Vytvoření jednoduché součásti v PartDesign

GGTuto1 Vue.PNG

Cílem tohoto kurzu je prostřednictvím příkladu naučit začátečníky  FreeCADu několika základním funkcím. Po zvládnutí základů budete schopni krok za krokem vymodelovat první součást.

V tomto kurzu se budeme zejména zabývat:

  • Vykreslením náčrtu s použitím pracovního prostředí Part Design.
  • Používáním funkcí Vysunutí a Kapsa
  • Změnou barvy a průhlednosti
  • Ručním přesunutím dílu.
  • Zobrazením referenčních rozměrů v náčrtu.
  • Úpravou jedné nebo více kót.
  • Používáním funkce Vnější geometrie a používáním referenční roviny k vycentrování díry.

Vykreslení náčrtu s použitím pracovního prostředí Part Design

Vytvořte nový dokument a pomocí rozbalovacího seznamu nebo volbou v hlavní nabídce Zobrazit > Pracovní prostředí  se přepněte se do pracovního prostředí Workbench PartDesign.svg Part Design. FreeCAD se při prvním spuštění zobrazuje s nástrojovou lištou nahoře, Kombinovaným zobrazením vlevo a 3D pohledem napravo.

Vytvoření těla:

Klepni na PartDesign Body.svg Vytvořit tělo. Poznámka: Nezaměňujte Tělo, jehož ikona je modrá za kontejner Díl, jehož ikona je žlutá. Na záložce Model se v postranním panelu Kombinované zobrazení zobrazí nový objekt označený „Body“ (Tělo) – hned pod názvem dokumentu, což je aktuálně „Nepojmenovaný“, protože jsme dokument ještě neuložili. Tělo je kontejner, do kterého se postupně vkládají jednotlivé prvky Part Design, aby vytvořily jedno těleso. Obsahuje vlastní odkaz na osy a roviny. Ve stromu je Tělo zvýrazněno světle modrou barvou, což znamená, že je aktivní – to znamená, že můžeme elementy, které obsahuje upravovat a můžeme do něj rovněž nové elementy přidávat. Pokud Tělo není zvýrazněno, poklepejte na něj nebo na něm klikněte pravým tlačítkem a vyberte z kontextové nabídky volbu Přepnout aktivní tělo. Před nápisem Body je modrá ikona identická s ikonou nástroje Vytvořit tělo a šipka nebo znaménko + (v závislosti na operačním systému). Kliknutím na šipku nebo plus před Body se rozbalí jeho obsah. V tomto okamžiku obsahuje pouze prvek označený Origin (Počátek). Před tímto Počátkem je také šipka nebo znaménko plus. Kliknutím na ni se rozbalí jeho obsah. Jak ukazuje následující obrázek, ukáží se výše uvedené referenční osy a roviny:

PartDesign Body tree Unnamed.png

Nově vytvořené aktivní tělo (Body) se svým obsahem.

Počátek je zešedlý, což indikuje, že jeho obsah není ve 3D pohledu viditelný. Tento obsah ve 3D pohledu zviditelníme vybráním Počátku a stiskem mezerníku na klávesnici. Počátek ve stromu zčerná. Opětovným stiskem mezerníku jeho obsah ve 3D pohledu skryjeme. Opětovným kliknutím na šipku nebo znaménko plus před Počátkem sbalíme obsah stromu Model.

Než budeme pokračovat, využijme příležitosti k přejmenování Těla.

Přejmenování těla

Ve stromu Model klikněte pravým tlačítkem myši na Body. Vyberte Přejmenovat a napište svůj název, například „Tělo část 1“ a pro potvrzení stiskněte Enter.

Vytvoření náčrtu

Nyní si vykreslíme náčrt, který bude určovat obecný tvar naší součástky. Náčrt je grafické vyjádření popisující profil, který se má použít na vytvoření tvaru. Tímto tvarem může být buď „pozitivní“ (jinými slovy „aditivní“) tvar a vznikne „vysunutí, vytlačení, podložka“. Opačným případem je „negativní“ („substraktivní“) tvar a vznikne „kapsa, díra, prohlubeň, drážka“.

