Poradnik: Podstawy dla Środowiska pracy Sketcher

From FreeCAD Documentation
Jump to navigation Jump to search
This page is a translated version of the page Basic Sketcher Tutorial and the translation is 100% complete.
Other languages:
Deutsch • ‎English • ‎español • ‎français • ‎italiano • ‎polski • ‎português • ‎română • ‎русский

Base ExampleCommandModel.png Ćwiczenie

Temat
Sketcher
Poziom trudności
początkujący
Czas wykonania
60 minut
Autor
Drei oraz vocx
wersja FreeCAD
0.19 lub nowszy
Pliki z przykładami
Basic Sketcher tutorial updated


Wprowadzenie

Ten poradnik ma na celu zapoznanie czytelnika z podstawowym przepływem pracy Środowiska Workbench Sketcher.svg Sketcher.

Stanowisko pracy Sketcher Workbench funkcjonuje jako samodzielny moduł, dzięki czemu może być używany do rysowania podstawowych obiektów 2D (płaskich). Jest on jednak najczęściej używany w połączeniu ze Środowiskiem pracy Workbench PartDesign.svg PartDesign. Zamknięty szkic jest zwykle używany do utworzenia powierzchni lub profilu, który ma zostać wyciągnięty do bryły body przy użyciu operacji takiej jak PartDesign Pad.svg Wyciągnij wybrany szkic.

Przećwiczymy:

  • Tworzenie geometrii konstrukcyjnej.
  • Tworzenie geometrii.
  • Stosowanie wiązań geometrycznych.
  • Stosowanie wiązań wymiarów.
  • Uzyskanie profilu zamkniętego.

Aby uzyskać bardziej szczegółowy opis szkicownika, przeczytaj Sketcher: odniesienia.

00 Sk01 Sketcher fully constrained final.png

Wynik końcowy szkicu, z geometrią w pełni ograniczoną w całości, łącznie z geometrią konstrukcji pomocniczej.


Sposób postępowania

1. Uruchom program FreeCAD, utwórz nowy pusty dokument przez menu Plik → Std New.svg Nowy.

1.1. Przełacz interfejs na Środowisko pracy Sketcher z paska narzędzi Środowisko, lub menu Widok → Środowisko → Sketcher.

Kilka działań do zapamiętania:

  • Naciśnij prawy przycisk myszy, lub naciśnij jeden raz klawisz Esc na klawiaturze, aby wyłączyć aktywne narzędzie w trybie edycji.
  • Aby wyjść z trybu edycji szkicu, naciśnij przycisk Zamknij w panelu zadań, lub naciśnij dwukrotnie klawisz Esc na klawiaturze.
  • Aby ponownie wejść w tryb edycji, kliknij dwukrotnie na obiekt szkicu w widoku drzewa, lub wybierz go, a następnie kliknij na przycisk Sketcher EditSketch.svg. Edycja szkicu.

Utwórz szkic

2. Kliknij w przycisk Sketcher NewSketch.svg Utwórz nowy szkic.

2.1. Wybierz orientację szkicu, czyli jedną z płaszczyzn bazowych XY, XZ lub YZ. Wybierz również, czy chcesz mieć odwróconą orientację i przesunięcie od płaszczyzny bazowej.
2.2. Będziemy korzystać z domyślnej płaszczyzny i opcji.
2.3. Kliknij OK, aby rozpocząć konstruowanie szkicu.

Jesteśmy obecnie w trybie edycji szkicu, w którym możemy korzystać z większości narzędzi tego warsztatu.

Uwaga: w panelu zadań widoku połączonego należy rozwinąć sekcję Edycja kontrolek i upewnić się, że opcja Automatyczne wiązania jest włączona. Tutaj mogą zostać zmienione również inne opcje, w tym gęstość widocznej siatki, oraz to czy chcemy aktywować przyciąganie do siatki. W tym poradniku nie będziemy aktywowac przyciągania do siatki i ukryjemy ją. W innych sekcjach panelu zadań możesz również zobaczyć, które elementy geometryczne i wiązania zostały zdefiniowane.

