PartDesign Bearingholder Tutorial II/fr



Comme l'avertissement en haut de la page l'indique déjà, ce  'tutoriel ne fonctionnera pas si vous ne compilez pas une branche hautement expérimentale spéciale du code source' FreeCAD  et c'est un tutoriel d'introduction à la modélisation avec l'Atelier Conception de Pièce dans FreeCAD  'utilisant des plans Datum qui sont une fonctionnalité qui n' existe pas encore dans la plupart des versions de FreeCAD' . Le but de ce tutoriel est de vous présenter deux flux de travail différents pour créer une pièce moulée avec des vis et des filets. Selon les autres programmes de CAD que vous avezutilisét l'un ou l'autre pourrait vous être familier. Comme exemple de travail, nous allons modéliser un support de palier simple

C'est la deuxième partie du tutoriel. Il utilisera ce qu'on pourrait appeler le flux de travail 'de corps multiples », en utilisant la (simple) partie supérieure du support comme un exemple.

Évidemment, pour suivre ce tutoriel, vous devez activer l'Atelier Conception de Pièce.

Vous pouvez trouver ma version de la pièce créée dans ce tutoriel [ici] <br clear=all

Les Données de Conception == ==

Le support doit être en mesure de tenir un palier d'un diamètre de 90mm avec une largeur allant jusqu'à 33mm (par exemple DIN 630 Type 2308, qui a un diamètre intérieur de 40 mm). Le palier nécessite une hauteur d'épaule d'au moins 4,5 mm dans le support (et sur l'arbre). La partie supérieure du support sera boulonné sur le fond avec deux boulons de 12mm. Pour la tête d'un tel boulon, il faudra au moins 20 mm de diamètre d'espace libre. Il devrait y avoir une rainure sur les deux côtés du roulement capables de tenir un arbre standard bague d'étanchéité DIN 3760: 38x55x7 40x55x7 ou sur un côté, 50x68x8 de l'autre côté.

Le support sera réalisé dans un moule en sable avec une épaisseur minimale de paroi de 5 mm, un angle de dépouille de 2 degrés, et un rayon de congé minimum de 3mm.

Configuration de la géométrie de l'ossature
Create a new part in the PartDesign workbench. Rename the Body that is created by default to Skeleton. This Body is probably activated already, which you can see by the blue background colour in the feature tree. Create a new sketch on the YZ plane containing the outline of the shaft, bearing and sealing rings. After finishing the sketch, make a revolution feature from it. This skeleton feature will later be used to reference the real geometry to it. This means that if you want to change any dimensions, all you need to do is adjust the skeleton feature's dimensions and the rest of the part will update accordingly.

Le corps principal
Créer un nouveau corps et le rendre actif. L'esquisse pour la première protusion est affiché sur la droite. Il est placé sur un plan de référence avec un décalage de 5 mm (épaisseur de paroi) de la face de l'ossature marquant le côté de l'un des anneaux d'étanchéité du palier. Parce que toutes les dimensions importantes sont prises à partir du squelette, il y a seulement trois dimensions: La surépaisseur d'usinage (3mm) à la base comme un décalage du plan XY, l'épaisseur de paroi de 5 mm de diamètre extérieur du squelette, et les deux angle de dépouille. Pour créer la dimension 5mm, vous devez d'abord sélectionner le cercle extérieur (rayon 45mm) de la géométrie de l' ossature comme la géométrie externe dans l'esquisse, puis mettez une ligne de construction contraint tangentielement à ce cercle et avec un angle de deux degrés.

Vous vous demandez probablement pourquoi il y a ce petit segment de droite au bas de chaque arc. Ce segment assure qu'il y aura un projet d'angle de deux degrés sur les arcs. Cela pourrait ressembler à beaucoup de travail pour un très petit avantage, mais de nombreux programmes de CAO (et peut-être un jour FreeCAD) disposent d'outils qui mettent en évidence un modèle solide en différentes couleurs immédiatement et vous présentent toutes les faces où l'angle de dépouille n'est pas correct. Vous ne voulez pas que cela arrive à votre modèle, en particulier après la mise en place d'un grand nombre de filets!