Tedy, protože je obecný tvar naší součásti souměrný podél osy Y, tak vytvoříme vysunutí podél této osy.

Pro vytvoření nového náčrtu klikněte na Sketcher NewSketch.svg. Na levé straně se dialog Kombinované zobrazení změní ze záložky Model na záložku Tvorba s dialogovým oknem Vybrat prvek. Tento dialog očekává výběr roviny ve které se vytvoří náš náčrt a seznam možných rovin. Vyberte základní rovinu XZ_Plane a stiskněte OK. Rozhraní se nyní změní, Sketcher nad ním převezme kontrolu a nad 3D pohledem se zobrazí jeho panel nástrojů.

Chcete-li usnadnit kreslení, nastavte si na Panelu nástrojů vlevo následující volby v sekci Edit controls (Nastavení editace).

  • Zobrazit mřížku: zaškrtnuto
  • Velikost mřížky: 10 mm
  • Automatické vazby: zaškrtnuto

Budeme vykreslovat následující náčrt:

GGTuto1 0.PNG

Začněme prvními segmenty:

Vyber nástroj Sketcher Line.svg Úsečka. Klikněte na počátek a ujistěte se, že jste kliknuly na malý červený bod, který se po najetí změní na žlutý. Dále klikněte na na ose X asi 10 čtverečků (tj. 100 mm) napravo. Jestli se přesně netrefíte na 100 mm, vůbec to nevadí – později  tomuto segmentu přiřadíme pevný rozměr, který tuto délku omezí.

Totéž udělejte i s ostatními segmenty, zkuste se zaměřit na to, že body, na které klikáte, změní po najetí barvu z červené na žlutou. To znamená, že tyto body budou shodné. Měli byste dostat toto:

GGTuto1 1.PNG

Všimněte si malých červených čar nad a vedle námi nakreslených segmentů. To jsou vodorovné a svislé vazby. Vaše čáry jsou nuceny zůstat buď ve vodorovné nebo svislé poloze. Povšimněte si také symbolu ve formě malého oblouku nalevo. Znamená to, že tento bod je přichycen k ose Z.

Nyní pomocí levého tlačítka myši vyberte různé úsečky, podržte tlačítko stisknuté a tažením zkuste  s těmito úsečkami pohnout. Některé jsou volné, jiné ne.

Uplatnění omezení

V levé části na panelu Zprávy řešiče můžeme číst počet stupňů volnosti doposud nakreslených elementů. Je to 6 (degrees). Cílem omezení je snížit počet stupňů volnosti na 0.

Šikmá úsečka by se měla v tuto chvíli volně otáčet. Abychom to napravili, přidáme jí úhlové omezení.

Klikněte na šikmou čáru, pak na spodní čáru. Po výběru obě čáry změní barvu na tmavě zelenou. Pak klikni na ikonu Constraint InternalAngle.svg Omezení vnitřních úhlů.

GGTuto1 2.PNG

Zadejte hodnotu 30°. Obě úsečky nyní svírají pevně daný úhel. Omezení se zobrazí více nalevo od náčrtu. Myší jej uchopte (za číslici 30) a přesuňte dovnitř profilu.

Nyní omezíme spodní úsečku na daný rozměr. Vyberte ji a klikněte na ikonu Constraint HorizontalDistance.svg Omezení vodorovné vzdálenosti.

Zadejte hodnotu 100 mm. Svislá úsečka se nyní přesně zarovná s 10. čtvercem mřížky napravo od počátku.

Pojďme nyní nastavit celkovou výšku profilu vybráním nejvyššího bodu nalevo od počátku. Klikněte na něj a na ikonuConstraint VerticalDistance.svg Omezení svislé vzdálenosti a zadejte hodnotu 50 mm.

To samé proveďte se šikmou čárou – omezte její vodorovnou délku na vzdálenost 50 mm.

Pro lepší přehlednost přesuňte červené rozměry ven z profilu. Měli byste dostat něco podobného:

GGTuto1 3.PNG

Všimněte si, že počet stupňů volnosti se snížil na 2. Volné konce jsou stále otevřené.