01 Sk01 Sketcher Task panel.png

Górna część panelu zadań szkicownika.


Geometrie konstrukcyjne

3. Geometria konstrukcyjna służy do wspomagania tworzenia właściwej geometrii. Rzeczywista geometria będzie wyświetlana poza trybem edycji szkicu, podczas gdy geometria konstrukcyjna będzie wyświetlana tylko i wyłącznie w trybie edycji. Dlatego też, możesz użyć tyle geometrii konstrukcji ile potrzebujesz by zbudować konkretne kształty.

3.1. Kliknij na przycisk Sketcher ToggleConstruction.svg Przełącz tryb konstrukcji. Teraz elementy geometryczne zostaną narysowane w trybie konstrukcyjnym.
3.2. Kliknij na przycisk Sketcher Line.svg Utwórz linię.
3.3. Zbliż kursor do punktu początku szkicu, powinien zostać podświetlony, a przy kursorze Constraint PointOnPoint.svg. pojawi się ikona wiązania żbieżności.
3.4. Kliknij na punkt, a następnie przesuń kursor, aby rozpocząć rysowanie od niego nowej linii. Przesuń wskaźnik tak, aby linia miała długość około 30mm. Nie musisz być bardzo precyzyjny w tym kroku, po zakończeniu ustawimy odpowiedni wymiar.
3.5. Powtórz tę procedurę jeszcze cztery razy, aby umieścić linie konstrukcji na wzór gwiazdy. Nie martw się zbytnio o ich rozmiar lub położenie, po prostu przedłuż je w czterech strefach.
3.6. Aby wyjść z trybu konstrukcyjnego, po prostu kliknij ponownie na Sketcher ToggleConstruction.svg. Przełącz tryb konstrukcji.

Uwaga: do tej pory narzędzie Utwórz linię jest nadal aktywne. Oznacza to, że możemy nadal klikać na widok 3D, aby narysować tyle linii ile chcemy. Jeśli chcemy zakończyć pracę z tym narzędziem, możemy nacisnąć prawy przycisk myszy, lub nacisnąć raz klawisz Esc na klawiaturze. W ten sposób kursor nie będzie już tworzył linii, będzie to po prostu kursor pozwalający nam na zaznaczenie obiektów, które właśnie stworzyliśmy. W tym trybie możemy wybrać i przeciągnąć punkty końcowe każdej z linii, aby dostosować ich położenie.

Uwaga 2: nie naciskaj klawisza Esc drugi raz, ponieważ spowoduje to zamknięcie trybu edycji szkicu. Jeśli to zrobisz, wejdź ponownie w tryb edycji, klikając dwukrotnie na szkic w widoku drzewa.

Spójrz jeszcze raz na panel zadań. Sekcja Komunikaty solwera wskazuje, że szkic jest niedostatecznie związany, i podaje liczbę stopni swobody.

Spójrz na sekcje Wiązania i Elementy, aby zobaczyć nowo utworzone wiązania i linie. Gdy twoje szkice mają wiele elementów, może być trudno je wybrać w oknie widoku 3D, więc możesz użyć tych list, aby wybrać dokładnie ten obiekt który chcesz.

02 Sk01 Sketcher construction.png

Linie konstrukcyjne tworzące kształt gwiazdy ze środkiem w miejscu początku układu współrzędnych.


Geometria detalu

Geometria właściwa musi mieć kształt zamknięty, jeśli ma być użyta jako profil, który może być wytłaczany za pomocą takich narzędzi jak PartDesign Pad.svg PartDesign: Wyciągnij wybrany szkic.

Jeśli wcześniej nie opuściłeś tego trybu, upewnij się, że nie jesteś w trybie konstrukcji, klikając na {{Button File:Sketcher ToggleConstruction.svg 16px. Przełącz tryb konstrukcji}}.

