超级好用的​​参数化3D CAD 建模​​图形库 （CadQuery库介绍）

CadQuery 库详细介绍​​

​​CadQuery​​ 是一个基于 ​​Python​​ 的 ​​参数化 3D CAD 建模​​ 库，允许用户通过编写代码（而不是传统 GUI）来创建精确的 ​​3D 模型​​。它特别适用于 ​​自动化设计、机械工程、3D 打印​​ 等场景，提供强大的 ​​程序化建模​​ 能力。

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​​1. CadQuery 的核心特点​​

✅ ​​基于 OpenCASCADE（OCCT）​​：底层使用工业级几何引擎，确保高精度建模。
✅ ​​链式 API​​：类似 jQuery 的语法，代码简洁直观。
✅ ​​参数化设计​​：支持变量、循环、条件判断，便于快速迭代设计。
✅ ​​支持多种导出格式​​：STL、STEP、OBJ、SVG 等，兼容主流 CAD 软件（如 FreeCAD、SolidWorks）。
✅ ​​与 Python 生态集成​​：可结合 NumPy、Matplotlib 等库进行高级计算和可视化。

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​​2. 基本概念​​

​​(1) Workplane（工作平面）​​

CadQuery 的所有建模操作都从 Workplane 开始，它定义了初始坐标系（如 "XY"、"XZ"、"YZ"）。

python

import cadquery as cq# 在 XY 平面上创建一个矩形
result = cq.Workplane("XY").rect(10, 20)

​​(2) 基本几何体​​

• box()：立方体
• cylinder()：圆柱
• sphere()：球体
• lineTo() / polyline()：绘制 2D 轮廓并拉伸

python

# 创建一个 10x20x5 的长方体
box = cq.Workplane("XY").box(10, 20, 5)

​​(3) 布尔运算​​

• cut()：差集（挖孔）
• union()：并集（合并）
• intersect()：交集

python

# 在立方体上挖一个圆柱孔
result = box.faces(">Z").circle(3).cutThruAll()

​​(4) 倒角 & 圆角​​

• fillet()：圆角（对边进行平滑处理）
• chamfer()：倒角（斜切边）

python

# 对立方体的所有垂直边进行圆角处理
result = box.edges("|Z").fillet(1.0)

​​(5) 拉伸 & 旋转​​

• extrude()：拉伸 2D 轮廓
• revolve()：旋转 2D 轮廓

python

# 绘制一个圆并拉伸成圆柱
result = cq.Workplane("XY").circle(5).extrude(10)

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​​3. 进阶功能​​

​​(1) 参数化建模​​

python

length = 30
width = 20
height = 10# 使用变量定义模型
box = cq.Workplane("XY").box(length, width, height)

​​(2) 复杂轮廓（2D 草图）​​

python

# 绘制一个 L 形轮廓并拉伸
result = (cq.Workplane("XY").moveTo(0, 0).lineTo(10, 0).lineTo(10, 5).lineTo(5, 5).lineTo(5, 10).lineTo(0, 10).close().extrude(2)
)

​​(3) 阵列（Pattern）​​

python

# 在立方体上打 4 个孔
result = (cq.Workplane("XY").box(20, 20, 5).faces(">Z").rarray(8, 8, 2, 2)  # (x间距, y间距, x数量, y数量).circle(2).cutThruAll()
)

​​(4) 导出模型​​

python

# 导出为 STL（3D 打印）
cq.exporters.export(result, "model.stl")# 导出为 STEP（CAD 软件兼容）
cq.exporters.export(result, "model.step")

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​​4. CadQuery vs. OpenSCAD​​

​​特性​​	​​CadQuery​​	​​OpenSCAD​​
​​语法​​	Python（更灵活）	专用语言（较局限）
​​建模方式​​	链式 API	函数式编程
​​几何引擎​​	OpenCASCADE（OCCT）	CGAL
​​学习曲线​​	中等（需 Python 基础）	较陡（新语法）
​​社区支持​​	活跃（GitHub、论坛）	较成熟
​​适用场景​​	机械设计、参数化建模	简单 3D 打印模型

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​​5. 适用场景​​

• ​​机械零件设计​​（齿轮、支架、外壳）
• ​​3D 打印模型优化​​（参数化调整尺寸）
• ​​自动化建模​​（批量生成变体模型）
• ​​教育​​（学习 CAD 与编程结合）

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​​6. 学习资源​​

• ​​官方文档​​：CadQuery GitHub
• ​​示例库​​：CadQuery Examples
• ​​FreeCAD 插件​​：可在 FreeCAD 中使用 CadQuery 脚本

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​​总结​​

CadQuery 是 ​​程序化 CAD 建模​​ 的强大工具，适合 ​​工程师、设计师、开发者​​ 使用 Python 创建精确的 3D 模型。如果你熟悉 Python 并希望摆脱传统 CAD 软件的 GUI 限制，CadQuery 是一个绝佳选择！ 🚀

​​试试这个简单示例：​​

python

import cadquery as cq# 创建一个带孔的 L 形支架
model = (cq.Workplane("XY").box(20, 20, 5)  # 底座.faces(">Z").rect(15, 15).extrude(10)     # 凸台.edges("|Z").fillet(2)       # 倒角.faces(">Z").hole(5)         # 钻孔
)# 导出 STL 文件
cq.exporters.export(model, "bracket.stl")

运行后，你会得到一个可用于 3D 打印的模型！