Quand vous avez fait le croquis (qui est un peu difficile à cause des deux degrés des lignes tangentielles), créer une Protusion de celui-ci s'étendant jusqu'à l'autre côté de la géométrie de l'ossature, à nouveau avec un décalage de 5 mm à la face latérale. Vous ne avez pas besoin de créer un plan de référence cette fois, le mode "jusqu'à la face " du dialogue de Protusion propose d'entrée d'un décalage.

Ensuite, nous allons réduire la matière sur les deux extrémités de la Protusion car il est toujours idéal pour les pièces en fonte d'avoir une épaisseur de paroi aussi uniforme que possible. Créez une esquisse sur chacune des faces d'extrémité de la Protusion et le dimensionner à 5 mm l'offset du cercle représentant la bague d'étanchéité roulement (rayon de 27,5 mm d'un côté et 34mm sur l'autre). Pour le segment de la ligne de fond de l'esquisse, créer une autre géométrie externe de Protusion et  la contraindre. Ainsi l'esquisse n'a qu'une seule dimension, l'épaisseur de paroi de 5 mm (les dimensions de 150mm et 75mm ne sont pas importants tant qu'ils sont assez grands pour s' assurer que tout est coupé).

Utilisez le croquis que vous avez créé pour faire une Cavité et l'étendre jusqu'à la face de la géométrie du squelette qui représente le palier, moins 5 mm pour compenser l'épaisseur de paroi. Pour la deuxième cavité, vous pouvez utiliser l'option «Dupliquer objet sélectionné" dans le menu PartDesign pour reproduire le croquis que vous avez déjà fait (choisissez de ne pas reproduire les objets dépendants si la question apparaît). Ensuite, sélectionnez la face sur laquelle vous souhaitez déplacer cette esquisse, et de dire à FreeCAD de dessiner l'esquisse sur cette face (c'est un élément du menu PartDesign). Après la création de la deuxième Cavité, vous pouvez regarder le résultat du fond pour vérifier que vous avez une épaisseur de paroi uniforme de 5 mm sur le contour de la géométrie du squelette.

Maintenant, il est temps de créer le projet et les filets. Le projet nécessite un plan neutre, ce qui signifie que la géométrie qui est coupé par ce plan restera à sa place, tandis que le reste de la face est incliné de l'angle de dépouille. L'utilisation du fond de la Protusion à cette fin  n'est pas une bonne idée, parce que l'épaisseur de la paroi dans la partie supérieure du support deviendrait inférieure à 5 mm. Donc nous créons un plan de référence décalé environ 35mm de  XY à cet effet. Activez le squelette et créer le plan, parce que nous en aurons besoin pour appliquer le projet à d'autres organes, aussi.

The picture on the right shows the finished first body with draft and fillets applied. Note that the outer (concave) edges have a larger fillet radius of 5mm, again with the purpose of creating a more uniform wall thickness (more than 5mm is not possible because then after machining the inside of the holder the wall thickness would become less than 5mm).

Adding the bodies for the bolts
The bolts need two cylindrical bodies on both sides of the main Body. It is best to include the 2 degree draft angle in the sketch. I tried revolving a cylinder and later applying a draft, but weird things happened after mirroring it and I couldn't put fillets on it because the surface was warped somehow.

The sketch is dimensioned so that the rotation axis is 12mm distance to the outer diameter of the skeleton Body, 7mm for the radius of the hole plus 5mm for the wall thickness. For the sake of having a fully parametric part, it is a good idea to add a plane to the Skeleton about 25mm above the XY-plane to mark the top of the cylinders. Since this will be machined, the sketch is dimensioned 3mm above it.

Create a revolution from the sketch and apply a fillet of 4mm to the top. This means that after machining away 3mm, a slight radius will remain which helps to avoid a sharp edge where someone could cut their hand when tightening the bolt.

