Grundlegendes Part Design Tutorium

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Freecad.svg Tutorium
Thema
Modellieren
Niveau
Einsteiger
Zeit zum Abschluss
Unter einer Stunde
Autoren
Mark Stephen (Quick61) und HarryGeier (HarryGeier)
FreeCAD-Version
0.17 oder höher
Beispieldateien
Grundlagen Part Design für v0.17
Siehe auch
None

Dieses Tutorium führt den neuen Benutzer in einige der Werkzeuge und Techniken ein, die im Arbeitsbereich Part Design verwendet werden. Dieses Tutorium ist keine vollständige und umfassende Anleitung für den Arbeitsbereich Part Design und viele der Werkzeuge und Funktionen werden nicht behandelt. In diesem Lernprogramm wird der Benutzer durch die Schritte geführt, die erforderlich sind, um das im Bild unten gezeigte Teil mithilfe von Skizzen zu modellieren.

Tut17 final refined.png

Ein Video der gesamten Konstruktion ist hier: https://youtu.be/geIrH1cOCzc

(jeder Abschnitt hat sein eigenes separates Video unten)

Bevor du anfängst

Die Aufgabe

In diesem Tutorium wird mit dem Arbeitsbereich Part Design ein 3D-Volumenmodell des Bauteils, das in der Zeichnung unten gezeigt wird. Alle für diese Aufgabe erforderlichen Maße sind vorhanden. Am Anfang steht die Erstellung einer Kernform aus einer Basisskizze; danach wird auf dieser Form aufgebaut, indem so genannte Formelemente hinzugefügt werden. Diese Formelemente fügen dem Volumenkörper entweder Material hinzu oder entfernen Material von ihm, indem sie zusätzliche Skizzen und zugehörige Formelement-Operationen verwenden. In diesem Tutorium werden nicht alle Funktionen und Werkzeuge verwendet, die im Arbeitsbereich Part Design zur Verfügung stehen, sondern es werden so viele verwendet, dass der Benutzer dieses Tutoriums eine grundlegende Basis erhält, auf der er sein Wissen und seine Fähigkeiten aufbauen kann.

Das Bauteil

Tutorial Drawing Sheet.png

Konstruktion des Bauteils

Beginn

Zunächst ist sicherzustellen, dass der Arbeitsbereich Part Design aktiviert ist. Dort wird ein neues Dokument erstellt, falls es noch nicht erfolgt ist. Es ist eine gute Angewohnheit, eine Arbeit oft zu speichern, also wird vor allem anderen das neue Dokument gespeichert, mit einem beliebigen Namen, der einem gefällt.

Alle Arbeiten in Part Design beginnen mit einem Körper. Dann wird innerhalb dieses Körper einVolumenkörper aufgebaut, beginnend mit einer Skizze.

  1. Die Schaltfläche PartDesign Body.svg Körper erstellen drücken, um einen neuen Körper (Body-Container) zu erstellen und zu aktivieren. Hinweis: Dieser Schritt kann ausgelassen werden. Wird eine Skizze erstellt und es ist kein Körper vorhanden, wird automatisch eine neuer erstellt und aktiviert.
  2. Die Schaltfläche PartDesign NewSketch.svg Skizze erstellen drücken. Dies erstellt eine Skizze (ein Sketch-Objekt) im soeben erstellten Körper.
  3. Es muss noch angegeben werden, woran die Skizze befestigt wird. In diesem Fall wird die Skizze auf einer Fläche im Ursprung des Körpers (Origin-Objekt) befestigt.
  4. Im Aufgabenbereich der Combo-Ansicht wählt man YZ_Plane (Basis-Ebene) aus der Liste und drückt OK:
Tut17 sketchplanes.png

Hinweis: Es ist möglich, dass die OK-Schaltfläche nicht sichtbar ist, wenn die Seitenleiste nicht breit genug ist. Es kann erweitert werden, indem man an seinem rechten Rand zieht. Den Mauszeiger über den Rand bewegen; wenn sich der Zeiger in einen Zwei-Wege Pfeil verwandelt, drückt und hält man die linke Maustaste und zieht (den Rand).