Łuki zewnętrzne

4. Rysujemy okrąg.

4.1. Kliknij w przycisk Sketcher Circle.svg Utwórz okrąg w szkicowniku.
4.2. Kliknij na początek szkicu, aby ustawić punkt środka okręgu.
4.3. Kliknij w dowolnym miejscu w oknie widoku 3D, aby ustawić promień obwodu jako odległość od punku początku. Zrób to w przybliżeniu - około 8mm. Wymiar ustawimy ponownie później.

5. Utwórz kilka łuków.

5.1. Kliknij na przycisk Sketcher Arc.svg Utwórz łuk w szkicowniku.
5.2. Przesuń kursor do punktu końcowego jednej z linii konstrukcyjnych i kliknij na nią. Spowoduje to ustawienie środkowego punktu łuku w pozycji Constraint PointOnPoint.svg zbierznej z punktem końcowym tej linii.
5.3. Kliknij raz w oknie widoku 3D w dowolnym miejscu, aby jednocześnie ustalić promień łuku i pierwszy z jego punktów końcowych. Wyznacz promień w przybliżeniu na wartość 8mm.
5.4. Przesuń kursor w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, aby wyznaczyć łuk, który ma swoją wklęsłość skierowaną ku początkowi szkicu. Kliknij, aby ustawić ostateczny punkt końcowy łuku, definiując łuk, który w przybliżeniu rozciąga się na 180° lub połowę okręgu.
5.5. Powtórz te kroki dla każdej linii konstrukcyjnej, tak aby każda z nich posiadała okrągły łuk na swoim końcu. Nazwiemy te łuki łukami zewnętrznymi.

03 Sk01 Sketcher outer arcs.png

Łuki dodane w punktach końcowych linii konstrukcyjnych. Dodatkowo okrąg centralny.


Łuki wewnętrzne

6. Rysujemy łuk pomiędzy każdą parą łuków zewnętrznych.

6.1. Nadal przy aktywnym narzędziu Sketcher Arc.svg Utwórz łuk kliknij gdzieś pomiędzy dwoma łukami zewnętrznymi, ale w odstępie od początku szkicu, aby ustawić środek nowego łuku.
6.2. Kliknij w pobliżu punktu końcowego pierwszego z łuków zewnętrznych. Następnie przesuń kursor, aby przeciągnąć zakończenie tworzonego łuku w pobliże kolejnego punktu końca, sąsiedniego łuku zewnętrznego, tak jakbyś próbował połączyć punkty końcowe łuków zewnętrznych. Tym razem wklęsłość musi być tworzona w kierunku od punktu początku szkicu.
6.3. Powtórz te kroki, tak aby każda para łuków zewnętrznych miała nowy łuk pomiędzy nimi. Nazwiemy nowo utworzone łuki, łukami wewnętrznymi.

Podsumowując, łuki zewnętrzne powinny mieć krzywiznę skierowaną na zewnątrz, a wklęsłość skierowaną w stronę początku szkicu;
łuki wewnętrzne powinny mieć krzywiznę skierowaną do wewnątrz, a ich wklęsłość powinna być skierowana od tego samego punktu początku szkicu.

04 Sk01 Sketcher inner arcs.png

Łuki dodawane pomiędzy pierwszym zestawem umieszczonych łuków zewnętrznych.


Wiązania

Spójrz raz jeszcze na panel zadań. Ze względu na nowe elementy geometryczne, które narysowaliśmy, sekcja Komunikaty solwera wskazuje jeszcze więcej stopni swobody. Stopień swobody (DOF) wskazuje na możliwy ewentualny ruch jednego elementu. Na przykład, punkt może być przesuwany zarówno w kierunku poziomym jak i pionowym, a więc ma dwa stopnie swobody. Linia jest zdefiniowana przez dwa punkty, a więc w sumie posiada cztery stopnie swobody. Jeżeli zwiążemy jeden z tych punktów, to cały system ma tylko dwa stopnie swobody. Jeżeli dodatkowo zwiążemy ruch poziomy pozostałego punktu, to mamy tylko jeden stopień swobody. Jeżeli natomiast zwiążemy również ruch pionowy tego punktu, to ostatni stopień swobody zniknie, a linia nie będzie mogła być już przemieszczana.

