Atelier PartDesign (conception de pièce)

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Avec la sortie prochaine de FreeCAD version 0.17, l'atelier PartDesign bénéficie d'importants changements. Cette documentation reflète cette nouvelle version. Pour les utilisateurs de FreeCAD 0.16, veuillez vous référer à la page PartDesign outils généraux valable jusqu'à V0.16.


L' atelier PartDesign fournit des outils avancés pour la modélisation de pièces complexes et solides et est basé sur une méthodologie d'édition de fonctions. Il est étroitement lié à l' atelier d'esquisse.

PartDesign Example.png

Concepts de base

Méthodologie d'édition de fonctions

Alors que l'atelier Part et d'autres ateliers FreeCAD construisent des modèles en combinant des formes, l'atelier PartDesign utilise des fonctions. Une fonction est une opération qui modifie la forme d'un modèle.

La première fonction est communément appellée la fonction de base. Au fur et à mesure que de nouvelles fonctions sont ajoutées au modèle, chaque fonction prends la forme de la fonction précédente et ajoute ou enlève de la matière, créant des dépendances directes d'une fonction à la suivante. Cette méthodologie imite un procédé de fabrication typique : un bloc est coupé sur un côté, puis sur un autre côté, des trous sont percés, puis des congés appliqués, etc.

Toutes les fonctions sont listées de façon séquentielle dans l'arborescence Modèle et peuvent être modifiées en tout temps, avec la dernière fonction représentant la pièce finale.

Les fonctions peuvent être classées selon différentes catégories :

  • Basée sur profil : ces fonctions partent d'un profil pour définir la forme de la matière à ajouter ou enlever. Le profile consistera en une esquisse, une face plane de la géométrie existante (un profil sera extrait de ses arêtes), ou un objet Draft qui aura préalablement été inclut dans le corps actif.
  • Additive : ajoute de la matière au modèle existant. Les fonctions additives ont des icônes de couleur jaune.
  • Soustractive : enlève de la matière du modèle existant. Les fonctions soustractives ont des icônes de couleurs rouge et bleu.
  • Basée sur primitive : basée sur des primitives géométriques (cube, cylindre, cône, tore...). Elles peuvent être additives ou soustractives.
  • Fonctions de transformation : elles appliquent une transformation à des fonctions existantes (symétrie, répétition linéaire ou circulaire, transformation multiple).
  • Habillage : ces fonctions appliquent un traitement à des arêtes ou des faces, tels que des arrondis/congés, chanfreins ou dépouilles.
  • De procédure : peut être dit de fonctions qui ne sont pas basées sur des profils, comme les fonctions de transformation et d'habillage.

Corps

Le Corps est un conteneur qui groupe une séquence de fonctions formant un solide unique.

Qu'est-ce qu'un solide unique ? Il s'agit d'un objet comme une pièce coulée ou usinée à partir d'un bloc de métal. Si l'objet contient des clous, des vis, de la colle ou de la soudure, ce n'est pas un solide unique. Par exemple, une chaise en bois sera faite de plusieurs corps, avec un corps pour chacune de ses composantes (pattes, lattes, siège, etc.).

Un document FreeCAD peut contenir plusieurs corps ; ils peuvent aussi être combinés pour former un solide unique.

Lorsqu'un modèle nécessite plusieurs corps, comme la chaise de l'exemple précédent, le conteneur Part d'usage général peut être utilisé pour les grouper et les déplacer comme un tout.

Gestion de la visibilité du corps

Un corps expose à l'extérieur par défaut la fonction la plus récente. Cette fonction est définie par défaut comme la fonction résultante. On peut utiliser l'analogie de la pointe de l'iceberg : seule la fonction résultante est visible hors de l'eau, le reste de l'iceberg (les autres fonctions) sont cachées. Lorsqu'une nouvelle fonction est ajoutée au corps, la fonction précédente est automatiquement masquée, et la nouvelle fonction devient la fonction résultante.

Il ne peut y avoir qu'une seule fonction visible à la fois. Il est possible de basculer la visibilité de toute fonction dans le corps, en la sélectionnant dans l'arborescence Modèle et en appuyant sur la touche d'espacement, ce qui a l'effet de remonter dans l'historique du corps.

Origine du corps

Le corps possède une Origine qui comprend des plans de référence (XY, XZ, YZ) et des axes (X, Y, Z) qui peuvent être utilisées par des esquisses et des fonctions. Les esquissent peuvent être attachées à des plans de l'Origine, et il n'est plus nécessaire de les appliquer sur des faces planes pour que les fonctions basées sur celles-ci ajoutent ou enlèvent de la matière du modèle.

Déplacer et réordonner des objets

It is possible to temporarily redefine the tip to a feature in the middle of the Body tree to insert new objects (features, sketches or datum geometry). It is also possible to reorder objects under a Body, or to move them to a different Body. Select the object and right-click to get a contextual menu that will offer both options. The operation may be prevented if the object has dependencies in the source Body, such as being attached to a face. To move a sketch to another Body, it should not contain links to external geometry.

Datum Geometry

Datum geometry consists of custom planes, lines, points or externally linked shapes. They can be created for use as reference by sketches and features. There is a multitude of attachment possibilities for datums.

Cross-referencing

It is possible to cross-reference elements from a body in another body via datums. For example the datum shape binder allows to copy over faces from a body as reference in another one. This should make it easy to build a box with fitting cover in two different bodies. FreeCAD helps you to not accidentally link to other bodies and queries your intent.

