Tutorial Básico Croquizador

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Freecad.svg Tutorial
Tema
Croquizador
Nivel
Principiante
Tiempo para completar
60 minutos
Autores
Drei y vocx
Versión de FreeCAD
0.19
Archivos de ejemplos
Basic Sketcher tutorial updated

Introducción

Este tutorial fue escrito originalmente por Drei, y fue reescrito e ilustrado por vocx.

Este tutorial pretende introducir al lector en el flujo de trabajo básico del Workbench Sketcher.svg Ambiente de trabajo Croquizador.

El Ambiente de trabajo Croquizador existe como un módulo independiente, por lo que puede ser utilizado para dibujar objetos genéricos en 2D (planos). Sin embargo, se utiliza principalmente junto con el Workbench PartDesign.svg Ambiente de trabajo de DiseñoPiezas. Un croquis cerrado se utiliza normalmente para crear una cara o un perfil que se extruirá en un cuerpo sólido con una operación como PartDesign Pad.svg DiseñoPiezas Pastilla.

El lector practicará:

  • La creación de geometría de construcción
  • Creación de geometría real
  • Aplicación de restricciones geométricas
  • Aplicación de restricciones de datos
  • Obtención de un perfil cerrado

Para una descripción más profunda del croquizador, lee la Referencia del croquizador.

00 Sk01 Sketcher fully constrained final.png

Resultado final del croquis, con toda la geometría totalmente restringida, incluida la geometría de construcción para el soporte.

Instalación

1. Abre FreeCAD, crea un nuevo documento vacío con Archivo → Std New.svg Nuevo.

1.1. Cambie al Ambiente de trabajo Croquizador desde el selector ambiente de trabajo, o el menú Vista → Ambiente de trabajo → Croquizador.

Algunas acciones para recordar:

  • Pulsar el botón derecho del ratón, o pulsar Esc en el teclado una vez, para deseleccionar la herramienta activa en el modo de edición.
  • Para salir del modo de edición de croquis, pulse el botón Cerrado en el panel de tareas, o pulse Esc dos veces en el teclado.
  • Para entrar de nuevo en el modo de edición, haz doble clic en el croquis en la vista de árbol, o selecciónalo, y luego haz clic en el Sketcher EditSketch.svg Editar croquis.

Crear un croquis

2. Haga clic en Sketcher NewSketch.svg Nuevo croquis.

2.1. Elige la orientación del croquis, es decir, uno de los planos base XY, XZ o YZ. Elija también si desea una orientación invertida, y un desplazamiento del plano base.
2.2. Utilizaremos el plano y las opciones por defecto.
2.3. Haga clic en Aceptar para empezar a construir el croquis.

Ahora estamos dentro del modo de edición de croquis. Dentro de él, podemos hacer uso de la mayoría de las herramientas de este ambiente de trabajo.

Nota: la vista de árbol cambiará al panel de tareas; en esta interfaz expande la sección Controles de edición, y asegúrate de que la opción Restricciones automáticas está activada. Otras opciones se pueden cambiar, incluyendo el tamaño de la rejilla visible, y si queremos ajustarnos a ella; en este tutorial no nos ajustaremos a la rejilla y también la ocultaremos. En otras secciones del panel de tareas también se puede ver qué elementos geométricos y restricciones se han definido.

01 Sk01 Sketcher Task panel.png

Parte superior del panel de tareas del croquizador.

Geometría de la construcción

3. La geometría de construcción se utiliza para guiar la creación de la geometría "real". La geometría real será la que se muestre fuera del modo de edición del croquis, mientras que la geometría de construcción sólo se mostrará dentro del modo de edición. Por lo tanto, puede utilizar tanta geometría de construcción como necesite para construir formas reales.

3.1. Haz clic en Sketcher ToggleConstruction.svg Conmutar construcción. Ahora los elementos geométricos se dibujarán en Modo de construcción.
3.2. Haz clic en Sketcher Line.svg Crear línea.
3.3. Acércate al origen del croquis, el punto debe resaltar y cerca de tu cursor el Constraint PointOnPoint.svg coincidente de restricción aparecerá.
3.4. Haga clic en el punto y mueva el puntero para empezar a dibujar una nueva línea a partir de él. Mueva el puntero para que la línea tenga una longitud de alrededor de 30 mm. No tiene que ser muy preciso en este paso; más tarde estableceremos la dimensión correcta.
3.5. Repita este procedimiento cuatro veces más para colocar las líneas de construcción en forma de estrella. No te preocupes demasiado por su tamaño o posición, simplemente extiéndelas en los cuatro cuadrantes.
3.6. Ahora sal del modo de construcción haciendo clic de nuevo en Sketcher ToggleConstruction.svg Conmutar construcción.

