Thread for Screw Tutorial/fr

Introduction
Ce tutoriel est un ensemble de techniques pour modéliser les filetages de vis dans FreeCAD. Il a été mis à jour pour la v0.19, bien que le processus global soit essentiellement le même depuis la v0.14, lorsque le didacticiel a été initialement écrit. Le contenu mis à jour se concentre sur l'utilisation de l' atelier PartDesign pour créer le filetage et de nouvelles illustrations pour les méthodes 0 à 3.

Dans les systèmes de CAO traditionnels, la modélisation des filetages de vis est déconseillée car elle impose une charge importante sur le noyau de modélisation, ainsi que sur le rendu des formes. Dans les systèmes traditionnels, un fil n'a pas besoin d'être représenté directement dans l'espace 3D, car il peut être indiqué avec ses caractéristiques requises dans le dessin technique 2D envoyé pour la fabrication. Cependant, avec la vulgarisation de la fabrication additive (impression 3D), il existe désormais un réel besoin de modéliser les fils 3D, afin de les imprimer exactement comme prévu. C'est à cela que sert ce didacticiel.

De nombreuses techniques présentées ici ont été collectées à partir de différents fils de discussion :
 * Gathering thread modeling techniques
 * Creating a thread: Unexpected results

Voir aussi des vidéos utiles :
 * Introducing a strategy for designing a bolt without the commonly found problems.

N'oubliez pas que les formes de filetages prennent beaucoup de mémoire et que le fait d'avoir un seul filetage dans un document peut augmenter considérablement la taille du fichier, il est donc conseillé à l'utilisateur de créer des filetages uniquement lorsque cela est absolument nécessaire.

Méthode 0. Récupération depuis une bibliothèques d'objets
L'utilisation de modèles créés par d'autres personnes est facile et permet de gagner du temps. Voir la page des ateliers externes pour plus d'informations sur les outils externes.

In particular, two resources are recommended that can be installed from the Addon Manager:
 * Fasteners Workbech, to place parametric screws and washers that follow ISO standards. The screws and nuts by default don't show a thread, but this can be controlled with an option.
 * BOLTSFC, to place standard parts from the BOLTS library, which also follow ISO standards.



Méthode 1. Utilisation de macros.
Il y a une fameuse macro Screw Maker, écrite par ulrich1a, et un Atelier Visserie complet écrit par shaise (lien vers GitHub). Ces derniers ont des options pour générer des filets. Ils ciblent les filets de profil standard (triangulaire ou approchant).


 * In the past, the Macro BOLTS was used to insert the parts from the BOLTS library. This is now deprecated. Use the BOLTSFC workbench instead.


 * In the past the stand-alone Screw Maker macro, by ulrich1a, was used to create individual bolts, screws, and washers. This is now deprecated. The Fasteners workbench, by shaise, includes the screw maker macro completely, together with a toolbar to select the right component.

Méthode 2. Tricher en empilant des disques.
C'est une très bonne méthode de visualisation des filets, tout en gardant une géométrie simple.

In many cases we don't need real threads, we just need a visual indication that the threads will be there.

L'idée est de créer un filetage non hélicoïdal (qui est juste une révolution d'un profil en dent de scie, ou un empilement de disques chanfreinés). Un filetage factice de ce type est difficile à distinguer d'un vrai filetage hélicoïdal au premier abord. Cela peut également marcher pour de l'analyse de résistance de matériaux. Par contre, pour de l'impression 3D, cela ne fonctionnera pas.



Revolving sawtooth profile

 * 1) Click on.
 * 2) Click on . Select.
 * 3) Draw a closed sketch with the required inner diameter, outer diameter around , pitch , number of teeth , and total height.
 * 4) Select the sketch, then click on . Select, and press.





Stacking discs

 * 1) Repeat the first two steps from the previous section.
 * 2) Draw a closed sketch with the required inner diameter, outer diameter around , and pitch , but draw only a single tooth of the sawtooth.
 * 3) Select the sketch, then click on . Select, and press.
 * 4) Select the, then click on . Select . For a fake thread with a pitch of , set the  to , and  to , then press . This will create two discs, one on top of the other.
 * 5) You can add more discs by increasing the value of  in the linear pattern, and by raising the, which is the total length of the fake thread.

