用FreeCAD Assembly 4做機構動畫 上篇

動畫可說是FreeCAD 0.19版最炫的新功能。你可以用Assembly 4工作平台建立機構組合模型，然後讓程式自動控制機構做出各種複雜的動作，並以動畫的方式重複播放。但如果你習慣用A2plus工作平台或其他要錢3D CAD軟體建立組合模型，就會發現Assembly 4的組合方式與你所熟悉的完全不一樣，製作動畫的原理更獨樹一格。也就是說：「很難上手。」

所以，阿伯舉一個最基本的機構組合動畫「銷接連桿關節」為例，跟大家說明如何用Assembly 4組合零件，並製作動畫。如下圖：

Assembly 4是個外掛(Addon)工作平台，請參考前文：[愛設計？學FreeCAD！]進行安裝。裝妥後，請用Part Design工作平台建立連桿3D模型，尺寸草圖與指令流程如下圖：

然後，將模型存檔為：link.FCStd。

接下來，我們建立一個新檔作為組合檔，並先存檔。在此檔名為：2link_assm。然後進入Assembly 4工作平台，建立一個新的組合模型Model如下圖：

起始的Model基本架構有四：

1.原點與基本面：Origin

2.原點座標系：LCS_Origin

3.拘束：Constraints

4.變數：Variables

5.配置：Configurations

上圖中建模視窗中央由紅、藍、綠三條互相垂直短線組成的座標系圖案就是原點座標系LCS_Origin。紅線代表X軸，綠線代表Y軸，藍線代表Z軸。接下來還會建立其他座標系，座標軸顏色代表的意義同上。

零件有了，組合模型Model有了，通常此時就該匯入零件開始組裝了。但Assembly 4的玩法跟別人不一樣，你要先建立決定機構如何組裝、驅動的草圖(sketch)，並在草圖上附加用來定位零件的座標系後，才能開始組零件。

為啥搞得這麼麻煩？請先稍安勿躁，後面會講。

所以接下來，我們要在Assembly 4工作平台下建立草圖。不幸的是，這跟在Part Design或Sketcher工作平台下建立草圖又有些不同。如下圖：

點選草圖圖示後，程式會出現命名視窗，直接按OK就會進入上圖這個讓人頭昏腦脹的附著(attachment)介面。你得在此告訴程式草圖要放在哪個平面上，不管它直接按OK的話草圖就會放在XY平面。但我打算將草圖放在XZ平面上該怎麼做呢？如下圖所示：

attachment介面的操作流程是：

1.選擇附著物件：例如XZ_Plane

2.在附著模式(Attachment mode:)選單中定義所選物件：例如Plane face

3.在位移設定(Attachment Offset:)中設定偏移與旋轉量

4.用Flip sides切換正反向

5.按OK

依上圖執行後會在Model視窗出現名叫Sketch_1的草圖，在草圖上點兩下進入編輯介面後會發現草圖位於XZ平面。接下來請繪製草圖如下圖：

完成後結果如下圖：

連桿link兩個孔中心距離 = 60 mm，我們設定連桿組裝後二連桿下端孔中心沿X軸方向距離 = 40 mm。那現在可以組裝了嗎？還不行。我們還要在草圖上附加2個局部座標系，供零件定位用。附加座標系流程如下圖：

附加設定如下圖：

產生的局部座標系LCS_1如下圖：

同上法，選另一下端點並讓座標系Z軸與草圖共線，若Z軸方向與上圖相反可勾選Flip sides反轉方向即可。完成結果如下圖：

準備工作到此告一段落。因篇幅過長，如何組裝及做動畫請見下篇分解。

(FreeCAD 0.21.1版適用)