用FreeCAD Sheet Metal畫紙箱

用3D CAD畫個方盒子一點都不難。但要畫個紙箱……沒錯，就是你搬家常用還要貼膠帶的那種……有點麻煩吧。那如果還要把紙箱展平，出有折線的裁切圖呢？一個頭兩個大吧XD。別怕！FreeCAD有個用來設計鈑金件的Sheet Metal外掛平台，紙箱這種小case簡簡單單就搞定囉。

請參考前文[愛設計？學FreeCAD！]安裝Sheet Metal工作平台，再參考[用FreeCAD建立3D零件草圖]在Part Design平台下建立一位於XY平面的長方形草圖(Sketch)如下：

本範例的紙箱內部容積為80 mm × 55 mm × 45 mm，紙板厚1 mm。是小了點沒錯，因為阿伯手邊的硬紙板是路邊撿的，不夠大，但比例近似真實紙箱。還有，第一個草圖建立在XY平面很重要，原因後面會講。

草圖完成後進入Sheet Metal工作平台，先點選草圖Sketch，再點選建立基本壁面，如下圖：

結果建立一名叫BaseBend的平板，點選BaseBend即可在下方Data分頁檢視壁面相關參數，例如最後一列壁厚thickness = 1 mm。如下圖：

接下來就可以開始摺邊了。我們先選擇一條55 mm長的側邊線，然後點選摺邊指令，就會出現摺邊，如下圖：

你所選的邊線會決定摺邊往下摺還是往上摺。注意：你所選的邊線會位於大圓角的一側。所以上圖的摺邊會往下摺，若選該線下方的邊線再按指令，摺邊就會往上摺。

還有，在此往下摺是為了將基本壁面BaseBend朝正Z軸的表面暴露在外側，因為之後將紙箱展平時需點選該面。若該面位於紙箱內側，就比較不好選。

摺紙的內側，也就是小圓角的半徑接近0，預設值的圓角半徑顯得太大，摺邊的尺寸要改。所以接下來調整摺邊Bend的參數，先點選Bend，再於下方Data分頁將長度length改為45 mm，半徑radius改為0.01 mm，如下圖：

同上法，再做三個摺邊完成紙箱的側壁，如下圖：

半徑radius不可為0，否則展平會失敗，故設為0.01 mm。Bend002的length設為43.99 mm是因為設成44 mm會使Bend003上表面剛好與基本壁面BaseBend的下表面貼合，也會讓展平失敗。Bend003為膠合邊，一般會做倒角。故我們切換到Part Design工作平台做個邊長9.5 mm的倒角，如下圖：

沒錯，Sheet Metal平台建立的模型可用Part Design平台直接編修，展開後幾何依舊保留。

接下來就可以開始摺箱底跟箱蓋啦。我們知道紙箱左右兩側短邊蓋板會先往內摺，然後長邊蓋板壓在短邊蓋板上方。這代表長邊的摺線必須比短邊高一個板厚加上半徑radius 0.01 mm，也就是1.01 mm的距離。所以我們先切換回Sheet Metal平台，再把箱底長邊向外延伸1.01 mm，方法如下圖：

你可以一次延伸一個面，也可以如範例同時延伸多個面。同理，你也可以同時摺多個邊。我們一次摺4個邊完成箱底，方法如下圖：

如果你想畫封閉的紙箱，箱蓋的畫法與箱底完全相同。但若你想打開紙箱，好看看裏面，那麼唯一的不同就是摺邊的4條邊線改選內側，如下圖：

紙箱到此算完成了。但摺邊只能摺90度嗎？當然不。角度也有參數可調，如下圖：

出裁切圖只要一個指令。還記得基本壁面BaseBend朝正Z軸的表面嗎，找到它選起來，然後點選展平指令就完成囉。如下圖：

展平指令會建立一名為Unfold的平板實體和名為Unfold_Sketch的草圖。你可以將實體拿去出圖，或將草圖匯出成.svg檔列印或.dxf檔雷射切割，就可以製作真實的紙箱囉。Sheet Metal工作平台是用來設計鈑金件的，但阿伯拿紙箱當範例就是因為用紙板就可實作，材料超便宜，想省錢的話有把美工刀就能搞定。如果你發現裁切出來的尺寸實作有問題，回去調整尺寸參數，直到滿意為止。

現在就來重溫小時候做勞作的歡樂時光吧……XD

(FreeCAD 0.20版適用)