Sobald auf OK geklickt wird, wechselt FreeCAD automatisch in den Arbeitsbereich Sketcher und öffnet die Skizze im Bearbeitungsmodus:

Tut17 sketcherempty.png

Die Skizze erstellen

Als nächstes wird das Werkzeug Sketcher CreatePolyline.svgLinienzug erstellen verwendet und eine Form ähnlich der im nächsten Bild erstellt. Es muss nicht perfekt sein, da die endgültige Form durch Randbedingungen (auch Einschränkungen, Beschränkungen, Zwänge genannt) erzeugt wird. Sobald die Grundform erstellt ist, werden die Randbedingungen festgelegt. Wenn die automatischen Randbedingungen aktiviert sind, werden einige dieser Randbedingungen automatisch angewendet, andernfalls führt man die folgenden Schritte aus. Doch zuerst muss das Linienzug-Werkzeug durch einen Rechtsklick oder zweimaliges Drücken der Esc-Taste verlassen werden; der Maus-Cursor sollte von einem Fadenkreuz zurück zum Standard-Pfeil-Mauszeiger wechseln. Die Esc-Taste nicht ein drittes Mal drücken, sonst wird der Bearbeitungsmodus verlassen. Falls das passiert, auf den Modell-Reiter klicken, dann doppelt auf das Skizzenelement im Baum klicken oder mit der rechte Maustaste klicken und Skizze editieren im Kontextmenü wählen. Um das Verlasen des Bearbeitungsmodus nach zu häufigen Drücken der Esc-Taste zu vermeiden, ändert man die Voreinstellung Esc kann den Skizzenbearbeitungsmodus (eingeführt in Version 0.19), siehe Sketcher Voreinstellungen.

Hinweis: Seit diese Anleitung verfasst wurde, hat der Sketcher-Löser (Berechnungsalgorithmus im Hintergrund) viele Verbesserungen erfahren; Entdeckt er eine überzählige Randbedingung, wird die Skizze orange eingefärbt und bevor weitere Randbedingungen hinzugefügt werden, sollte die überzählige Randbedingung entfernt werden. (Die überzählige Randbedingung wird im Aufgabenbereich angezeigt; ein Klick auf ihren blauen Verweis und anschließend die Löschtaste drücken.)

  1. Die zwei horizontalen Linien mit der Maus durch Draufklicken auswählen und dann die Schaltfläche Sketcher ConstrainHorizontal.svg Horizontal festlegen drücken.
  2. Die vertikale Linie auf der rechten Seite auswählen und dann die Schaltfläche Sketcher ConstrainVertical.svg Vertical festlegen drücken.
  3. Die Anfangs- und Endpunkte des Linienzugs auswählen und die Schaltfläche Sketcher ConstrainCoincident.svg Koinzidenz festlegen drücken, um den Linienzug zu schließen.
  4. Die untere horizontale Linie und die rechte vertikale Linie auswählen und die Schaltfläche Sketcher ConstrainEqual.svg Gleichheit festlegen drücken.
  5. Eine horizontale oder eine vertikale Linie auswählen und dann die entsprechende Randbedingung Sketcher ConstrainDistanceX.svg Horizontalen Abstand festlegen oder Sketcher ConstrainDistanceY.svg Vertikalen Abstand festlegen auswählen und für den Abstand den Wert von 26 mm eingeben.
  6. Die obere horizontale Linie auswählen und den horizontalen Abstand mit 5 mm festlegen.
  7. Den unteren rechten Endpunkt (Knoten) der horizontalen Linie und dann den Mittelpunkt des Rasters wählen und die Schaltfläche Sketcher ConstrainCoincident.svg Koinzidenz festlegen drücken, um die Form zu fixieren.

An diesem Punkt sollte man eine vollständig bestimmte Skizze haben, wie durch die Farbe und die in der Combo-Ansicht angezeigte Nachricht angezeigt. Sie sollte jetzt genau wie im folgenden Bild aussehen.

Tut17B profile.png

Nun im Aufgabenbereich die Schaltfläche Schließen drücken, um den Skizzenbearbeitungsmodus zu verlassen und Skizze aufpolstern PartDesign Pad.svg Aufpolsterung aus der Symbolleiste im PartDesign-Menü wählen. Das öffnet ein Aufpolstern-Menü im Aufgabenbereich. In diesem Dialogfeld zuerst das Aufklappmenü Typ und dann Zwei Längen wählen. Die Zeichnung am Anfang dieses Tutorials sagt aus, dass das Teil 53 mm lang ist. Wir erhalten diesen Abstand, indem wir unsere Skizze in beide Richtungen von der Mittelebene aus auffüllen, d.h. es wird symmetrisch bezüglich der Skizzierebene aufgepolstert. Der Grund dafür wird später beim Erstellen von Features klar werden. Zunächst soll das Teil insgesamt 53 mm lang sein, also 26,5 für die erste Länge und 26,5 für die zweite Länge eingeben. Alternativ könnte die volle Länge von 53 mm eingegeben und dann auf das Kontrollkästchen Symmetrisch zu einer Ebene geklickt werden. Sobald das erledigt ist, haben wir nun unsere Basis, auf der wir zusätzliche Features hinzufügen werden, um unser Teil zu konstruieren.