Nota: hasta este punto la herramienta línea sigue activa. Esto significa que podemos seguir haciendo clic en la Vista 3D para dibujar todas las líneas que queramos. Si queremos salir de esta herramienta, podemos pulsar el botón derecho del ratón, o pulsar Esc en el teclado una vez. Al hacer esto el puntero ya no creará líneas, sólo será un puntero que nos permitirá seleccionar los objetos que acabamos de crear. En este modo de puntero podemos elegir y arrastrar los puntos finales de cada línea para ajustar su colocación.

Nota 2: no pulse Esc por segunda vez, ya que saldrá del modo de edición de croquis. Si lo hace, vuelva a entrar en el modo de edición haciendo doble clic en el croquis en la vista de árbol.

Echa un vistazo al panel de tareas de nuevo. La sección Mensajes del solucionador ya indica que el croquis está poco restringido, y menciona el número de grados de libertad.

Mira las secciones Restricciones y Elementos para ver la nueva lista de restricciones y líneas. Cuando tus croquis tengan muchos elementos, puede ser difícil seleccionarlos en la Vista 3D, así que puedes usar estas listas para seleccionar el objeto que desees exactamente.

02 Sk01 Sketcher construction.png

Líneas de construcción que forman una forma de estrella con su centro en el origen.

Geometría real

La geometría real debe hacer una forma cerrada si se va a utilizar como un perfil que pueda ser extruido por herramientas como PartDesign Pad.svg DiseñoPiezas Pastilla.

Asegúrate de que no estás en modo construcción haciendo clic en Sketcher ToggleConstruction.svg Conmutar construcción, si no has salido previamente de este modo.

Arcos exteriores

4. Crea un círculo.

4.1. Haz clic en Sketcher Circle.svg Crear círculo.
4.2. Haz clic en el origen del croquis para posicionar su punto central.
4.3. Haga clic en cualquier lugar de la Vista 3D para establecer el radio de la circunferencia como una distancia desde el origen. Que sea aproximadamente 8 mm. De nuevo, la dimensión se fijará más tarde.

5. Crea una serie de arcos.

5.1. Haga clic en Sketcher Arc.svg Crear arco.
5.2. Acércate al punto final de una de las líneas de construcción y haz clic sobre ella. Esto hará que el punto central del arco circular sea Constraint PointOnPoint.svg coincidente con el punto final de esta línea.
5.3. Haga clic una vez en la Vista 3D en un lugar arbitrario para establecer simultáneamente el radio del arco, y el primer punto final del mismo. Defina un radio aproximado de 8 mm.
5.4. Mueva el puntero en sentido contrario a las agujas del reloj para trazar un arco cuya concavidad apunte hacia el origen del croquis. Haga clic para fijar el punto final del arco, definiendo un arco circular que barre aproximadamente 180° o media circunferencia.
5.5. Repita estos pasos con cada línea de construcción, de modo que cada una de ellas tenga un arco circular en su extremo. Llamaremos a estos arcos O por arcos hacia afuera.

03 Sk01 Sketcher outer arcs.png

Arcos circulares añadidos en los puntos finales de las líneas de construcción. También un círculo central.

Arcos interiores

6. Crear un arco entre cada par de los anteriores O-arcos.

6.1. Todavía con el Sketcher Arc.svg Crear arco hierramenta activo, haz clic en algún lugar entre dos O-arcos pero más lejos del origen del croquis, para establecer el punto central de un nuevo arco.
6.2. Haga clic en algún lugar cerca del punto final de un arco en O, y mueva el puntero para barrer otro arco que termine cerca de otro punto final de un arco en O diferente, como si tratara de unir los puntos finales. Esta vez la concavidad debe apuntar lejos del origen.
6.3. Repite estos pasos, de modo que cada par de arcos en O tenga un nuevo arco entre ellos. Los llamaremos arcos I por arcos hacia adentro.

En resumen, los arcos O deben tener su curvatura hacia fuera y su concavidad hacia el origen del croquis; los arcos I deben tener su curvatura hacia dentro y su concavidad hacia fuera del mismo origen.

04 Sk01 Sketcher inner arcs.png

Arcos circulares añadidos entre el primer conjunto de arcos colocados.

