核心用法
build123d-cad 是一套基于 Python 的参数化三维 CAD 建模解决方案，通过代码驱动的方式生成工业级机械零件。用户通过编写 Python 脚本定义几何体，利用 BuildPart 上下文管理器构建实体，最终导出为标准 CAD 格式（STEP 用于工程协作，STL 用于 3D 打印）。
主要功能模块
| 命令 | 用途 |
|------|------|
| `cad_generate.py` | 导出 STEP/STL/SVG 文件 |
| `cad_measure.py` | 测量尺寸、体积、质心、面/边数量 |
| `cad_section.py` | 生成 2D 剖面 SVG 用于间隙检查 |
| `cad_api.py` | 输出 build123d API 速查表 |
| `cad_validate.py` | **干涉检测、最小间隙验证、运动体积碰撞检测** |
关键特性：装配体验证
cad_validate.py 支持三种验证模式：
- Static: 布尔交集检测零件间硬干涉
- Clearance: 检查最小间隙是否低于阈值
- Sweep: 模拟旋转部件的运动轨迹，检测扫掠体积碰撞
典型工作流
1. 调用 cad_api.py 查询 API
2. 编写参数化脚本（所有尺寸变量化）
3. cad_measure.py 验证几何
4. 多零件装配必须运行 `cad_validate.py --mode full`
5. cad_generate.py 导出最终文件
显著优点
- 完全参数化：修改尺寸即重新生成，适合迭代设计
- 工业级精度：基于 OpenCASCADE 内核，支持复杂曲面
- 验证闭环：内置干涉检测填补纯生成工具的空白
- 版本可控：Python 脚本易于 Git 管理，优于二进制 CAD 文件
- 自动化友好：命令行接口适合 CI/CD 集成
潜在缺点与局限性
| 局限 | 说明 |
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| 学习曲线陡峭 | 需掌握 Python + build123d API，无图形界面反馈 |
| 实时预览缺失 | 无法交互式旋转查看，依赖导出后外部软件验证 |
| 复杂装配效率 | 大型装配体脚本编写繁琐，无约束求解器 |
| 材料属性简化 | 仅支持基于密度的质量估算，无有限元分析 |
| swept volume 性能 | 密集角度步进的旋转扫掠可能计算缓慢 |
适合人群
- 硬件工程师：设计外壳、支架、安装结构件
- 创客/极客：开源硬件项目的参数化零件库
- 自动化团队：需要将 CAD 生成集成到数据管道
- 教育场景：教授参数化设计与编程思维结合
常规风险
1. 干涉漏检风险：sweep 模式的角度步进过大可能遗漏碰撞，建议关键部件用 1-5° 步进
2. 单位混淆：所有尺寸强制为毫米，英制项目需手动转换
3. Python 环境依赖：uv 管理的虚拟环境若损坏需重新初始化
4. STEP 兼容性问题：复杂布尔运算可能导致其他 CAD 软件导入失败，建议保留原始脚本
5. 运动仿真简化：仅支持绕轴旋转扫掠，不包含动力学或柔性体变形