Grundlegendes Part Design Tutorium

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Base ExampleCommandModel.png Tutorial

Thema
Modeling
Niveau
Beginner
Zeit zum Abschluss
Untere einer Stunde
Autor
HarryGeier (HarryGeier)
FreeCAD version
0.17 or higher
Beispieldatei(en)
Basic Part Design for v0.17


Dieses Tutorial richtet sich an Anfänger und beschreibt einige, aber nicht alle, Werkzeuge und Techniken des Arbeitsbereichs Part Design. Dem Leser wird dabei Schritt für Schritt erklärt, wie das in der nachfolgenden Abbildung sichtbare Modell mittels Skizzen in FreeCAD erstellt werden kann.

Dieses Tutorial basiert auf Basic Part Design Tutorial von Quick61 mit Änderungen für die Version v0.17.

Tut17 final refined.png

Ein Video (englisch) der kompletten Konstruktion finden Sie hier: https://youtu.be/geIrH1cOCzc

( Für jeden Teilbereich gibt es auch ein einzelnes Video )

Vorwort

Die Aufgabe

In diesem Tutorial verwenden Sie den Part Design Arbeitsbereich (Workbench), um ein 3D-Volumenmodell des in der Zeichnung (Drawing) gezeigten Teils zu erstellen. Alle notwendigen Abmessungen, um diese Aufgabe zu erfüllen, sind angegeben. Sie beginnen damit, dass Sie eine Kernform aus einer Basisskizze erstellen und dann auf dieser Form aufbauen, indem Sie sogenannte Features hinzufügen. Diese Features oder Formelemente fügen entweder dem Material Material hinzu oder entfernen es mithilfe zusätzlicher Skizzen und begleitender Feature-Operationen. Dieses Tutorial wird nicht alle Funktionen und Werkzeuge verwenden, die in der Part Design Workbench verfügbar sind, sollte aber das nötige verwenden, um dem Benutzer dieses Tutorials eine grundlegende Grundlage zu geben, auf der er sein Wissen und seine Fähigkeiten aufbauen kann.

Das Bauteil

Tutorial Drawing Sheet.png

Konstruieren des Teils

Start

Beginnen Sie zuerst damit, dass Sie in die Part Design Workbench wechseln. Dort sollten Sie ein neues Dokument erstellen, wenn Sie dies noch nicht getan haben.
Es empfiehlt sich, die Arbeit oft zu speichern, also speichern Sie das neue Dokument vor der Bearbeitung und geben Sie ihm einen beliebigen Namen.

Alle Arbeiten in Part Design beginnen mit einem Bauteil Körper. Dann erstellen wir den Festkörper im Körper beginnend mit einer Skizze.

  1. Auf die Schaltfläche PartDesign Body.svg Neuen Körper erstellen klicken, um ein neues Bauteil zu erstellen und es zu aktivieren. Hinweis: dieser Schritt kann ausgelassen werden. Wenn eine Skizze erstellt und kein existierender Körper gefunden wird, wird automatisch ein neuer erstellt und aktiviert.
  2. Auf PartDesign NewSketch.svgNeue Skizze erstellen klicken, um eine neue Skizze innerhalb des gerade erstellten Bauteils zu erstellen.
  3. Es muss festgelegt werden, wo die Skizze befestigt wird. Das wird an einer Ebene im Ursprung des Körpers gemacht.
  4. Im Aufgaben-Reiter der Combo-Ansicht die YZ-Ebene aus der Liste wählen und drücken OK.
Tut17 sketchplanes.png

Hinweis: Es ist möglich, dass der OK-Button nicht zu sehen ist, wenn die Seitenleiste nicht breit genug ist. Sie können sie durch Ziehen an der rechten Begrenzung vergrößern. Platzieren Sie dazu den Mauszeiger über der Begrenzung; wenn der Zeiger zu einem Pfeil mit zwei Spitzen wird, drücken und halten Sie die linke Maustaste und ziehen die Maus.

Sobald Sie OK drücken, wechselt FreeCAD automatisch zum Skizzierarbeitsbereich und öffnet die Skizze im Änderungsmodus.

Tut17 sketcherempty.png

Die Skizze erstellen

Als nächstes das Sketcher CreatePolyline.svgPolylinien-Werkzeug verwenden und eine Form ähnlich der im nächsten Bild erstellen. Es muss nicht perfekt sein, da die endgültige Form durch Einschränkungen erzeugt wird. Sobald die Grundform erstellt ist, werden die Einschränkungen angewandt. Wenn die automatischen Einschränkungen aktiviert sind, werden einige dieser Einschränkungen automatisch angewendet, andernfalls fügt man die folgenden Schritte aus. Doch zuerst muss das Polylinien-Werkzeug durch einen Rechtsklick oder zweimaliges Drücken der Esc-Taste verlassen worden sein; der Maus-Cursor sollte von einem Fadenkreuz zurück zum Standard-Pfeil-Cursor gewechselt sein. (Drücken Sie die EscTaste _nicht_ ein drittes Mal, sonst wird der Skizzeneditiermodus verlassen. Falls das passiert, auf den Modell-Reiter klicken, dann doppelt auf das Skizzenelement im Baum klicken oder rechts klicken und Skizze editieren im Kontextmenü wählen).