Restricciones

Vuelve a echar un vistazo al panel de tareas. Debido a los nuevos elementos geométricos que hemos dibujado, la sección Mensajes del solucionador indica aún más grados de libertad. Un grado de libertad (DOF) indica un posible movimiento de un elemento. Por ejemplo, un punto se puede mover tanto en dirección horizontal como vertical, por lo que tiene dos grados de libertad. Una línea está definida por dos puntos, por lo que en total tiene cuatro grados de libertad. Si fijamos uno de esos puntos, entonces todo el sistema sólo dispone de dos grados de libertad; si además fijamos el movimiento horizontal del punto restante, sólo nos queda un grado de libertad; y si también fijamos el movimiento vertical de este punto, entonces el último grado de libertad desaparece, y la línea ya no puede moverse de su posición.

Hasta ahora, cuando hemos dibujado líneas y curvas, el croquis ha añadido restricciones automáticas por nosotros, las que mantienen las líneas atadas al origen, y los arcos en O atados a las líneas de construcción. Pero no hemos añadido otras restricciones explícitas para que las formas geométricas puedan seguir moviéndose en muchas direcciones. Las restricciones son "reglas" que nos dicen bajo qué condiciones puede moverse un objeto geométrico y en qué medida". Sirven para eliminar los grados de libertad de forma que el boceto tenga una forma estable. Si eliminamos todos los grados de libertad, entonces el croquis está totalmente restringido, y tiene una forma fija, es decir, sus puntos no pueden moverse en absoluto. En general, es una buena idea restringir completamente los croquis porque esto dará lugar a modelos estables.

Hay dos tipos principales de restricciones:

  • Las restricciones geométricas definen las características de las formas sin especificar las dimensiones exactas, por ejemplo, la horizontalidad, la verticalidad, el paralelismo, la perpendicularidad y la tangencia.
  • Las restricciones de datos definen las características de las formas especificando las dimensiones, por ejemplo, una longitud numérica o un ángulo.

Restricciones geométricas

Igualdad de longitud y radio

7. Geometrically constrain the lines and arcs.

7.1 Select all five construction lines. You only need to click once to select an element.
7.2. Press Constraint EqualLength.svg Equal length.
Note: this creates only four constraints. The constraints are chained, the first line has the same length as the second one, which has the same length as the third one, which again has the same length as the fourth one, which has the same length as the fifth one. So in this case, the first and the fifth have the same length.
7.3. Select all five O-arcs, those centered on an endpoint of a construction line.
7.4. Press Constraint EqualLength.svg Equal length.
7.5. Repeat with all I-arcs, those between the O-arcs.
Note: again the constraints are chained. Therefore all O-arcs will have the same radius, and all I-arcs will have the same radius. At this moment, the specific value of these lengths is not fixed. You may use the pointer to drag a point and see how the sketch is updated while respecting the constraints in place.
7.6. Select the construction line that is closest to the vertical axis.
7.7. Press Constraint Vertical.svg Vertical (optional). If you drew the construction line downwards over the Y axis, an automatic Constraint PointOnObject.svg Point on object constraint was already placed, keeping the construction line vertical. In this case, no additional Constraint Vertical.svg Vertical constraint is necessary.

Note: as you add constraints, overlay symbols indicating the type of constraint appear over the geometry in the 3D view. If these symbols obfuscate your view, you can hide them by unchecking the constraint in the task panel. Also note that the number of degrees of freedom decreases after adding each constraint.

Note 2: if you wish to temporarily disable the constraint, you may select it and press Sketcher ToggleActiveConstraint.svg Toggle active constraint. When you want to apply it again, press again the same button.

05a Sk01 Sketcher equality constraints lines.png 05b Sk01 Sketcher equality constraints O-arcs.png

05c Sk01 Sketcher equality constraints I-arcs.png

Sketch with equality constraints applied to the construction lines, and to the two sets of arcs.

Tangencia

8. Apply tangency to the arcs.

8.1. Select one endpoint of an O-arc and then the closest endpoint of the adjacent I-arc.
8.2. Press Constraint Tangent.svg Tangent. This makes the two adjacent arcs connect smoothly at their endpoints.
8.3. Repeat for all endpoints of the O-arcs and I-arcs to obtain a closed profile.

Note: applying the tangential constraint very often will move the geometry around in order to produce a smooth connection. You may have to use the pointer to reposition the points a bit before applying the next tangential constraint. Try placing the endpoints in such a way that two arcs aren't too far apart, so they can be connected with a short line rather than a long line.