Create a boolean feature to fuse the main Body and the bolt body. Then create a new body for the other side. Duplicate the sketch of the revolution, move it to this body and create the second body for the bolts (mirroring a Body is not supported yet so you need to redo most of it). Then fuse this second body into the main Body as well. Finally, apply a large fillet on the edge created by the boolean fuse operation. The largest I could get was 4mm.

Hollowing out the main body
We will now work on the inside of the holder and hollow it out to make space for the bearing and sealing rings. When doing this of course we need to keep in mind the 3mm machining allowance. Since this tutorial teaches the multi-body method, we will create the inside geometry as a separate body and then cut it out of the main body with a boolean operation.

Create a new body and make it active. First, we need a datum plane offset 3mm inside the skeleton face that shows the side of the bearing. Then, duplicate the sketch of the first Pad of the main body. It will be added to the main body, so right-click on it and choose to move it to the newly created body (this option is only available in the context menu if the PartDesign workbench is active). Map the sketch onto the datum plane (if the sketch turns upside-down after mapping, move the datum plane to the other side of the bearing, next to where the duplicated sketch is located). Now, modify the sketch so that the diameter is 3mm less than the outer diameter of the skeleton geometry that represents the bearing. All you need to do is remove the 5mm dimension, drag the sketch inside the reference circle, and create a new 3mm dimension.

Next we want two more Pads to hollow out the place for the sealing rings. Duplicate the sketch of the first pad of the cut-out Body and map it to the XZ-plane. Edit the sketch and replace the external reference with the outer diameter of the bearing sealing ring. Extrude this sketch to an offset of 3mm of the side of the sealing ring. Repeat the whole process for the sealing ring on the other side.

After this we want to create two more Pads like the last two to give the shaft a clearance (e.g. 3mm) inside the holder.

Now all that remains is to apply draft to the planar side faces, using the same neutral plane as for the main body, and filleting. Apply a general fillet of 3mm to all edges. You will notice that there are several edges that cannot be filleted... this is a defect of the underlying geometric kernel which FreeCAD uses.

We are ready to hollow out the main body. Select it and choose to create a new Boolean operation. Add the cut-out body to the list window and set the operation to "Cut". Put a 3mm fillet on the two edges resulting from the cut-out operation (again some edges remain that are "unfilletable"). The result should look like the picture on the right.

The raw part is now completed. This is what the holder will look like before machining. Note that since the mold will have a top and bottom half, the edge between these two cannot be filleted. Also, if you give away this model to a foundry make sure to point out that it has the dimensions after casting. The foundry will then have to apply a certain percentage of shrinkage to the model (making the digital model used to manufacture the mold larger so that when the metal cools down and shrinks after casting it will have the right size).

Machining
To take away the material for machining the inside of the holder, very conveniently we can use the Skeleton Body itself. If you don't want that because then the skeleton gets hidden somewhere deep in the tree, you can also duplicate the sketch of the skeleton Revolution feature and re-create the revolution in another body. This is not completely parametric, though, because the duplicated sketch is independent of the original, so you will have to work on both if you change a dimension. Dependent duplicated features might be supported in the future sometime.

For the rest of the machining, create a new Body. The bottom of the holder will be machined by a Pad sketched on the XY-plane extending downwards. Next, sketch a revolution to make a hole for the bolts. You will need to sketch on the XZ-plane and revolve it so that you can choose the outer diameter of the skeleton Body as an external reference. The top part of the sketch will serve to machine a flat place for the head of the bolt. It is dimensioned to leave at least 5mm wall thickness in the holder. If this does not give enough space for the bolt head then you can move the datum plane upwards. Of course, you could put this logic into the Skeleton, which is left as an exercise to the reader!

You can mirror the revolution on the YZ-axis. The picture on the right shows the "machining" Body. Of course, most of the dimensions of the Pads and Revolutions are not important as long as there is plenty of overlap.

Finally, create a boolean operation to cut the machining Body out of the main Body. If you want a nice visual effect, you can colour the machined surfaces differently from the rest of the part. This is also a useful optical feedback showing you whether you forgot to machine somewhere.

Part One
PartDesign Bearingholder Tutorial I