Vykreslení oblouku

Klikněte na ikonu Sketcher Arc.svg Oblouku, pozici středu přibližně x = 80, y = 30, pak kliknutím určete první bod oblouku na horní vodorovné čáře, a pak kliknutím určete koncový bod oblouku na pravé svislé čáře. Při kliknutí se ujistěte, že jsou body žlutě zvýrazněny.

Dáme oblouku omezení poloměru: vyberte oblouk, pak klikněte na ikonu Constraint Radius.svg Vazba oblouku nebo kružnice a zadejte hodnotu 20mm.

nyní pojďme vytvořit tečnu oblouku k čarám, ke kterým je připojen. Vyberte oblouk, pak horní čáru a pak klikněte na ikonu Constraint Tangent.svg Omezení tečnosti. Zobrazí se zpráva o nahrazení omezení – klikněte na OK. To samé proveďte pro omezení tečnosti na druhé straně oblouku.

Při vytváření náčrtu jsme postupovali ve dvou krocích, ale mohli jsme také postupovat tak, že jsme nejdříve profil kompletně nakreslili a až teprve potom ho plně omezili.

Plně omezený náčrt:

Jestliže jste pracovali dobře, měli byste dostat toto:

GGTuto1 4.PNG

Náčrt zezelenal, což znamená, že je plně omezený (zavazbený, ukotvený – pozn. překladatele). Už zde není žádná dvojznačnost, vše je dokonale definované. To také potvrzuje Zpráva řešiče v levé horní části. Všimněte si také, že se střed oblouku mírně posunul, což způsobily poslední tři omezení. FreeCAD vypočítal skutečnou polohu středu.

Jestliže váš náčrt není dosud zelený, jeden nebo více bodů není zcela shodných (2 body se mohou zdánlivě překrývat, ale nemusí být shodné). Tažením kolem bodů vytvořte malé okno (okno označení) a vytvořte Constraint PointOnPoint.svg Vazbu totožnostiPoznámka: Nezaměňujte Vazbu totožnosti za ikonu Bod v náčrtu – jejich ikony jsou velmi podobné. Druhá ikona přidá do náčrtu osamělý bod.

Udělejte totéž se všemi neshodnými body.

Pokud váš náčrt stále není zelený, ověřte, že všechny čáry (kromě úmyslně šikmá čáry) mají u sebe Constraint Horizontal.svg Vodorovné nebo Constraint Vertical.svgSvislé omezení. Případně ho přidejte.

Použití funkce Vysunutí a Kapsa

V levém horním rohu na záložce Tvorba klikněte na tlačítko Close (Zavřít). Pracovní prostředí Sketcher se automaticky ukončí a opět se aktivuje pracovní prostředí Part Design. Kombinované zobrazení se opět přepne na záložku Model. Jestliže jste ponechali část Body rozbalenou, můžete pod Origin vidět nový prvek Sketch, který je vnořený pod Body.

Nastal čas pro uložení dokumentu. Pojmenujme jej například „tutorial1“ nebo jakkoliv (co je pro vás relevantní). Je dobrým zvykem dokument často ukládat, například po dokončení náčrtu nebo prvku.

Klikněte na Std ViewIsometric.svg Izometrické zobrazení a pak na Std ViewFitAll.svgZobrazení všeho, čímž získáte vystředěný 3D  izometrický pohled.

Klikněte na PartDesign Pad.svg Vysunutí, zadejte délku 30 mm a pro obrácený směr vysunutí zaškrtněte zaškrtávátko Překlopit. Klikněte na OK, tvar je dokončen. Ve stromovém zobrazení Model se namísto Sketch zobrazí objekt Pad (Vysunutí – obecně prvek nazýváme rys nebo vlastnost). Ve skutečnosti si toto umístění nárokoval Sketch, protože je na něm založen. Kliknutím na na šipku nebo znaménko plus se Pad rozbalí a Sketch se objeví pod ním – byl automaticky skryt (jeho nápis je zešedlý).

Všimněte si, že tvar (náčrt) vytvořil pevné těleso.

GGTuto1 5.PNG

Vytvoření díry

Klikněte na horní (čtvercovou) stranu dílu a kliknutím na ikonu Sketcher NewSketch.svg vytvoříte nový náčrt. FreeCAD vytvoří nový náčrt připojený k této ploše. Ocitli jsme se tedy v rovině rovnoběžné s absolutní rovinou XY, ale výškově odsazené o výšku dílu, tj. o 50 mm.