The and  are related. If the length is too large, but the number of occurrences is not high enough, you will have disconnected discs, and the Body computation will fail, as the resulting object must always be a single contiguous solid. For example, to get a total height of, set to  and  to.

If you wish, you may add a with a diameter equal to the inner diameter of the discs, and as high as the total thread height. This will join all discs into a single solid, thus guaranteeing that there will not be disconnected discs.





Idée
Cette idée est assez simple: dessiner le profil du filetage, et le balayer le long d'une hélice. Lors du balayage, assurez vous de cocher les boites de dialogues Solide et Frenet. Solide est la clé pour permettre de opérations d'union ou de soustraction. Frenet empêchera le profil de se tordre (plus d'info à ce sujet est disponible dans la documentation sur le Balayage).

PartDesign
A true thread consists of a closed profile sweeping a solid along a helical path.


 * 1) In the Workbench_Part.svg Part Workbench, click on  to create a . Give it the appropriate values for ,  , and.
 * 2) Move to the Workbench_PartDesign.svg PartDesign Workbench, and click on.
 * 3) Click on . Select.
 * 4) Draw a closed sketch with the required profile for the thread teeth, normally a triangular shape. In this case we will use a height of, which is slightly smaller than the  pitch used for the helix path.
 * 5) Select the sketch, then click on . In, click on , and choose the helix object previously created. Then change  to  so that the profile sweeps the path without twisting; then press.
 * 6) When the dialog asks for a reference, choose.
 * 7) The helical coil is created, but there is no central body or shaft.
 * 8) Click on  with the appropriate   and   to touch the rest of the helical thread and automatically fuse to it.
 * 9) Additional boolean operations are needed to shape up the abrupt ends of the coil. For example, you can use additive features to provide a head to the screw, and a tip.







Part
This process can also be done with the tools of the Part Workbench.
 * 1) In the Workbench_Part.svg Part Workbench, click on  to create a . Give it the appropriate values for ,  , and.
 * 2) In this case, you don't need a . Switch to the Workbench_Sketcher.svg Sketcher Workbench, then click, and choose the global XZ plane.
 * 3) Then return to the Workbench_Part.svg Part Workbench, and use.
 * 4) Select the appropriate sketch from  and click the arrow to pass it to.
 * 5) Click, and choose all edges of the existing helix in the 3D view. Click.
 * 6) Make sure to tick  and . Obtaining a solid is the key to be able to perform Part Boolean operations with the resulting coil, otherwise only a surface will be produced.
 * 7) Click  to exit the dialog and create the coil.

Cela génère le filet du filetage, sans la barre ou le trou. Pour faire le filetage sur une barre ou dans un trou, il faudra utiliser unir ou soustraire ce filet avec un cylindre. D'autres opérations booléennes seront nécessaire pour façonner le bout du filet laissé brut.



Les clés du succès

 * When the profile sweeps the helix, the resulting solid coil must not touch or self-intersect as it will be an invalid solid. Attempts to do boolean operations with it (fuse or cut) are very likely to fail. Check the quality of the coil with ; if self-intersections are reported, you must increase the pitch of the helix.

Règle 1. le balayage ne doit pas s'intersecter lui même. Un balayage qui s'intersecte n'est pas un solide valide. Les tentatives de fusion ou de soustraction échoueront très certainement. Cependant, pour de l'impression 3D ou des besoins de visualisation, il peut être suffisant de laisser le filet et le cylindre non fusionné (s'intersectant).


 * When a cylinder is added to a coil to form the main shaft of a screw, the cylinder must not be tangent to the coil profile. That is, the cylinder must not have the same radius as the inner radius of the thread, as this is very likely to fail a fuse operation. In general, avoid geometry coincident to elements of the sweep, such as tangent faces, or edges tangent to faces they are not connected to. In order to produce a good boolean union, the swept coil and the cylinder must intersect. Check the quality of the fusion with ; if coplanar faces are reported increase the cylinder's radius by a small amount.
 * If the coil and the cylinder are tangent, even if the first fusion succeeds, it may fail in subsequent boolean operations with a third solid.
 * This is a limitation of the OpenCASCADE Technology (OCCT) kernel; in general, it doesn't handle well operations between coplanar surfaces.