Do tej pory, kiedy rysowaliśmy linie i łuki, szkicownik dodawał dla nas automatyczne wiązania, te, które utrzymują linie powiązane z początkiem, a łuki zewnętrzne powiązane z liniami konstrukcyjnymi. Nie dodaliśmy jednak innych wyraźnych wiązań, dzięki czemu kształty geometryczne mogą być nadal przesuwane w wielu kierunkach. Wiązania to zasady, które mówią nam, w jakich warunkach obiekt geometryczny może się poruszać i na ile jest to możliwe. Służą one do eliminacji stopni swobody, dzięki czemu szkic jest stabilny. Jeśli wyeliminujemy wszystkie stopnie swobody, wówczas szkic jest całkowicie związany i posiada sztywny kształt, to znaczy, że jego punkty nie mogą być przemieszczane. Ogólnie rzecz biorąc, dobrym pomysłem jest całkowite związanie szkiców, ponieważ spowoduje to powstanie stabilnych modeli.

Istnieją dwa główne rodzaje wiązań:

  • Wiązania geometrii definiują właściwości kształtów bez określania dokładnych wymiarów, np. poziomu, pionu, równoległości, prostopadłości i zbieżności.
  • Wiązania danych definiują charakterystykę kształtów poprzez określenie wymiarów, na przykład wymiar długości lub kąta.

Wiązania geometrii

Jednakowa długość i promień

7. Wiązania geometrii linii i łuków.

7.1 Zaznacz wszystkie pięć linii konstrukcyjnych. Wystarczy kliknąć tylko raz, by wybrać element.
7.2. Naciśnij przycisk Constraint EqualLength.svg Utwórz wiązanie równości.
Uwaga: utworzone zostaną cztery wiązania. Są one tworzone łańcuchowo, pierwsza linia ma taką samą długość jak druga, która ma taką samą długość jak trzecia, która ponownie ma taką samą długość jak czwarta, która z kolei ma taką samą długość jak piąta. Tak więc w tym przypadku, pierwsza i piąta mają tę samą długość.
7.3. Wybierz wszystkie pięć łuków zewnętrznych, te, które są umieszczone na końcu linii konstrukcyjnej.
7.4. Naciśnij przycisk Constraint EqualLength.svg Utwórz wiązanie równości.
7.5. Powtórz to ze wszystkimi łukami wewnętrznymi, tymi między łukami zewnętrznymi.
Uwaga: ponowne wiązania mają charakter łańcuchowy. Dlatego wszystkie łuki zewnętrzne będą miały ten sam promień, a wszystkie łuki wewnętrzne będą miały ten sam promień. W tym momencie, konkretna wartość tych długości nie jest zdefiniowana. Możesz użyć kursora myszki do przeciągnięcia punktu i zobaczyć, jak szkic jest aktualizowany z uwzględnieniem istniejących wiązań.
7.6. Zaznacz linię konstrukcyjną, której pozycja jest najbliższa osi pionowej.
7.7. Wybierz narzędzie Constraint Vertical.svg Utwórz wiązanie pionowe (opcjonalnie). Jeśli narysujesz linię konstrukcyjną w dół nad osią Y, automatycznie Constraint PointOnObject.svg Punkt dotyczący wiązania z obiektem zostanie już umieszczony, utrzymując linię konstrukcyjną w pionie. W takim przypadku nie jest wymagane tworzenie dodatkowego Constraint Vertical.svg wiązania pionowego.