3D okno můžete přepnout do Std ViewIsometric.svg Izometrického zobrazení nebo zůstat v Std ViewTop.svgPohledu shora. Kdykoliv se můžete vrátit do pohledu Sketch (pohled je orientován tak, aby směřoval k rovině náčrtu) použitím ikony Sketcher ViewSketch.svg Sketcher Zobrazit náčrt.

Povšimněte si, že počátek tohoto nového náčrtu je počátek našeho tělesa. Můžou být odlišné, ale zde jsou zakotveny v absolutním počátku.

S nástrojem Sketcher Circle.svg Kružnice  klikněte zhruba do středu stěny a vytvořte kruh libovolného průměru.

Vyberte kružnici a vytvořte Constraint Radius.svg Vazbu oblouku nebo kružnice (poloměru). Zadejte hodnotu 5 mm.

Vyberte střed kružnice a vytvořte Sketcher ConstrainLock.svg Zámek vazby. Dvojklikem na vodorovný rozměr zadejte -65 (zde určujeme relativní pozici k počátku náčrtu). To samé udělejte pro svislý rozměr (-15 mm). Kružnice zaujme správnou pozici a náčrt zezelená, což znamená, že je plně ukotven.

GGTuto1 6.PNG

Zavřete náčrt. Ve stromu Model se pod položkou Pad objevila nová položka Sketch001. Zatímco je tato položka stále vybraná, klikněte na ikonu PartDesign Pocket.svg Kapsa.

Kapsa je funkce zvaná „odečtová“ (subtraktivní), protože odebírá materiál ze součásti, zde zde ve formě válce, protože náčrt je válec. Abyste odebrali všechen materiál, nastavte Typ na Skrz vše. Stiskněte OK pro dokončení. Ve stromu Model se zobrazí na konci Body nový prvek Pocket (Kapsa), který zapouzdřuje Sketch001.

Změna barvy a průhlednosti

je možné změnit barvu součásti. Často je to užitečné pro rozlišení součástky mezi ostatními. Průhlednost dílů může být rovněž upravována, což je užitečné pro vizualizaci jeho vnitřních částí.

Vyberte tělo Body. Ujistěte se, že je v Kombinovaném zobrazení vybrána záložka Model a přejděte do spodní části Kombinovaného zobrazení, záložky Pohled (úplně dole), vyhledejte vlastnost Shape Color. Abyste ji našli, možná budete muset použít svislé posuvníky napravo. Také můžete rozšířit sloupec Vlastnost. Najeďte ukazatelem myši nad oddělovací čáru mezi hlavičkou Vlastnost a Hodnota, jakmile se ukazatel změní na oboustrannou šipku, stiskněte a podržte levé tlačítko myši a táhněte do strany. Pak ho uvolněte. V pravém sloupci klikněte na šedý čtverec, který otevře dialog pro Výběr barvy (Select Color). Vyberte si jinou barvu a stiskněte OK. Dále, opět na záložce Pohled, změňte hodnotu Transparency (Průhlednost) na hodnotu například 50 a pro potvrzení stiskněte Enter. (0 = úplně neprůhledná, 100 = úplně průhledná).

Otvor je nyní viditelný uvnitř dílu. To je často užitečné pro zobrazení skrytých nebo vnitřních stěn modelu.

Také můžete měnit „Line Color“ (Barvu čáry) a „Line Width“ (tloušťku čáry) a barvu obrysu součásti.

Ruční posun součásti

Přejděte do volby hlavní nabídky Zobrazit a zvolte Přepnout osový kříž. Toto jsou absolutní osy. Ve 3D zobrazení byste měli vidět 3 osy X, Y a Z v barvách červená, zelená a modrá. Tento orientační bod nám pomůže s orientací v prostoru a je pevný a neměnný. V prostoru buď rotuje pohled nebo objekt.

