Podręcznik:Modelowanie dla projektowania produktu

From FreeCAD Documentation
This page is a translated version of the page Manual:Modeling for product design and the translation is 100% complete.
Other languages:
Ten poradnik jest przestarzały. Wypróbuj Podstawy dla środowiska pracy Projekt Części 019 zamiast niego.

Projektowanie produktu jest pierwotnie terminem komercyjnym, ale w świecie 3D często oznacza modelowanie czegoś z myślą o jego Wydruk 3D lub, bardziej ogólnie, wyprodukowaniu przez maszynę, na przykład drukarkę 3D lub Obrabiarki CNC.

Gdy drukujesz obiekty w 3D, niezwykle ważne jest, aby były one zamknięte. Ponieważ stają się one rzeczywistymi, stałymi obiektami, jest to naturalne. Oczywiście, nic nie stoi na przeszkodzie, aby były one puste wewnątrz. Jednak zawsze musisz mieć jasne pojęcie, które punkty znajdują się wewnątrz materiału, a które na zewnątrz, ponieważ drukarka 3D lub maszyna CNC musi dokładnie wiedzieć, co jest wypełnione materiałem, a co nie. Z tego powodu w programie FreeCAD, środowisko pracy Projekt Części jest doskonałym narzędziem do tworzenia takich elementów, ponieważ zawsze zadba o to, aby Twoje obiekty pozostały zamknięte i możliwe do zbudowania.

Aby zilustrować działanie środowiska ProjektCzęści, zamodelujmy ten dobrze znany element Lego:

Fajną rzeczą z klockami Lego jest to, że wymiary łatwo można znaleźć w Internecie, przynajmniej dla standardowych klocków. Są one dość łatwe do modelowania i drukowania na drukarce 3D, a przy odrobinie cierpliwości (drukowanie 3D często wymaga wielu dostosowań i precyzyjnego dopasowania) można wykonać elementy, które są całkowicie kompatybilne i idealnie zatrzaskują się w oryginalnych klockach Lego. W poniższym przykładzie wykonamy element, który jest 1,5 raza większy niż oryginał.

Teraz będziemy korzystać wyłącznie z narzędzi środowiska Szkicownik i Projekt Części. Ponieważ wszystkie narzędzia szkicownika są również zawarte w narzędziach środowiska Projekt Części, więc możemy pozostać w środowisku Projekt Części i nie będziemy musieli przełączać się pomiędzy nimi.

Obiekty środowiska Projekt Części są w pełni oparte na Szkicach. Szkic jest obiektem 2D, złożonym z segmentów linii (linii, łuków okręgów lub elips) oraz więzów. Te wiązania mogą być stosowane zarówno na odcinkach liniowych, jak i na ich końcach lub punktach środkowych, i będą wymuszać na geometrii przyjęcie określonych reguł. Na przykład możesz nałożyć wiązanie pionowe na odcinek linii, aby zmusić go do pozostania pionowym, lub wiązanie pozycji (blokady) na koniec, aby uniemożliwić mu przemieszczenie się. Gdy szkic ma dokładnie określoną liczbę wiązań, które uniemożliwiają przesunięcie jakiegokolwiek punktu szkicu, mówimy o w pełni związanym szkicu. Gdy istnieją więzy nadmiarowe, które można usunąć, nie pozwalając na przesunięcie geometrii, nazywa się to nadmiernym wiązaniem. Należy tego unikać, a FreeCAD powiadomi Cię, jeśli wystąpi taki przypadek.

Szkice posiadają tryb edycji, w którym można zmieniać ich geometrię i wiązania. Gdy zakończysz edycję i opuścisz tryb edycji, szkice zachowują się jak każdy inny obiekt w programie FreeCAD i mogą być używane jako elementy konstrukcyjne we wszystkich narzędziach środowiska pracy Projekt Części, ale także w innych środowiskach pracy, takich jak Part lub Architektura. Środowisko pracy Rysunek Roboczy posiada również narzędzie, które konwertuje obiekty Szkicownika na obiekty Rysunku Roboczego, oraz w przeciwnym kierunku.