Ein Video der Schritte in diesem Teil des Tutorials ist hier: https://youtu.be/cUyPnCMeTgg

Formelemente mit Taschen und externen Geometrien

Mit der Maus oder den Ansichtssymbolen wird das Modell so gedreht, dass seine Rückseite sichtbar ist. Sobald sie sichtbar ist, wird sie mit einem Klick ausgewählt, wie im nächsten Bild dargestellt.

PD WB Tutorial003.png

Nachdem die Oberfläche ausgewählt wurde, auf das Symbol Neue Skizze in der PartDesign-Menüleiste klicken. Dies wird unsere nächste Skizze auf die Rückseite des Teils positionieren. Nun das Werkzeug Sketcher CreateRectangle.svg Rechteck auswählen und ein Rechteck auf die Rückseite des Teils auf ähnliche Weise positionieren, wie unten gezeigt. Nun den aufgeführten Schritten folgen und die Skizze mit Randbedingungen festlegen.

  1. Eine der horizontalen Linien auswählen und ihre Länge festlegen, durch Anwendung der Randbedingung Horizontalen Abstand festlegen mit einem Wert von 5 mm.
  2. Eine der vertikalen Linien auswählen und ihre Länge festlegen, durch Anwendung der Randbedingung Vertikalen Abstand festlegen mit einem Wert von 11 mm.
  3. Das Werkzeug Sketcher External.svg Externe Geometrie auswählen.
  4. Den oberen rechten Eckpunkt der Fläche anklicken, um einen Punkt aus der externen Geometrie zu erhalten, mit dem unsere Skizze verknüpft werden soll.
Tut17 slot unconstrained.png
  1. Ein Rechtsklick beendet den Externe-Geometrie-Modus
  2. Den gerade mit dem Werkzeug Externe Geometrie erstellten Punkt und zusätzlich den oberen rechten Eckpunkt des in der Skizze vorhandenen Rechtecks auswählen und die Schaltfläche Sketcher ConstrainCoincident.svg Koinzidenz festlegen drücken. An diesem Punkt sollte die Skizze vollständig bestimmt sein und wie im nächsten Bild aussehen.
Tut17 slote constrained.png

Danach auf die Schaltfläche Schließen oben in der Registerkarte Aufgaben in der Combo-Ansicht klicken und dann das Werkzeug PartDesign Pocket.svg Tasche aus der Symbolleiste oder aus dem PartDesign-Menü wählen. Das Werkzeug Tasche ist das Gegenstück zur Aufpolsterung. Während das Werkzeug Aufpolsterung dem Teil Material hinzufügt, entfernt das Werkzeug Tasche Material von dem Teil. Beide Operationen werden als Formelemente bezeichnet. Für diese Taschen-Funktion wird aus dem Aufklappmenü Typ der Punkt Durch alles ausgewählt und dann auf die Schaltfläche OK geklickt.

Für den nächsten Schritt muß "Pocket" im Modell-Reiter der Combo-Ansicht ausgewählt sein. Nun auf PartDesign Mirrored.svg Spiegelnin der Symbolleiste oder im PartDesign-Menü klicken. Im Dialogfeld Gespiegelte Parameter in der Combo-Ansicht die Option Horizontale Skizzenachse aus dem Aufklappmenü Ebene wählen. Auf OK klicken. Die Funktion Spiegeln funktioniert auf diese Weise, weil das Basis-Formelement unseres Modells in der ersten Operation mit der Basisskizze in beiden Richtungen von der horizontalen Ebene aus aufgepolstert wurde. Wenn alles gut gegangen ist, sollte jetzt ein Teil vorhanden sein, das dem Bild unten entspricht, nachdem es in die Vorderansicht gedreht wurde.