Attachment

Object attachment is not a specific PartDesign tool, but rather a Part utility introduced in v0.17 that can be found in the Part menu. It is heavily used in the PartDesign workbench to attach sketches and reference geometry to the standard planes and axes of the Body. Very extensive ways of creating datum points, lines and planes are available. Optional attachment offset parameters make this tool very versatile.

More info can be found in the Attachment page.

Advice for creating stable models

The idea of parametric modeling implies that you can change the values of certain parameters and subsequent steps are changed according to the new values. However, when severe changes are made, the model can break. Compared to previous FreeCAD versions breaking can be minimized when you respect the following design principles:

  • Basically, you need to stop mapping sketches to faces - entirely! Place your sketches on standard planes, or on custom datum planes.
  • When creating datum geometry, do not base it on the part topology, base it on standard planes/axes and/or sketches.
  • Use a "master sketch". That is a preferably not too complicated sketch which contains basic geometric elements of your model. These elements can be referenced when modeling subsequent features. Such a master sketch will often be the first sketch in the Body but it doesn't have to be; in fact you don't even have to use it at all for anything else but being referenced.
  • If you inevitably have to reference an intermediate feature, e.g. the result of a thickness operation, use the first reference possible in the list of subsequent features where the referenced geometric element occurs. From FreeCAD 0.17 on you don't have to use the latest feature. If you take an early feature as reference, all changes to intermediate steps won't break your model.

Les outils

Les outils Part Design sont situés dans le menu Part Design qui apparaît lorsque l'atelier Part Design est chargé.

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Outils Structure

Il s'agit d'outils pour organiser l'arborescence Modèle.

  • Std Part.png Pièce: ajoute un conteneur Pièce dans le document actif et le rend actif.
  • Group.svg Groupe: ajoute une Groupe dans l'arborescence du document actif.

Outils d'assistance Part Design

  • PartDesign Body.png Créer un corps : créé un corps dans le document actif et le rend actif.
  • Sketcher NewSketch.png Créer une esquisse : crée une nouvelle esquisse sur un plan ou une face sélectionnée. Si rien n'est sélectionné, l'utilisateur est invité à sélectionner un plan dans le panneau Tâches. L'interface bascule ensuite vers l'atelier Sketcher en mode d'édition d'esquisse.

Outils de modélisation Part Design

Outils de référence

Outils additifs

Ces outils permettent de créer des fonction de base ou d'ajouter de la matière à un corps solide existant.

  • PartDesign Pad.png Protrusion : extrude un objet solide à partir de l'esquisse sélectionnée.
  • PartDesign Revolution.png Révolution : créé un solide par révolution d'une esquisse autour d'un axe. L'esquisse doit former un profil fermé.
  • PartDesign AdditiveLoft.png Lissage additif: créé un solide en réalisant une transition entre au moins deux esquisses.
  • PartDesign AdditivePipe.png Balayage additif : créé un solide en balayant une ou plusieurs esquisse(s) le long d'un chemin ouvert ou fermé.

Subtractive tools

These are tools for subtracting material from an existing body.

  • PartDesign Pocket.png Pocket: creates a pocket from a selected sketch.
  • PartDesign Hole.png Hole: creates a hole feature from a selected sketch. The sketch must contain one or multiple circles.
  • PartDesign Groove.png Groove: creates a groove by revolving a sketch around an axis.
  • PartDesign SubtractiveLoft.png Subtractive loft: creates a solid shape by making a transition between two or more sketches and subtracts it from the active body.
  • PartDesign SubtractivePipe.png Subtractive pipe: creates a solid shape by sweeping one or more sketches along an open or closed path and subtracts it from the active body.

Transformation tools

These are tools for transforming existing features. They will allow you to choose which features to transform.

  • PartDesign Mirrored.png Mirrored: mirrors one or more features on a plane or face.
  • PartDesign LinearPattern.png Linear Pattern: creates a linear pattern based on one or more features.

Dress-up tools

These tools apply a treatment to the selected edges or faces.

  • PartDesign Fillet.png Fillet: fillets (rounds) edges of the active body.
  • PartDesign Chamfer.png Chamfer: chamfers edges of the active body.
  • PartDesign Draft.png Draft: applies and angular draft to faces of the active body.
  • PartDesign Thickness.png Thickness: creates a thick shell from the active body and opens selected face(s).

Boolean

  • PartDesign Boolean.png Boolean operation: imports one or more Bodies or PartDesign Clones into the active body and applies a Boolean operation.

Extras

Some additional functionality found in the Part Design menu:

  • Migrate: migrates files created with older FreeCAD versions. If the file is pure PartDesign feature-based, migration should succeed. If the file contains mixed Part/Part Design/Draft objects, the conversion will most likely fail.
  • PartDesign WizardShaft.png Shaft design wizard: Generates a shaft from a table of values and allows to analyze forces and moments. The shaft is made with a revolved sketch that can be edited.
  • PartDesign InternalExternalGear.png Involute gear: creates an involute gear profile that can be used by a Pad.

Contextual Menu tools

  • PartDesign MoveTip.png Set tip: redefines the tip, which is the feature exposed outside of the Body.
  • Move object after other object: allows reordering of the Body tree by moving the selected sketch, datum geometry or feature after another object in the Body.

Tutorials

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