As of this step, we have now created a closed profile, as all arcs have been tied together. Now we can provide datum constraints to fix the shape of the sketch. While the dimensions of lines and arcs remain unfixed, we can drag the points of the sketch and observe how the entire sketch changes.

06 Sk01 Sketcher tangency constraints.png

Sketch with tangential constraints applied to the arcs, which closes the shape.

Restricciones de los datos

These constraints specify the numerical distances between two points, and angles between two lines.

Distancias y ángulos

9. Adjust the size of the construction lines.

9.1. Select the vertically constrained construction line.
9.2. Press Constraint VerticalDistance.svg Vertical distance.
9.3. Set the length to 30 mm. Because all construction lines are constrained to have the same length, all these lines adjust their sizes at the same time.

10. Adjust the angle between the construction lines.

10.1. Select the vertical construction line and the construction line closest to it.
10.2. Press Constraint InternalAngle.svg Angle.
10.3. Set the angle to 72°.
10.4. Repeat the same procedure for each pair of construction lines, and use the same angle.
Note: at this stage, the sketch may have very few degrees of freedom left, meaning that its shape cannot be changed too much. If you attempt to add more constraints, these may cause a conflict with the previously added constraints. If this is the case, do not add these constraints, and proceed with the next steps.

07a Sk01 Sketcher length constraint.png 07b Sk01 Sketcher angle constraint.png

Sketch with length constraint applied to one vertical construction line (left), and angle constraints to three pairs of construction lines (right).

Radio

11. Adjust the size of the arcs.

11.1. Select one of the O-arcs, centered on the endpoint of a construction line.
11.2. Press Constraint Radius.svg Radius.
11.3. Set the radius to 8 mm. Because all O-arcs are constrained to have the same radius, all these arcs adjust their sizes at the same time.
11.4. Select one of the I-arcs, between two O-arcs.
11.5. Press Constraint Radius.svg Radius.
11.6. Set the radius to 11 mm. Because all I-arcs are constrained to have the same radius, all these arcs adjust their sizes at the same time.

08a Sk01 Sketcher radius 1 constraint.png 08b Sk01 Sketcher radius 2 constraint.png

Sketch with radius constraints applied to the outwards arcs (left), and inwards arcs (right).

11.7. Finally, select the circle in the center of the sketch, press Constraint Radius.svg Radius, and set the value to 8 mm.

We should end up with a fully constrained sketch. It can be confirmed by noticing the change in color of the real geometry, and by the message that is shown in the task panel.

09 Sk01 Sketcher fully constrained.png

Sketch with all geometrical and datum constraints applied.

Extrusión

12. Ahora que tenemos un croquis totalmente restringido, puede utilizarse para crear un cuerpo sólido.

12.1. Salga del modo de edición del croquis pulsando el botón Cerrar, o pulsando Esc dos veces. El boceto debería aparecer en la vista de árbol y en la vista 3D.
12.2. Cambie al Ambiente de trabajo DiseñoPieza.
12.3. Con el croquis seleccionado en la vista de árbol, pulse PartDesign Body.svg DiseñoPieza Cuerpo, elija el plano XY por defecto y pulse OK. El croquis debería aparecer ahora dentro del Cuerpo.
12.4. Seleccione el croquis, y luego pulse PartDesign Pad.svg DiseñoPieza Pastilla, elija las opciones por defecto y pulse OK para crear una extrusión sólida.

09b Sk01 Sketcher fully constrained clean.png 10 Sk01 Sketcher solid extrusion.png

Izquierda: croquis totalmente restringido en el que sólo se muestran las restricciones más importantes. Derecha: extrusión sólida producida con DiseñoPiezas Pastilla.

Información adicional

Para una descripción más profunda del croquizador, visita la documentación de Ambiente de trabajo Croquizador y lee también la Referencia Croquizador.

La restricción de un croquis puede hacerse de muchas maneras diferentes. En general, se recomienda utilizar primero las restricciones geométricas y minimizar el número de restricciones de datos, ya que esto simplifica la tarea del solucionador de restricciones internas. Para investigar esto, repita este ejemplo, ahora añadiendo las restricciones en diferente orden.

  • Primero limite las líneas de construcción antes de dibujar los arcos.
  • O restringir el tamaño de los arcos antes de hacerlos tangentes.
  • O bien, establezca el ángulo de las líneas de construcción antes de añadir más elementos.
  • Intente utilizar otra geometría de construcción.