  • Zacznijmy od modelowania kształtu sześcianu, który będzie bazą dla naszego klocka Lego. Później wykonamy wnętrze i dodamy 8 kropek na wierzchu. Zacznijmy od stworzenia prostokątnego szkicu, który następnie wyciągniemy:
  • Przełącz się do środowiska Projekt Części.
  • Kliknij przycisk Nowy Szkic. Wyświetli się okno dialogowe, pytające gdzie chcesz umieścić szkic. Wybierz płaszczyznę XY, która jest płaszczyzną "podłoża". Szkic zostanie utworzony i natychmiastowo przełączy się w tryb edycji, a widok zostanie obrócony, aby patrzeć ortogonalnie na Twój szkic.
  • Teraz możemy narysować prostokąt, wybierając narzędzie Prostokąt i klikając 2 punkty narożne. Możesz umieścić oba punkty w dowolnym miejscu, ponieważ ich poprawna lokalizacja zostanie ustalona w kolejnym kroku.
  • Zauważysz, że kilka wiązań automatycznie zostało dodanych do naszego prostokąta: segmenty pionowe otrzymały wiązanie pionowe, poziome otrzymały wiązanie poziome, a każdy narożnik otrzymał wiązanie zbieżności, które łączy segmenty. Możesz eksperymentować z przesuwaniem prostokąta za pomocą myszy, wszystkie elementy geometrii będą nadal przestrzegać wiązań.

  • Teraz dodajmy trzy dodatkowe ograniczenia:
    • Wybierz jeden z segmentów pionowych i dodaj Zwiąż w pionie. Ustaw mu rozmiar na 23.7mm.
    • Wybierz jeden z segmentów poziomych i dodaj Zwiąż w poziomie. Ustaw go na 47.7mm.
    • Wreszcie, wybierz jeden z punktów narożnych, następnie punkt początkowy (który znajduje się na przecięciu czerwonej i zielonej osi), a następnie dodaj Wiązanie zbieżności punktów. Prostokąt przeskoczy wtedy do punktu początkowego, a Twój szkic zmieni kolor na zielony, co oznacza, że jest teraz w pełni związany. Możesz spróbować przesunąć jego linie lub punkty, ale nic już się nie będzie przesuwać.

Zauważ, że ostatnie wiązanie zbieżności punktów nie było absolutnie konieczne. Nigdy nie jesteś zmuszony opracować z w pełni związanych szkiców. Jednakże, jeśli zamierzamy wydrukować ten blok w 3D, konieczne będzie utrzymanie naszego elementu blisko punktu odniesienia położenia (który będzie środkiem przestrzeni, w której głowica drukarki może się poruszać). Dodając to wiązanie, upewniamy się, że nasz element zawsze będzie "zakotwiczony" w tym punkcie początkowym.

  • Nasz podstawowy szkic jest teraz gotowy, możemy opuścić tryb edycji, naciskając przycisk Zamknij na górze panelu zadań, lub po prostu naciskając klawisz Escape. Jeśli będzie to konieczne później, możemy powrócić do trybu edycji w każdej chwili, klikając dwukrotnie na szkicu w widoku drzewa.
  • Wyciągniemy go, korzystając z narzędzia Wyciągnij, i nadając mu odległość 14.4mm. Pozostałe opcje można zostawić domyślne:

Wyciągnięcie działa bardzo podobnie do narzędzia Wyciągnij środowiska Część, które używaliśmy wcześniej. Jednak istnieje kilka różnic, główna z nich polega na tym, że wyciągnięcie nie może być przenoszone. Jest na zawsze połączone ze swoim szkicem. Jeśli chcesz zmienić położenie wyciągnięcia, musisz przenieść podstawowy szkic. W bieżącym kontekście, gdzie chcemy być pewni, że nic nie przesunie się z miejsca, jest to dodatkowe zabezpieczenie.

  • Teraz wyrzeźbimy wnętrze bloku, korzystając z narzędzia Kieszeń, które jest wersją narzędzia Wytnij w środowisku Projekt Części. Aby stworzyć wnękę, utworzymy szkic na dolnej powierzchni naszego bloku, który zostanie użyty do usunięcia części bloku.
  • Zaznacz dolną powierzchnię, a następnie kliknij przycisk Utwórz szkic.
  • Narysuj prostokąt na powierzchni.

  • Teraz zwiążemy prostokąt w stosunku do dolnej ściany. Aby to zrobić, musimy "zaimportować" niektóre krawędzie ściany za pomocą narzędzia Utwórz geometrię zewnętrzną. Użyj tego narzędzia na dwóch pionowych liniach dolnej ściany:

Można zauważyć, że za pomocą tego narzędzia można dodawać tylko krawędzie z powierzchni bazowej. Podczas tworzenia szkicu z wybraną powierzchnią, tworzona jest relacja między tą powierzchnią a szkicem, co jest ważne dla dalszych operacji. Szkic można zawsze ponownie przypisać do innej ściany za pomocą narzędzia Mapuj szkic na powierzchnię.