Tut17 profilewithslots.png

Ein Video der Schritte in diesem Teil des Tutorials ist hier: https://youtu.be/wiGXV9G7mrM

Formelemente mit Aufpolsterung und externen Geometrien

Nach betrachten des Bauteils, wird es wieder zurück gedreht und noch einmal die Rückseite des Teils ausgewählt, um die nächste Skizze zuzuordnen.

Tut17 profilewithslotsrearplane.png

Wählen Sie Neue Skizze und erstellen Sie ein neues Rechteck in dieser, ähnlich wie im folgenden Bild gezeigt. Fahren Sie dann fort, diesem Rechteck dimensionale Einschränkungen hinzuzufügen.

  1. Wählen Sie eine horizontale Linie und wenden Sie eine horizontale Abstandseinschränkung mit einem Wert von 16.7 an.
  2. Wählen Sie eine vertikale Linie aus und wenden Sie eine vertikale Abstandseinschränkung von 7 mm an.
  3. Wählen Sie mit dem Werkzeug Externe Geometrie den oberen linken Eckpunkt der Bauteilfläche aus.
Tut17 sidblockunconstrained.png

Durch Auswahl der gerade projizierten Ecke und der oberen linken Ecke des Rechtecks werden mit Hilfe der Koinzidenzeinschränkung die noch vorhandenen Freiheitsgrade beseitigt und die Skizze vollständig festgelegt.

Tut17 sideblockconstraind.png

Schließen Sie den Sketcher.

Als nächstes beenden wird diese Skizze und klicken auf Block . Im Block-Dialog der Combo-Ansicht wollen wir eine Länge von 26 mm eintragen, wobei wir den Typ als Dimension belassen und dann das Kontrollkästchen Reversed markieren. Wenn Sie das Kontrollkästchen Umgekehrt verwenden, wird der Block in das Teil und nicht in das Teil verschoben. Diese Operation liefert das folgende Ergebnis.

Tut17 sideblock.png

Die Mirror-Funktion erneut anwenden, um den zweiten Block zu erhalten. Der erstellte Block muß in der Baumansicht ausgewählt sein. Dann in der Symbolleiste auf erzeuge gespiegeltes Objekt oder Spiegeln aus dem PartDesign Menü klicken. Wir werden die oben für Tasche (pocket) durchgeführte Operation wiederholen und im Aufklappmenü Ebene die Option Horizontale Skizzenachse auswählen.

Tut17 profilewithsideblocks.png

Ein Video der Schritte in diesem Teil des Tutorials ist hier: https://youtu.be/Ido1owp8ubc

Formelemente mit Taschen und externen Geometrien

An diesem Punkt drehen wir das Teil in der Ansicht nach vorne, wir können sehen, dass unser Teil nun wie das Teil in der bemaßten Zeichnung am Anfang dieses Tutorials aussieht. Sobald die Vorderseite sichtbar ist, klickt man mit der Maus auf die geneigte Oberfläche, um diese auszuwählen, da wir diese für die nächste Skizze verwenden werden.

Tut17 innerplane.png

Hier werden wir wieder das Werkzeug Rechteck verwenden und ein Rechteck in unsere Skizze einfügen, und nachdem wir dies getan haben, wenden wir die folgenden Randbedingungen an.

  1. Eine horizontale Linie und eine vertikale Linie auswählen und nachdem beide ausgewählt wurden, die Randbedingung Gleichheit festlegen auswählen.
  2. Entweder eine horizontale oder eine vertikale Linie auswählen und die zugehörige Randbedingung Horizontalen Abstand festlegen bzw. Vertikalen Abstand festlegen mit einem Wert von 17 mm anwenden.
  3. Mit dem Werkzeug Externe Geometrie den oberen rechten Eckpunkt auswählen, wie in der Abbildung unten gezeigt.
Tut17 rechtangleholeunconstrained.png

Gemäß den Maßen der nachfolgenden Abbildungen sollen folgende Randbedingungen erstellt werden.

  1. Zwischen dem projizierten Eckpunkt und dem oberen, rechten Eckpunkt des Rechtecks eine horizontale Distanz von 7 mm.
  2. Zwischen dem projizierten Eckpunkt und dem oberen, rechten Eckpunkt des Rechtecks eine vertikale Distanz von 11 mm.

Das Ergebnis sollte folgendermaßen aussehen.

Tut17 rectangleholeconstrained.png

Würde man an dieser Stelle diese Skizze einfach zu einer Tasche ausformen, wäre das resultierende Loch senkrecht zu der geneigten Fläche, welcher es zugeordnet ist, und das ist nicht, was wir wollen.