Règle 2. Rappelez vous que dans FreeCAD, l'hélice est imprécise. Ainsi, un cylindre créé pour se superposer précieusement avec un filet risquera de ne pas fusionner avec ce dernier. En général, évitez les géométrie coïncidente avec les éléments d'un balayage, comme les face tangentes, les arrêtes tangentes à des faces auxquelles elles ne sont pas connectées, les arrêtes coïncidentes et tangentes, etc...

Astuce 1. Le rayon d'une hélice n'influe pas (à moins que l'hélice ne soit conique). Tout ce qui compte est le pas et la hauteur de l'hélice. Cela implique qu'il est possible d'utiliser une hélice générique pour fabriquer de nombreux filetages de même pas mais de diamètre différent.

Astuce 2. Gardez l'hélice courte (avec peu de tours). Les longs filetages ont tendance à faire échouer les opérations booléennes. Pensez plutôt à empiler des filetages courts pour en faire un long en utilisant Draft Array si vous rencontrez ce genre de situation problématique.


 * For 3D visualization and 3D printing it may be okay to leave the cylinder and the thread unfused, that is, with intersections between the two solids. Reducing the amount the boolean operations results in less memory consumption and smaller files.

Avantages et inconvénients
+ Une manière très naturelle de faire des filetages

+ Facile à comprendre

- à cause de l'invalidité des balayage qui s'intersectent, il est quasi impossible de générer un filet uniforme (c'est à dire, sans face cylindrique sur les face internes ou externes du filetage).

Généralités
L'idée est de balayer un profil horizontal le long d'une hélice. Le problème principal est de déterminer quel profil utiliser pour obtenir un filetage.



Si on utilise un cercle en guise de profil horizontal (le cercle doit être décentré par rapport à son origine, ce décentrement définissant la profondeur du filetage), le profil du filetage sera sinusoïdal.

Pour obtenir un profil standard en dent de scie, une paire de spirale d’Archimède doivent être fusionnées. La figure résultante est une forme cardioïde, qui est difficilement différentiable d'un cercle quand la profondeur du filet est faible comparée à son diamètre (c'est pourquoi un filetage "épais" est présenté sur la figure ci dessus).

Génération du profil
Se représenter ce que doit être le profil horizontal pour obtenir un profil vertical n'est pas facile. Dans les cas simples comme les filets triangulaires ou trapézoïdale, cela peut être fait manuellement. Autrement, Il peuvent être créé en fabricant un filetage court avec la méthode 3, et en récupérant une tranche de ce dernier en faisant une intersection entre le plan horizontal et le filet.

Figuring out the horizontal profile to obtain a certain vertical profile is not easy. For simple cases like triangular or trapezoidal it can be constructed manually. Alternatively, it can be constructed by creating a short thread with method 3, and getting a slice of it by doing a Part Common between a horizontal plane face and the thread.

Profil pour un filetage triangulaire
Terminé!
 * 1) Créer une spirale (d’Archimède) dans le plan XY.
 * 2) fixer le nombre de tours est a 0.5,
 * 3) fixer le rayon du rayon interne du filetage (le rayon externe sera ce dernier plus la profondeur de coupe)
 * 4) fixer et croissance pour doubler la profondeur de coupe du filet.
 * 5) Part Mirror la spirale contre XY plan
 * 6) Part Union la spirale et le miroir pour obtenir un filet fermé, en forme de coeur.


 * 1) First create an Archimedian spiral in the XY plane.
 * 2) Set the number of turns to 0.5.
 * 3) Set the radius to the inner radius of the thread, the outer radius will be this plus the depth of the cut.
 * 4) Set the growth to double the depth of cut of the thread.
 * 5) Part Mirror the spiral against the XY plane
 * 6) Part Union the spiral and the mirror to obtain a closed wire, shaped like a heart.