Vyberte Body. V horní části Kombinovaného zobrazení nalevo můžete vidět toto (záložka Údaje musí být na popředí, možná na ni budete muset kliknout, aby byla vidět):

GGTuto1 10.PNG

Klikněte na trojtečku (jestliže se neobjeví, klikněte na sekci Hodnota u pole Placement). Na panelu Tvorba se otevře nový dialog. Malými šipečkami můžete měnit polohu a natočení součásti. Je to vlastně poloha těla (tedy jeho počátku), která se pohybuje v prostoru. Orientace 3D prostoru se nemění.

Jiná metoda: V Kombinovaném zobrazení vyberte Body a klikněte pravým tlačítkem myši a vyberte Transformace. Náhled bude vypadat asi takto:

GGTuto1 11.PNG

Pro posun tělem podél os držte a táhněte barevnými kužely. Pro rotaci těla držte a táhněte barevnými koulemi.

Nyní nastavte úhly a souřadnice zpět na nuly.

Zobrazení referenčních rozměrů v náčrtu

Může být užitečné znát rozměry některých částí náčrtu z interních výpočtů  FreeCADu. Můžete je použít jenom jako referenční, popřípadě  je později použít k nastavení dalších rozměrů.

Pro zobrazení prvního náčrtu ve stromu zobrazení rozbalte (pokud je to nutné) Body, pak Pad. Poklepejte na Sketch (nebo pravým tlačítkem z nabídky vyberte Upravit skicu).  Pak klepněte na Sketcher ToggleConstraint.svg Přepnout omezení. (Poznámka: podle rozlišení displeje se může stát, že ikona nebude viditelná – nevejde se na nástrojovou lištu. Na pravém konci nástrojové lišty Omezení můžete nalézt tlačítko s ». Kliknutím na něho zpřístupníte sbalené ikony.) Od této chvíle budete namísto omezení rozměrů vytvářet referenční rozměry. Budou zobrazeny modře a nebudou mít žádný vliv na tvary náčrtu, ze kterého vycházejí. Vypočítávají se automaticky.

Můžete například zobrazit tyto rozměry:

GGTuto1 7.PNG

Vidíme například, že oblouk má délku 20, protože je tečný s hranami.

Můžeme také vidět, že FreeCAD vypočítá výšku levé stěny jako (50 – 50 x tang30°), rovněž také vzdálenost osy oblouku od počátku.

Úpravy jednoho nebo více rozměrů

Během modelování si nemusíme dělat starosti s rozměry modelu. Je to velmi jednoduché; pro změnu tloušťky kusu poklepejte na Pad. Zadejte novou hodnotu, například 40 mm. Tuto hodnotu můžete změnit rovněž ve spodní části Kombinovaného zobrazení. Ověřte si, že se změnil tvar objektu.

Totéž proveďte pro celkovou délku dílu; poklepejte na Sketch, poklepejte na rozměrové omezení 100 mm a změňte je na 110 mm. Nezapomeňte klenout na tlačítko Aktualizovat.

Můžeme vidět, že těleso se zvětšilo, ale otvor již není vycentrován vůči horní ploše. To je proto, protože byl omezen vůči počátku náčrtu, což neodpovídá tomu, co bychom si přáli – aby otvor zůstal uprostřed horní plochy bez ohledu na velikost stěny.

Vycentrování otvoru

První metoda využívající vnější geometrii

Znovu upravte náčrt otvoru a vymažte její vodorovné a svislé omezení.

Klikněte na ikonu Sketcher External.svg Vytvořit hranu spojenou s vnější geometrií.

V náčrtu nyní vytvoříme dvě čáry, ale extrahované z vnějšího tělesa již vytvořeného předtím nástrojem Pad.

Klikněte na svislou hranu vršku dílu. Například hranu kde začíná sešikmení dolů.

Nad hranou se zobrazí fialová čára. Zopakujte totéž na druhé hraně na začátku zaoblení.

Nyní můžeme použít tyto čáry (a zvláště jejich body) k vycentrování kružnice. Ještě ale musíme přidat dvě pomocné (konstrukční) čáry, například úhlopříčky.