Tut17 wrongplaneforpocket.png

Wir möchten, dass das Loch senkrecht zur Rückseite steht, aber die projizierten Abmessungen des Hohlraums von der Rückseite gesehen, sind dann nicht die Abmessungen von 17 mm x 17 mm, welche in der Zeichnung angegeben sind. Man müßte erst die erforderlichen Berechnungen durchführen um die erforderlichen Abmessungen zu erhalten. Oder wir können die in FreeCAD bereitgestellten Tools verwenden, um diese Projektion für uns zu erstellen.

Ein Video der Schritte in diesem Teil des Tutorials ist hier: https://youtu.be/x4d5nZPWCLQ

Um eine Tasche zu erstellen, die das geneigte Rechteck als Auslass hat, zeichnen wir ein neues Rechteck auf der Rückseite, wobei wir die Projektion des geneigten Rechtecks als externe Referenz verwenden. Bewegen Sie das Bauteil herum, um die Rückseite des Teils zu sehen, und wählen Sie diese aus, um darauf die letzte Skizze zu erstellen.

Tut17 profilewithsideblocksrearplane.png

PartDesign NewSketch.svg Skizze erstellen in der Symbolleiste oder im PartDesign-Menü auswählen. Im Skizzenbearbeitungsmodus sehen wir nun das skizzierte Rechteck auf der Schräge nicht mehr. Um es auswählbar zu machen, wechseln wir in der Combo-Ansicht zur Modell-Registerkarte und wählen die letzte Skizze (Sketch003) auf der geneigten Ebene. Die Leertaste drücken, um diese sichtbar zu machen. Als nächstes die Spiegelfunktion oben (Mirrored001) wählen und wieder mit der Leertaste diese verstecken. Danach sollte das Rechteck in der 3D-Ansicht zu sehen sein. Man kann weiterhin mit der sichtbaren Registerkarte Modell arbeiten oder zur Registerkarte Aufgaben zurückkehren. Mit dem Werkzeug Sketcher External.svg Externe Geometrie die oberen und unteren horizontalen Kanten des geneigten Rechtecks auswählen. Dann mit dem Werkzeug Sketcher CreateRectangle.svg Rechteck ein neues Rechteck zur Skizze hinzufügen.

Tut17 rectangleunconstrained.png
  1. Den oberen linken Eckpunkt des Rechtecks und den oberen linken Punkt der externen Geometrie wählen und auf die Koinzidenzbedingung klicken.
  2. Den unteren rechten Eckpunkt des neuen Rechtecks und den unteren rechten Punkt der externen Geometrie wählen und auf die Koinzidenzbedingung klicken.

Und das sollte am Ende dabei herauskommen.

Tut17 rectangleconstrained.png

Für den letzten Schritt in diesem Tutorium wird das Sketcher-Fenster mit Schließen oder Bearbeitung beenden aus dem Kontextmenü von Sketch004 geschlossen und danach das Werkzeug PartDesign Pocket.svg Pocket aus der Symbolleisteleiste oder aus dem PartDesign-Menü ausgewählt. Aus dem Auswahlmenü Typ die Option Durch alles auswählen und auf die Schaltfläche OK klicken.

Tut17 final.png

An dieser Stelle sind einige Linien zu erkennen, die von sich schneidenden Formelementen stammen. In diesem Fall überschneidet sich der "Seitenblock" mit dem "Basisprofil", was ihn als dreieckigen Block über dem Profil erscheinen lässt (d.h. im obigen Bild ist eine zusätzliche Linie auf der rechten Seite des Modells sichtbar). Um diese Linien zu entfernen, kann entweder "Form verfeinern" in den Part Design Einstellungen einschalten, oder, um etwas Verarbeitungsgeschwindigkeit zu sparen und trotzdem mit diesen Linien zu konstruieren, die Eigenschaft bei jedem Formelement einzeln einschalten. Die Einstellung auf Formelement-Ebene kann im Reiter "Daten" des Formelements vorgenommen werden. Setze die refine' Eigenschaft auf TRUE für das Taschen-Formelement Pocket001 , um das Verfeinern aufzurufen.

Tut17 refine.png
Tut17 final refined.png

Ein Video zu diesen Schritten des Tutoriums sind hier: https://youtu.be/UYI0gvxCYeI

Dieses Tutorium und dein Modell sind vollständig.

Zusätzliche Quellen