Profil pour une section quelconque




Vous avez terminé.
 * 1) faire un profil de coupe (vertical). Assurez-vous que la hauteur de l'esquisse correspond à la hauteur du filet dont vous avez besoin.
 * 2) fabriquer une hélice1 de hauteur identique au pas et le pas identique au pas du filetage et dont le rayon d’hélice est égal à 0,42 * diamètre nominal du filetage.
 * 3) Balayez le profil coupé le long de l'hélice1. Définissez make solid et frenet à true.
 * 4) Faites un cercle de rayon nominal du filetage dans le plan x-y.
 * 5) Faites un profil à partir du cercle. (Part-workbench: utilitaire avancé pour créer des formes, ou Draft Upgrade puis MakeFace = true)
 * 6) couper le profil avec le profil de balayage
 * 7) faire un clone à partir de la coupe (Draft workbench)
 * 8) Rétrograder le clone pour obtenir un filet. (Draft workbench) Ce filet est le profil horizontal nécessaire à cette méthode.
 * 9) Faites une hélice avec un rayon de rayon nominal du filet et un pas du filet et la hauteur du filet requis.
 * 10) Passez le filet le long de l’hélice. Réglez solide et frenet sur true.

Credit: pas à pas tiré d'un post sur le forum par Ulrich1a, légèrement modifié.

Ces étapes sont aussi visibles dans cette vidéo de Gaurav Prabhudesai: http://www.youtube.com/watch?v=fxKxSOGbDYs

Pours et contres
+ Un filetage solide prêt à l'emploi est créé directement par le balayage.


 * Edit_OK.svg a ready-to-use thread-on-a-rod solid shape is created by the sweep directly.
 * Edit_OK.svg fewer or even no boolean operations are required, so generation speed is very high compared to Method 3.
 * Edit_OK.svg thread ends are nicely cut straight away
 * Edit_OK.svg long threads are not a problem, unless a boolean operation is needed. Otherwise, it is not going to be much better than Method 3.
 * Edit_OK.svg threads without a gap are not a problem.

- la définition du profil du filetage est compliquée

Généralités
Les splines hélicoïdales extrudent les faces coaxiales pouvant être lobées, contrairement à l'hélice paramétrique de FreeCAD. Deux splines hélicoïdales sont nécessaires pour définir un taraudage. Ces deux éléments peuvent être mis à l'échelle à partir d'une spline de bibliothèque, puis localisés et extrudés de manière appropriée pour obtenir le bon formulaire.

Les hélices paramétriques de FreeCAD ne sont pas vraiment hélicoïdales, mais les b-splines hélicoïdales ne sont pas difficiles à tracer. Une méthode manuelle consiste à aligner des dodécagones (polygones à 12 côtés) avec des intervalles de rayon de 5 mm/diamètre de 10 mm à des intervalles de 1/12 mm (0,08333.mm) et à tracer des splines d'un sommet à l'autre dans l'ordre croissant et rotatif. disons 10 tours, de sorte que cette spline puisse être réutilisée en tant que fichier de bibliothèque pour l'importation et la réutilisation. Il est pratique d’utiliser un pas de 10 mm de diamètre/1 mm pour faciliter la mise à l’échelle. Si vous le faites manuellement, dessiner un Dwire puis le convertir en b-spline est plus facile que de dessiner une spline. Les courbures ne sont pas calculées pendant le tracé, elles suivent donc le curseur et se cassent plus docilement.

Une fois que les splines sont redimensionnées à la bonne taille et situées de manière à ce que le loft ait le bon angle inclus entre les flancs du filetage, elles sont extrudées le long de leur axe, ce qui correspond à la longueur d'un pas pour la spline interne, le pas externe/8.



Les filets ISO et autres ont été allégés, c'est-à-dire que les bords intérieurs et extérieurs sont plutôt plats que nets, ce qui convient parfaitement aux utilisateurs de FreeCAD, car nous pouvons appliquer un lissage à la face hélicoïdale à la taille nominale de la fixation, alors qu'une face interne ne peut pas être loft une spline de bord externe car une face est un profil fermé, une spline est ouverte. La norme ISO indique que la taille nominale des filetages externes a un pas de largeur de face/8. L'image montre comment la géométrie est arrangée et les faces hélicoïdales qui en résultent. Ensuite, lissez entre les faces, puis un cylindre qui donne la face hélicoïdale interne, que ISO met à la hauteur/4 de la largeur, est ajouté aux filets.



Cette méthode produit des solides fiables qui "booléen" correctement. Bien qu'il ne produise pas de filetage de vis "paramétrique" dans les tailles standard, c'est-à-dire qu'il permet d'accéder facilement à la forme par taille de fixation, il constitue un moyen simple de produire une bibliothèque précise à réutiliser, ainsi que des modèles de formes spécialisées telles que ACME ou des vis Archimédien. , sont également simples comme des one-offs.