Uwaga: w trakcie dodawania wiązań, w obszarze okna widoku 3D, nad rysunkiem geometrii pojawiają się symbole graficzne wskazujące typ zastosowanego wiązania. Jeśli te symbole przysłaniają ci widok, możesz je ukryć, usuwając zaznaczenie wiązań w polu panela zadań. Należy również zauważyć, że liczba stopni swobody maleje po dodaniu każdego z wiązań.

Uwaga 2: jeśli chcesz tymczasowo wyłączyć wiązanie, możesz zaznaczyć je i nacisnąć przycisk Sketcher ToggleActiveConstraint.svg Przełącz aktywność wiązania. Gdy zechcesz zastosować je ponownie, wciśnij powtórnie ten sam przycisk.

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

05c Sk01 Sketcher equality constraints I-arcs.png

Szkic z wiązaniami równości stosowanymi do linii konstrukcyjnych oraz do dwóch zestawów łuków.


Zbieżność

8. Nakładamy wiązanie zbierzności na łuki.

8.1. Zaznacz punkt końcowy łuku zewnętrznego i najbliższy mu punkt końcowy sąsiedniego łuku wewnętrznego.
8.2. Wybierz narzędzie Constraint Tangent.svg Utwórz styczną. Dzięki temu dwa sąsiadujące ze sobą łuki łagodnie połączą się w punktach końcowych.

8.3. Powtarzaj tą czynność dla poszczególnych punktów końcowych łuków, aż powstanie profil zamknięty.

Uwaga: bardzo często zastosowanie wiązania zbieżności spowoduje przesunięcie geometrii w celu uzyskania płynnego połączenia. Być może trzeba będzie użyć kursora do zmiany położenia punktów przed nałożeniem następnego wiązania bieżności. Spróbuj umieścić punkty końcowe w taki sposób, aby dwa łuki nie były zbytnio od siebie oddalone, dzięki czemu można je połączyć za pomocą krótkiej, a nie długiej linii.

Na tym etapie stworzyliśmy zamknięty profil, ponieważ końce wszystkich łuków zostały związane razem. Teraz możemy wprowadzić wiązania punktów odniesienia, aby ustalić kształt szkicu. Podczas gdy wymiary linii i łuków pozostają niezmienione, możemy przeciągać punkty szkicu i obserwować, jak zmienia się cały szkic.

06 Sk01 Sketcher tangency constraints.png

Szkic z wiązaniami zbierzności nałożonymi na łuki, które powodują zamknięcie kształtu.


Wiązania wymiarów

Wiązania te definiują liczbowe odległości między dwoma punktami, oraz kąty między dwoma liniami.

Odległości i kąty

9. Ustalamy rozmiar linii konstrukcyjnych.

9.1. Zaznacz linię konstrukcyjną związaną pionowo.
9.2. Wybierz narzędzie Constraint VerticalDistance.svg Ustal pionowa odległość ...
9.3. Ustaw długość na 30 mm. Ponieważ wszystkie linie konstrukcyjne są związane taką samą długością, wszystkie te linie dostosowują swoje rozmiary w tym samym czasie.

10. Ustawiamy kąt pomiędzy liniami konstrukcyjnymi.

10.1. Zaznacz pionową linię konstrukcyjną i kolejna linię znajdującą się najbliżej niej.
10.2. Wybierz narzędzie Constraint InternalAngle.svg Ustaw kąt linii.
10.3. Ustaw wartość kąta na 72°.
10.4. Powtórz tę samą procedurę dla każdej pary sąsiadujących linii.
Uwaga: na tym etapie szkic może mieć bardzo niewiele swobody, co oznacza, że jego kształt nie może być zbytnio zmieniony. Jeśli spróbujesz dodać więcej wiązań, mogą one spowodować konflikt z już istniejącymi. Jeśli tak jest, nie dodawaj tych wiązań i przejdź do następnych kroków.

