一句话定义：参数化 CAD 用「草图 + 约束 → 特征 → 特征树」的方式建模：尺寸是变量、特征是步骤，改一个参数整个模型自动重算——打印功能件的首选方法。
为什么重要
- 打印件大多是结构件：孔位要对、壁厚要准、改尺寸要快。多边形建模改「孔径 8mm→9mm」要动一串顶点，CAD 改一个数字。
- 参数化思维让你能读懂别人的模型、复用模板、做系列化变体（同一支架出三种尺寸）。
前置知识
文件格式：STL / OBJ / STEP / 3MF / glTF（理解 STEP 与网格格式的差别后，才会明白 CAD 实体的价值）。
核心概念
- 草图（Sketch）：在平面上画二维轮廓，用约束（Constraint）锁定——尺寸约束（长 40mm、孔径 5mm）与几何约束（水平、相切、对称）。全约束的草图才是可信赖的草图。
- 特征（Feature）：把草图变三维的动作——拉伸（Extrude）、旋转（Revolve）、扫掠（Sweep）、放样（Loft）、抽壳（Shell）、圆角（Fillet）、阵列（Pattern）。
- 特征树（Timeline / Feature Tree）：所有特征按序排列成可回溯的历史。点回第 3 步改草图，后面的特征自动重算。
- 参数表（Parameters）：把关键尺寸提取为命名变量（如
wall=2.4），建模中引用变量，改一处全模型联动。 - 直接建模（Direct Modeling）：不记历史、推拉面即改形（Fusion 的 Direct Edit / Onshape）。适合修改导入模型，与参数化互补。
原理与机制
- 底层是 B-rep（边界表示）：用面、边、顶点及解析曲面（平面/圆柱/样条）描述实体，布尔运算（并/差/交）在数学上精确——所以 CAD 的圆孔是真圆，STL 导出时才离散成多边形（文件格式：STL / OBJ / STEP / 3MF / glTF）。
- 约束求解器：草图的约束被当作方程组求解，这是「改一个尺寸、全图联动」的引擎。
模型/图示
特征树(打印手机支架):
①草图(底板轮廓,全约束) ─▶ ②拉伸2.4mm ─▶ ③草图(支撑角) ─▶ ④拉伸
─▶ ⑤抽壳1.6mm ─▶ ⑥圆角3mm ─▶ ⑦草图(孔⌀5) ─▶ ⑧拉伸切除
改 wall=2.4→3.0 ⇒ ②⑤联动,全模型自动重算直观类比
- 参数化 CAD = Excel：单元格之间有公式，改一个输入全表重算；多边形建模 = 手绘画板，改一处要自己重画所有关联处。
- 特征树 = 做菜的配方步骤：回溯到「加盐」那一步改成少盐，后面的步骤自动适配。
实例与案例
- 给墙上的挂钩建模：量好膨胀螺丝孔距 40mm → 草图全约束 → 全过程 10 分钟；客户要求改承重壁厚，改 1 个参数 30 秒出新版。
- 系列化产品：建模时引用
size_s/m/l参数，一键生成三档尺寸。
常见误区
- 草图不约束就开始特征：短期快，改一寸崩全身——一半线飘走。
- 把 CAD 当多边形软件用：直接「推拉面」改形而不改草图，特征树与实际形状脱节，后期无法维护。
- 过度圆角/过度抽壳：壁厚低于打印机极限（FDM 约 0.8~1mm 起步，见 关键切片参数）导致打印破洞。
自测题
- 「全约束草图」为什么是可信草图？
- B-rep 与三角网格在「圆」的表示上有何区别？
- 什么是参数表？举一个打印场景的用法。
与其他知识点的关系
- 落地工具：Fusion 360：功能件建模的工业标准（个人免费） Fusion 360、FreeCAD 与开源 CAD 生态 FreeCAD；交付格式 → 文件格式：STL / OBJ / STEP / 3MF / glTF；面向制造的设计思维 → DfAM：为增材制造而设计。
延伸阅读
- Fusion 360 / FreeCAD 官方教程中的 Sketch Constraints 与 Timeline 章节。
前置知识
文件格式：STL / OBJ / STEP / 3MF / glTF