  • Zewnętrzna geometria nie jest "rzeczywista", zostanie ukryta po opuszczeniu trybu edycji. Ale możemy jej użyć do nałożenia wiązań. Umieść następujące 4 wiązania:
    • Wybierz górny lewy punkt prostokąta i górny punkt zaimportowanej linii, a następnie dodaj Zwiąż w poziomie o wartości 1,8 mm.
    • Wybierz ponownie górny lewy punkt prostokąta i górny punkt zaimportowanej linii, a następnie dodaj Zwiąż w pionie o wartości 1,8 mm.
    • Wybierz dolny prawy punkt prostokąta i dolny punkt prawej zaimportowanej linii, a następnie dodaj Zwiąż w poziomie o wartości 1,8 mm.
    • Wybierz ponownie dolny prawy punkt prostokąta i dolny punkt prawej zaimportowanej linii, a następnie dodaj Zwiąż w pionie o wartości 1,8 mm.

Opuszczamy tryb edycji i możemy teraz przeprowadzić operację wydrążenia: Po zaznaczeniu szkicu, naciśnij przycisk Kieszeń. Nadaj mu długość 12,6 mm, co pozostawi górną powierzchnię naszego wycięcia o grubości 1,8 mm (pamiętaj, że całkowita wysokość naszego wycięcia wynosiła 14,4 mm).

  • Teraz przejdziemy do umieszczenia 8 kropek na górnej powierzchni. Aby to zrobić, ponieważ są to powtórzenia tego samego elementu, skorzystamy z przydatnego narzędzia Szyk liniowy w środowisku pracy Projekt Części, które pozwala na jednokrotne zaprojektowanie i powtórzenie kształtu.
  • Zacznij od zaznaczenia górnej powierzchni naszego bloku.
  • Stwórz Utwórz szkic.
  • Stwórz dwa okręgi.
  • Dla każdego okręgu, zaznacz i dodaj Wiązanie promienia o wartości 3,6 mm.
  • Zaimportuj lewą krawędź dolnej powierzchni za pomocą narzędzia Geometria zewnętrzna.
  • Umieść dwa wiązania pionowe i dwa wiązania poziome o długości 6 mm między środkiem każdego okręgu a punktami narożnymi zaimportowanej krawędzi, tak aby każde koło miało swój środek oddalony o 6 mm od krawędzi powierzchni:

  • Zauważ, że ponownie, gdy zablokujesz pozycję i wymiary wszystkich elementów w swoim szkicu, staje się on w pełni związany. To zawsze utrzymuje cię po bezpiecznej stronie. Teraz mógł byś zmienić pierwszy szkic, a wszystko, co zrobiliśmy później, pozostałoby nienaruszone.
  • Opóść tryb edycji, wybierz ten nowy szkic i stwórz Wyciągnięcie o długości 2,7 mm:

  • Zauważ, że tak jak wcześniej z wycięciem, ponieważ użyliśmy górnej powierzchni naszego podstawowego bloku jako podstawy dla tego ostatniego szkicu, każda operacja w środowisku Projekt Części, którą wykonujemy z tym szkicem, zostanie poprawnie zbudowana na bazie kształtu podstawowego: Te dwa punkty nie są niezależnymi obiektami, zostały wydrukowane bezpośrednio z naszej bryły. To wielka zaleta pracy z środowiskiem Projekt Części, o ile zawsze dbasz o budowanie kolejnego kroku na poprzednim, tak naprawdę budujesz jeden ostateczny jednolity obiekt.
  • Teraz możemy zduplikować nasze dwa punkty cztery razy, aby uzyskać osiem elementów. Wybierz ostatnie Wyciągnięcie, które właśnie stworzyliśmy.
  • Naciśnij przycisk Szyk liniowy.
  • Nadaj mu długość 36 mm (jest całkowitą "rozpiętością", w której chcemy, aby nasze kopie się zmieściły), w kierunku "oś szkicu poziomego", i ustaw go na 4 wystąpienia:

  • Ponownie, zauważ, że to nie tylko duplikacja obiektu, to *cecha* naszej bryły, która została zduplikowana, końcowy obiekt wciąż jest tylko jednym stałym obiektem.
  • Teraz przejdźmy do pracy nad trzema "rurami", które wypełniają pustkę, którą wcześniej stworzyliśmy na dolnej powierzchni. Mamy kilka możliwości: stworzyć szkic z trzema okręgami, podnieść go, a następnie wyciąć trzy razy, lub stworzyć bazowy szkic z jednym okręgiem wewnątrz drugiego i wypukły go, aby utworzyć kompletną rurę, lub nawet inne kombinacje. Jak zawsze w programie FreeCAD, istnieje wiele sposobów osiągnięcia tego samego rezultatu. Czasami jeden sposób nie zadziała tak, jak chcemy, i musimy spróbować innych sposobów. Tutaj wybierzemy najbezpieczniejsze podejście i będziemy postępować krok po kroku.
  • Wybierz powierzchnię, która znajduje się na dnie wydrążonej przestrzeni, którą wcześniej wycięliśmy wewnątrz bloku.
  • Stwórz nowy szkic, dodaj okrąg o promieniu 4.8825mm, zaimportuj lewy brzeg powierzchni i zabezpiecz go pionowo i poziomo w odległości 10.2mm od górnego rogu powierzchni:

Jeśli masz trudności z zaznaczeniem cech, ukrywanie części modelu może pomóc. Aby ukryć cechę, wybierz ją z widoku drzewa i naciśnij klawisz Spacja, aby przełączyć widoczność.