Klikněte na ikonu Sketcher AlterConstruction.svg Konstrukční mód, přepneme se do konstrukčního módu. Čáry budou modré a mimo editaci náčrtu nebudou mít žádný význam. Nám umožní ukotvit střed kružnice. Nakreslete úhlopříčky stejným způsobem, jakým jste kreslili čáry předtím. Ujistěte se, že všechny body jsou totožné.

Nyní vyberte střed kružnice, pak dvě modré úhlopříčky a klikněte na ikonu Constraint PointOnObject.svg Umístit bod na objekt. Kružnice se musí vycentrovat na průsečíky úhlopříček, takže bude ve středu horní plochy. Náčrt musí být zelený a kompletně zavazbený (je to nutné). Všimněte si, že kromě poloměru kružnice již není nutné vytvářet žádné rozměrové vazby.

Mějte na paměti, že kromě přepnutí nástrojové lišty do konstrukčního módu, může ikona Sketcher AlterConstruction.svg Přepnout konstrukční mód také přepnout konkrétní vybrané prvky v náčrtu do konstrukčního módu a zpět. Pokud omylem přepnete prvek do konstrukčního režimu, může se při opuštění editačního módu náčrtu zobrazit chyba.

GGTuto1 8.PNG

Opusťte náčrt. Uvidíte, že kružnice je nyní správně vycentrovaná. Prvek kapsy (otvoru) nebyl smazán, ale upraven. Pokud se nyní opět pokusíte změnit rozměry tělesa, jeho tloušťku nebo délku, kruhová díra zůstane stále ve středu horní plochy.

Vyhněte se konstrukčním čarám:

Často je možné se vyhnout konstrukčním čarám. Zkuste opět editovat náčrt. Vymažte konstrukční čáry a použijte nástroj Constraint Symmetric.svg Vytvoření symetrie mezi dvěma protilehlými body hran vnější geometrie a středem kružnice (vyberte body v tomto pořadí: bod hrany, bod hrany, střed kružnice).

GGTuto1 12.PNG

Získáme úplně stejný výsledek pozice díry. Ve skutečnosti, díky omezením dostupným na pracovní prostředí Sketcher, máme k dispozici mnoho dostupných metod. Tento příklad ukazuje, že je často lepší zvolit jednodušší metodu, a tím omezit počet vytvořených objektů a tím i počet chyb, které by se mohly objevit.

Druhá metoda využívající vztažnou rovinu

Je zde ještě jedna metoda, která je možná od verze 0.17: použití vztažné roviny a její připojení.

Začněte vymazáním prvku Pocket a rovněž náčrtu díry (Sketch001). Vyberte horní plochu a klikněte na PartDesign Point.svg Vztažný bod. Na aktivním těle se vytvoří vztažný bod. V parametrech bodu musí být napsáno Připojené v módu těžiště.

Protože je plocha obdélníková, její těžiště odpovídá středu jejích uhlopříček. Ověřte si, že je vztažný vytvořen. Stiskněte tlačítko Ok.

Vyberte klepnutím znovu horní plochu. Nyní za současného stisku klávesy Ctrl vyberte stromu Model vytvořený bod DatumPlane a klikněte na ikonu PartDesign Plane.svg Vztažná rovina. Vytvoří se referenční rovina s počátkem v našem bodu. Stiskněte Ok.

Nyní bude velmi snadné vycentrovat kružnici. Ve stromu Modelu nebo ve 3D pohledu vyberte nově vytvořenou vztažnou rovinu DatumPlane a klikněte na ikonu Sketcher NewSketch.svg Vytvořit nový náčrt. Vytvoří se nový náčrt s počátkem v počátku horní plochy. Poté jen vykreslete v tomto počátku kružnici o poloměru 5 mm a ověřte, že je náčrt světle zelený.

Stejně jako v předchozím případě, dostaneme díru, která bude vždy vycentrovaná. Vytvořte stejným postupem díru.

GGTuto1 9.PNG

Tento tutoriál je u konce. Uložte soubor. Můžete se bavit prozkoumáváním různých funkcí. Měňte rozměry, vytvořte další prvky, přidejte na další plochy různé díry. Pouze chybami se učíme.

Můžete pokračovat dalšími tutoriály.

Petr Švejda

Je tento článek užitečný? Podpořte další práci.

 

 

Napsat komentář