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

Szkic z wiązaniem długości nakładanym na jedną pionową linię konstrukcyjną (po lewej), oraz wiązaniem kątowym na trzy pary linii konstrukcyjnych (po prawej).


Promień

11. Ustalamy rozmiar łuków.

11.1. Zaznacz jeden z łuków zewnętrznych umieszczonych na końcu linii konstrukcyjnej.
11.2. Wybierz narzędzie Constraint Radius.svg Zwiąż łuk ....
11.3. Ustaw długość promienia na 8 mm. Ponieważ wszystkie łuki zewnętrzne są związane tym samym promieniem, wszystkie te łuki dostosowują rozmiary w tym samym czasie.
11.4. Zaznacz jeden z łuków wewnętrznych, pomiędzy dwoma łukami zewnętrznymi.
11.5. Wybierz narzędzie Constraint Radius.svg Zwiąż łuk ....
11.6. Ustaw wartość promienia na 11mm. Ponieważ wszystkie łuki wewnętrzne są związane tym samym promieniem, wszystkie te łuki dostosowują rozmiary w tym samym czasie.

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

Szkic z wiązaniami promienia nałożonymi na łuki zewnętrzne (po lewej) i wewnętrzne (po prawej).


11.7. Na koniec wybierz koło ze środka szkicu, naciśnij przycisk Constraint Radius.svg Zwiąż łuk ..., i podaj wartość 8mm.

Powinieneś zakończyć swoją pracę szkicem całkowicie związanym. Można to potwierdzić zauważając zmianę koloru geometrii głównej oraz komunikatem, który jest pokazany w polu Widoku połączonego.

09 Sk01 Sketcher fully constrained.png

Szkic z zastosowanymi wszystkimi wiązaniami geometrycznymi i dotyczącymi układu odniesienia.


Wytłaczanie

12. Teraz, gdy mamy już całkowicie związany szkic, można go wykorzystać do stworzenia jednolitej bryły.

12.1. Wyjdź z trybu edycji szkicu, naciskając przycisk Zamknij lub naciskając dwukrotnie klawisz Esc. Szkic powinien pojawić się w widoku drzewa oraz w oknie widoku 3D.
12.2. Przejdź do Środowiska pracy Part Design.
12.3. Po wybraniu szkicu w widoku drzewa naciśnij PartDesign Body.svg Stwórz nową zawartość, wybierz domyślną płaszczyznę XY i naciśnij OK. Szkic powinien pojawić się teraz wewnątrz obiektu.
12.4. Wybierz szkic, a następnie naciśnij PartDesign Pad.svg Wyciągnij wybrany szkic, wybierz domyślne opcje i naciśnij przycisk OK, aby wykonać wyciągnięcie bryły.

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

Po lewej: szkic w pełni związany, z zaznaczonymi tylko najważniejszymi z wiązań. Po prawej: wyciągnięcie wykonane z PartDesign: Wyciągnij wybrany szkic.


Informacje dodatkowe

Aby uzyskać bardziej szczegółowy opis szkicownika, przejdź do dokumentacji Środowisko pracy Sketcher, a także przeczytaj dokumentację Sketcher Reference.

Ograniczenie szkicu może być wykonane na wiele różnych sposobów. Ogólnie rzecz biorąc, zaleca się użycie najpierw ograniczeń geometrycznych i zminimalizowanie liczby ograniczeń w układzie odniesienia, ponieważ upraszcza to pracę wewnętrznego solwera wiązań. Aby to zbadać, powtórz ten przykład, dodając teraz ograniczenia w innej kolejności.

  • Najpierw należy związać linie konstrukcyjne przed narysowaniem łuków.
  • Lub określ rozmiar łuków przed uczynieniem ich stycznymi.
  • Lub ustaw kąt linii konstrukcyjnych przed dodaniem kolejnych elementów.
  • Spróbuj użyć innej geometrii konstrukcji.