FreeCAD MCP测评：用自然语言就能完成3D建模的AI助手

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1 模型概述

1.1 能力评估

FreeCAD MCP是一个基于模型上下文协议的工具，它作为AI与FreeCAD之间的桥梁，让用户能够通过自然语言指令来控制FreeCAD完成3D建模任务。该模型主要提供以下核心能力：

场景信息获取：能够获取FreeCAD文档的详细信息，包括对象属性、位置、旋转和形状属性
对象操作：支持创建、编辑和删除3D对象，如立方体、圆柱体等基本几何体
脚本执行：在FreeCAD上下文中执行任意Python代码，用于自动化复杂设计任务
零件库管理：从预定义的零件库中选择并插入现成的3D模型
文档管理：创建新文档、保存设计成果，并获取活动视图的屏幕截图

根据测评，该模型目前暴露约10个主要工具接口，包括create_document、create_object、edit_object、delete_object、execute_code、insert_part_from_library、get_view、get_objects、get_object和get_parts_list等。

1.2 技术特点

FreeCAD MCP的技术架构具有以下鲜明特点：

服务器-客户端架构：采用标准的MCP协议，通过Stdio传输方式实现FreeCAD与AI客户端的高效通信
自然语言转换：能够将自然语言指令解析为FreeCAD操作参数，实现”所说即所得”的建模体验
双向交互机制：不仅支持AI向FreeCAD发送命令，还能实时获取文档状态和对象信息
Python集成：深度集成FreeCAD的Python API，允许执行复杂的脚本操作
多平台兼容：支持Windows、macOS和Linux系统，确保跨平台一致性

1.3 应用场景

FreeCAD MCP特别适用于以下场景：

快速原型设计：设计师只需用语言描述想法，即可快速生成初步的3D模型概念
教育训练：CAD初学者无需深入掌握复杂界面，通过自然语言就能学习3D建模基础
批量处理：自动化执行重复性建模任务，如生成参数化相似的零件系列
远程协作：团队成员可通过文本指令共同编辑和修改设计方案
设计评审：快速获取模型多角度视图和详细信息，便于进行设计审查

2 安装与部署方式

2.1 环境准备

在开始安装前，需确保系统满足以下基础要求：

FreeCAD安装：需要预先安装FreeCAD 0.20或更新版本
Python环境：Python 3.7+，并安装pip包管理工具
依赖包：确保已安装pywin32（Windows）、mcp>=0.1.0、pydantic>=2.0.0等基础依赖

2.2 安装步骤

Windows系统安装

# 1. 克隆FreeCAD MCP仓库
git clone https://github.com/freecad/freecad-mcp.git
# 或从提供的资源下载windows-mcp.zip并解压[citation:9]

# 2. 将插件目录复制到FreeCAD的Mod目录
# Windows标准路径：%APPDATA%\FreeCAD\Mod\[citation:2]
# 通常为：C:\Users\用户名\AppData\Roaming\FreeCAD\Mod\

# 3. 重启FreeCAD，在工作台列表中选择"MCP Addon"[citation:2]

# 4. 在FreeCAD MCP工具栏中点击"启动RPC服务器"[citation:2]

macOS系统安装

# 1. 克隆仓库到FreeCAD的插件目录
git clone https://github.com/freecad/freecad-mcp.git /Users/USER/Library/Application\ Support/FreeCAD/Mod/

# 2. 重启FreeCAD并启用MCP Addon工作台

# 3. 启动RPC服务器[citation:2]

Linux系统安装

# 1. 克隆仓库到FreeCAD的插件目录
git clone https://github.com/freecad/freecad-mcp.git ~/.FreeCAD/Mod/
# 如果使用snap安装FreeCAD，路径可能为：~/snap/freecad/common/Mod/[citation:2]

# 2. 重启FreeCAD并启用MCP Addon工作台

# 3. 启动RPC服务器[citation:2]

2.3 客户端配置

配置Claude Desktop或Cursor等支持MCP协议的客户端：

Claude Desktop配置（编辑claude_desktop_config.json文件）：

{
  "mcpServers": {
    "freecad": {
      "command": "uvx",
      "args": ["freecad-mcp"]
    }
  }
}

Cursor配置（在设置中添加MCP服务器）：

{
  "mcpServers": {
    "freecad": {
      "command": "C:\\ProgramData\\anaconda3\\python.exe",
      "args": [
        "C:\\Users\\USER\\AppData\\Roaming\\FreeCAD\\Mod\\freecad_mcp\\src\\freecad_bridge.py"
      ]
    }
  }
}