  1. Die zwei horizontalen Linien mit der Maus durch Draufklicken auswählen und dann auf die horizontale Bedingung Constraint Horizontal.svg klicken.
  2. Die vertikale Linie auf der rechten Seite wählen und dann auf die vertikale Einschränkung Constraint Vertical.svg klicken.
  3. Die Anfangs- und Endpunkte der Polylinie wählen und auf die Punkt auf Punkt Koinzidenz Bedingung Constraint PointOnPoint.svg klicken, um die Polylinie zu schließen.
  4. Wählen Sie die untere horizontale Linie und die rechte vertikale Linie aus und wenden Sie an und Sketcher ConstrainEqual.png Gleichheits-Beschränkung.
  5. Entweder die horizontale oder die vertikale Linie wählen und dann entweder einen entsprechenden horizontalen Constraint HorizontalDistance.svg oder vertikalen Constraint VerticalDistance.svg Abstand mit einem Wert von 26 mm eingeben.
  6. Die obere horizontale Linie auswählen und die horizontale Abstandsbeschränkung mit einem Wert von 5 mm eingeben.
  7. Den unteren rechten Endpunkt der horizontalen Linie und dann den Mittelpunkt des Rasters wählen und die Punkt auf Punkt Koinzidenz Constraint PointOnPoint.svg Beschränkung anwenden, um Ihre Form zu fixieren.

An diesem Punkt sollten Sie eine vollständig eingeschränkte Skizze haben, wie durch die Farbe und die in der Combo-Ansicht angezeigte Nachricht angezeigt. Es sollte jetzt genau wie das Bild unten aussehen.

Tut17 profile.png

Nun in der Combo-Ansicht auf die Schaltfläche Schließen klicken, um den Skizzenbearbeitungsmodus zu verlassen und Skizze aufpolstern PartDesign Pad.svg (Pad) aus der Symbolleiste im PartDesign-Menü wählen. Das öffnet ein Aufpolstern-Menü in der Combo-Ansicht. Leider sind derzeit 2 Begriffe dafür in der Programmübersetzung Aufpolstern = Block = PAD. In diesem Dialogfeld zuerst das Aufklappmenü Typ und dann Zwei Dimensionen 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 Längenhälfte und 26,5 für die zweite Längenhälfte eingeben. Alternativ könnte die volle Länge von 53 mm eingegeben und dann auf das Kontrollkästchen Symmetrisch zu 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

Formelement Tasche und externe Geometrie

Mit der Maus oder den Ansichtssymbolen drehen Sie das Modell um, so dass Sie seine Rückseite sehen können. Sobald die Rückseite des Teils sichtbar ist, wählen Sie die Rückseite aus, indem Sie darauf klicken, wie im nächsten Bild zu sehen ist.

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 wählen und ein Rechteck auf die Rückseite des Teils auf ähnliche Weise positionieren, wie unten gezeigt. Nun den aufgeführten Schritten folgen und die Skizze einschränken.

  1. Eine der horizontalen Linien auswählen und eine horizontale Abstandseinschränkung mit einem Wert von 5 mm angeben.
  2. Eine der vertikalen Linien wählen und eine vertikale Abstandseinschränkung mit einem Wert von 11 mm angeben.
  3. Das Werkzeug Sketcher External.svg externe Geometrie wählen.
  4. Den oberen rechten Eckpunkt der Oberfläche anklicken, um einen Punkt aus der externen Geometrie zu erhalten, mit welchem unsere Skizze verknüpft werden soll.
    Tut17 slot unconstrained.png
  5. Rechtsklicken Sie zur Beendigung des Externe-Geometrie-Modus
  6. Wählen Sie den gerade mit dem Externe Geometrie-Werkzeug erstellten Projektionspunkt und wählen zudem den oberen rechten Eckpunkt des in der Skizze vorhandenen Rechtecks. Durch einen nun folgenden Klick auf Koinzidenz Constraint PointOnPoint.svg sollte die Skizze komplett festgelegt sein und wie das nächste Bild aussehen.
Tut17 slote constrained.png

Danach auf die Schaltfläche Schließen oben in der Registerkarte Aufgaben in der Combo-Ansicht klicken und dann Vertiefung PartDesign Pocket.svg aus dem PartDesign-Menü wählen. Leider sind derzeit 2 Begriffe dafür in der Programmübersetzung : Tasche = Vertiefung = POCKET. Das Werkzeug Tasche ist das Gegenteil des Aufpolstern (Pad)-Werkzeugs. Während das Aufpolstern-Werkzeug dem Teil Material hinzufügt, entfernt das Vertiefen-Werkzeug Material aus dem Teil. Beide Operationen werden als Features bezeichnet. In diesem Vertiefen-Vorgang wird aus dem Aufklappmenü Typ der Punkt Durch alle ausgewählt und dann auf die Schaltfläche OK geklickt.