  • Wyjdź z trybu edycji i wyciągnij ten szkic na odległość 12.6mm.
  • Utwórz szyk liniowy na podstawie tego ostatniego wyciągnięcia, nadaj mu długość 24mm i 3 wystąpienia. Mamy teraz trzy wypełnione rurki wypełniające pustą przestrzeń:

  • Teraz wykonajmy ostatnie otwory. Wybierz okrągłą powierzchnię pierwszego z naszych trzech "kołków"
  • Utwórz nowy szkic, zaimportuj okrągłe obramowanie naszej powierzchni, utwórz okrąg z wiązaniem o promieniu 3,6 mm i dodaj wiązanie zbieżności punktów pomiędzy środkiem zaimportowanego okręgu a naszym nowym okręgiem. Mamy teraz idealnie wyśrodkowany okrąg i ponownie w pełni związany:

  • Wyjdź z trybu edycji i utwórz kieszeń na podstawie tego szkicu, o długości 12.6mm.
  • Utwórz szyk liniowy na podstawie tego wgłębienia, o długości 24mm i 3 wystąpienia. To ostatni krok, nasz kawałek klocka lego jest teraz kompletny, więc możemy nadać mu ładny kolor, aby uczcić nasze zwycięstwo!

Zauważysz, że nasza historia modelowania (to, co widoczne jest w widoku drzewa) stała się dość długa. To bezcenne, ponieważ każdy krok tego, co zrobiliśmy, można później zmienić. Dostosowanie tego modelu do innego rodzaju klocków, na przykład takich z 2x2 kołkami, zamiast 2x4, byłoby łatwe, wystarczyłoby zmienić kilka wymiarów i liczbę wystąpień w wzorcach liniowych. Podobnie łatwo moglibyśmy tworzyć większe elementy, które nie istnieją w oryginalnych Lego.

Ale możemy też chcieć pozbyć się historii, na przykład jeśli zamierzamy modelować zamek z tej cegły i nie chcemy, aby cała historia była powtarzana 500 razy w naszym pliku.

Istnieją dwa proste sposoby na pozbycie się historii, jednym z nich jest użycie narzędzia Utwórz prostą kopię ze środowiska Część, które utworzy kopię naszego elementu, która nie będzie już zależna od historii (możesz później usunąć całą historię), drugim sposobem jest wyeksportowanie elementu jako pliku STEP i ponowne zaimportowanie go.

Złożenia

Ale istnieje również najlepsze z obu światów, którym jest środowisko Złożenie 2, dodatek, który można zainstalować z repozytorium FreeCAD-addons. To środowisko pracy nosi nazwę "2", ponieważ w opracowaniu jest również oficjalne wbudowane środowisko pracy Złożenie, które nie jest jeszcze gotowe. Złożenie 2 działa już jednak bardzo dobrze do konstruowania złożeń, a także zawiera kilka wiązań między obiektami, których można użyć do związania położenia jednego obiektu w stosunku do drugiego. W poniższym przykładzie szybciej i łatwiej będzie jednak ustawić elementy za pomocą Przesuń i Obróć niż przy użyciu ograniczeń środowiska Złożenie 2.

  • Zapisz plik w obecnej postaci
  • Zainstaluj środowisko pracy Złożenie 2 i zrestartuj FreeCAD.
  • Utwórz nowy pusty dokument
  • Przełącz się na środowisko pracy Złożenie 2
  • Naciśnij przycisk Importuj część z innego dokumentu FreeCAD.
  • Wybierz plik, który zapisaliśmy powyżej
  • Końcowy element zostanie zaimportowany do bieżącego dokumentu. Środowisko pracy Złożenie 2 automatycznie określi, który element w naszym pliku jest ostatnim, który należy użyć, a nowy obiekt pozostanie połączony z plikiem. Jeśli wrócimy i zmodyfikujemy zawartość pierwszego pliku, możemy nacisnąć przycisk Aktualizuj części zaimportowane do zespołu, aby zaktualizować elementy tutaj.
  • Używając kilkakrotnie przycisku Importuj część z innego dokumentu FreeCAD oraz przesuwając i obracając elementy (za pomocą narzędzi środowiska Rysunek Roboczy lub manipulując ich właściwością Umiejscowienie), możemy szybko stworzyć małe złożenie:

Do pobrania

Więcej informacji:


Retrieved from "http://wiki.freecad.org/index.php?title=Manual:Modeling_for_product_design/pl&oldid=1368853"