注意：根据实际安装路径调整Python和脚本路径

2.4 常见安装问题与解决方案

连接失败错误：遇到”MCP error -32000: Connection closed”时，检查Python路径和FreeCAD模块安装位置是否正确
依赖冲突：建议使用Python虚拟环境隔离依赖，执行python -m venv mcp-env创建专属环境
路径问题：路径中避免使用中文或特殊字符，使用绝对路径而非相对路径
权限不足：确保对FreeCAD的Mod目录有写入权限，必要时以管理员身份运行

3 配套客户端

FreeCAD MCP兼容多种主流MCP客户端，用户可根据需求灵活选择：

客户端名称	类型	付费情况	特点
Claude Desktop	桌面应用	免费	Anthropic官方客户端，集成度最高
Cursor	IDE	免费/专业版	内置AI编程助手，适合代码相关设计任务
Windsurf	在线工具	免费	浏览器即可使用，无需安装
Continue	IDE插件	免费	VS Code扩展，轻量级集成

推荐配置：对于大多数用户，建议使用Claude Desktop + FreeCAD组合，这是经过最充分测试的配置方案。

4 案例讲解：设计一个参数化法兰零件

下面通过一个实际案例演示如何使用FreeCAD MCP创建参数化法兰零件。

案例背景

假设我们需要设计一个标准的法兰零件，用于管道连接。传统方式需要多个绘图步骤，而通过FreeCAD MCP，我们可以用自然语言指令完成整个设计。

实现步骤

# 通过MCP客户端发送以下指令序列：

# 1. 创建新文档
指令： "创建一个新的FreeCAD文档，命名为'法兰设计'"
对应工具：create_document[citation:2]

# 2. 创建法兰基座
指令： "在法兰设计中创建一个圆柱体，直径100mm，高度15mm，命名为'法兰基座'"
对应工具：create_object[citation:2]

# 3. 添加螺栓孔圆形阵列
指令： "在法兰基座上表面创建6个均匀分布的螺栓孔，孔径10mm，分布圆直径80mm"
对应工具：execute_code  # 需要执行Python代码实现阵列[citation:1]

# 4. 创建中心孔
指令： "在法兰基座中心创建直径50mm的通孔"
对应工具：edit_object[citation:2]

# 5. 添加倒角
指令： "为法兰基座上下边缘添加2mm的倒角"
对应工具：edit_object[citation:2]

完整Python脚本示例

对于复杂的螺栓孔阵列，我们可以通过execute_code工具执行Python脚本：

# 通过MCP的execute_code工具执行以下Python代码[citation:1]
import FreeCAD as App
import Part
import Draft

# 获取当前活动文档
doc = App.ActiveDocument

# 创建法兰基座
flange_cylinder = Part.makeCylinder(50, 15)  # 半径50mm，高度15mm
flange_obj = doc.addObject("Part::Feature", "FlangeBase")
flange_obj.Shape = flange_cylinder

# 创建中心孔
center_hole = Part.makeCylinder(25, 20)  # 半径25mm，高度20mm（确保穿透）
center_hole_obj = doc.addObject("Part::Cut", "CenterHole")
center_hole_obj.Base = flange_obj
center_hole_obj.Tool = center_hole_obj.Document.addObject("Part::Feature", "HoleShape")
center_hole_obj.Tool.Shape = center_hole

# 创建螺栓孔阵列
bolt_holes = []
for i in range(6):
    angle = i * 60  # 每60度一个孔
    x = 40 * math.cos(math.radians(angle))  # 分布圆半径40mm
    y = 40 * math.sin(math.radians(angle))
    bolt_hole = Part.makeCylinder(5, 20)  # 螺栓孔半径5mm
    bolt_hole.translate(App.Vector(x, y, 0))
    bolt_holes.append(bolt_hole)

# 合并所有螺栓孔并执行布尔减运算
if bolt_holes:
    final_bolt_hole = bolt_holes[0]
    for hole in bolt_holes[1:]:
        final_bolt_hole = final_bolt_hole.fuse(hole)
    
    bolt_hole_obj = doc.addObject("Part::Feature", "BoltHoles")
    bolt_hole_obj.Shape = final_bolt_hole
    
    # 从法兰基座中减去螺栓孔
    final_flange = doc.addObject("Part::Cut", "FinalFlange")
    final_flange.Base = center_hole_obj
    final_flange.Tool = bolt_hole_obj

# 重计算文档
doc.recompute()

# 返回成功消息
print("法兰设计完成！已创建带6个螺栓孔的法兰零件")