Für den nächsten Schritt muß "Pocket" im Modell Tab der Combo-Ansicht ausgewählt sein. Nun auf gespiegeltes Objekt erzeugen PartDesign Mirrored.svg oder Spiegeln im PartDesign-Menü klicken. Im Dialogfeld Mirrored Parameters in der Combo-Ansicht die Option Horizontale Skizzenachse aus dem Aufklappmenü Ebene wählen. Auf OK klicken. Die Mirror-Funktion funktioniert deshalb auf diese Weise, weil das Basis-Feature unseres Modells in beiden Richtungen von der horizontalen Ebene aus, in der ersten Operation mit der Basisskizze aufgepolstert wurde. Wenn alles gut gegangen ist, sollten Sie jetzt ein Teil haben, welches dem Bild unten entspricht, nachdem Sie es in die Vorderansicht gedreht haben.

Tut17 profilewithslots.png

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

Features mit Pad und externer Geometrie

Sehen Sie sich das Bauteil aus allen Richtungen einmal an und wählen Sie wieder die Rückseite des Teils aus, 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

Feature mit Taschen- und Außengeometrie

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 Sie die Ansicht der Vorderseite haben, klicken Sie 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 Rechteck-Werkzeug verwenden und ein Rechteck in unsere Skizze einfügen, und nachdem Sie dies getan haben, wenden Sie die folgenden Bedingungen an.

  1. Wählen Sie eine horizontale Linie und eine vertikale Linie, und klicken Sie nach der Auswahl beider auf die Bedingung Gleich.
  2. Wählen Sie entweder eine horizontale oder vertikale Linie und wenden Sie eine entsprechende horizontale oder vertikale Abstandseinschränkung mit einem Wert von 17 mm an.
  3. Wählen Sie mit dem Werkzeug Externe Geometrie den oberen rechten Eckpunkt aus, wie in der Abbildung unten gezeigt.
Tut17 rechtangleholeunconstrained.png

Gemäß den Maßen der nachfolgenden Abbildungen sollen folgende Beschränkungen 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

Erneut Neue Skizze PartDesign NewSketch.svg aus der Werkzeugleiste im PartDesign-Menü wählen. Im Skizzenbearbeitungsmodus sehen wir nun das skizzierte Rechteck auf der Schräge nicht mehr. Um es auswählbar zu machen, wechseln wir die 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 aus. Dann mit dem Werkzeug Sketcher CreateRectangle.svg Rechteck ein neues Rechteck der 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 wir sollten dies erreicht haben.

Tut17 rectangleconstrained.png

Für den nächsten Schritt das Skizzierfenster mit 'Beenden' oder 'Bearbeitung beenden' aus dem Kontextmenü von sketch004 schließen und dann die Funktion PartDesign Pocket.svg Tasche aus der Werkzeugleiste oder aus dem PartDesign-Menü wählen. Im Aufklappmenü Typ die Option Durch alle wählen und auf die Schaltfläche OK klicken.

Tut17 final.png

An diesem Punkt kann man einige Linien sehen, die von sich überschneidenden Merkmalen kommen. In diesem Fall schneidet der Seitenblock das Basisprofil und lässt ihn als dreieckigen Block über dem Profil erscheinen (d.h. es gibt eine extra Linie, die im Bild oben auf der rechten Fläche des Modells zu sehen ist). Um diese Linien zu entfernen, kann entweder Form verfeinern in den PartDesign-Einstellungen umgeschalten werden oder, um Rechnerleistung sparen, diese Linien beim Konstruieren behalten und bei jeder Funktion einzeln weg zu schalten. Die Einstellung auf Feature-Ebene kann auf der Registerkarte Daten der Funktion vorgenommen werden. Setzen Sie die refine Eigenschaft auf TRUE für die Taschen-Funktion Pocket001, um die Verfeinerung aufzurufen.

Tut17 refine.png
Tut17 final refined.png




Ein Video dieser Schritte finden Sie hier: https://youtu.be/UYI0gvxCYeI


Dieses Tutorial und Ihr Modell sind beendet.

Siehe auch

  • FreeCAD Datei zum Vergleich (mit 0.17 ertellt) Download

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