例 C：CAPP 工艺路线设计，理解工艺规划的核心思路
系统学习：阅读 案例 A：从 CAD 模型到 G-code，建立从设计到制造的完整认知
深入理解：阅读 G-code 路径可视化：从指令到动作，逐行理解 G-code 程序如何控制机床动作
格式实验：阅读 Mini-Lab：STEP 与 STL 格式对比实验，通过对比实验理解 STEP 与 STL 的本质差异
综合项目：完成 支架零件 Capstone 综合项目，集成全部 V5A-V5D 学习成果
项目档案：阅读 Bracket Capstone 项目档案，使用模板整理项目成果
项目评分：阅读 Bracket Capstone 项目评分表，使用评分表自我评估
Path Workbench：阅读 FreeCAD Path Workbench 入门：从 Job 到 G-code，了解 FreeCAD CAM 模块
项目线总入口：阅读 Capstone 项目线：从支架零件到作品集提交，查看 V6 项目线完整学习闭环
代码化建模：阅读 Python + CadQuery：用代码生成参数化零件，理解 Python + CadQuery 参数化建模（V7A）
CadQuery 进阶：阅读 CadQuery 进阶：圆角、倒角、阵列与支架变体，学习圆角、倒角、孔阵列与支架变体（V7B）
CadQuery 支架 Capstone：阅读 CadQuery 支架 Capstone：用代码生成完整支架，理解代码化建模的完整应用（V7C）
CadQuery 学习路径：阅读 CadQuery 学习路径：从入门到 Capstone 收口，查看 V7 系列收口和三步走总览（V7D）
CadQuery Assembly 入门：阅读 CadQuery Assembly 入门：从单零件到多零件装配体，理解多零件装配体表达（V8A）
Assembly BOM 与检查清单：阅读 CadQuery Assembly 进阶：BOM、爆炸图与装配检查清单，学习 BOM + 检查清单（V8B）
Placement 与子装配 mini-lab：阅读 CadQuery Assembly 进阶：定位、子装配与干涉检查 mini-lab，理解 Location + 子装配 + 干涉检查（V8C）
Assembly 学习路径：阅读 CadQuery Assembly 学习路径：从多零件到装配检查，查看 V8 系列收口和三步走总览（V8D）
Capstone 作品集升级：阅读 Capstone 作品集升级：加入 CadQuery 与 Assembly 成果，整合 V6/V7/V8 三线（V9A）
CadQuery 运行试点：阅读 CadQuery 真实运行与 STEP/STL 导出试点（V9B），查看环境诊断与运行结果（V9B）
CadQuery 本地环境：阅读 CadQuery 本地运行环境：从代码到 STEP/STL 导出（V9C），了解 conda/pip 路线与本地导出（V9C）
V9 总入口：阅读 CadQuery 运行与作品集路线（V9D），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¶
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¶
学完 unit1（概论）后 - 阅读 案例 B：数据交换格式与跨系统协作 中的格式对比部分 - 理解 CAD/CAM 系统间的数据流转
学完 unit3（图形变换）和 unit4（建模）后 - 阅读 案例 A：从 CAD 模型到 G-code 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 实操 Lab：用 FreeCAD 建一个带孔矩形板，在 FreeCAD 中创建你的第一个零件 - 导出验证：阅读 FreeCAD 导出 STEP/STL 检查清单，确保导出文件质量可靠 - CAM 规划：阅读 FreeCAD 到 CAM 加工任务单，理解如何从模型到加工任务 - 路线收口：阅读 FreeCAD 实操线：从建模到 G-code 的学习路径，查看完整学习闭环
学完 unit5（工程分析）后 - 阅读 案例 B：数据交换格式与跨系统协作 中 CAE 分析的数据准备 - 理解分析结果如何反馈给设计
学完 unit6（CAPP）后 - 阅读 案例 C：CAPP 工艺路线设计 完整案例 - 对照教材中的 CAPP 设计步骤
学完 unit7（数控加工）后 - 阅读 案例 A：从 CAD 模型到 G-code 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 G-code 路径可视化：从指令到动作，逐行理解每个 G-code 指令的含义
学完 unit4（建模）和 unit8（集成）后 - 阅读 Mini-Lab：STEP 与 STL 格式对比实验，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
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 FreeCAD 实操线：从建模到 G-code 的学习路径，确认是否所有完成标准都已达成
综合项目：完成 支架零件 Capstone 综合项目 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。