Creating a simple part with Draft and Part WB/it

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Tutorial
Argomento
Modellazione
Livello di difficoltà
Principiante
Tempo di esecuzione
1.5 ore
Autori
heda
Versione di FreeCAD
0.19 or above
Files di esempio
Vedere anche
Creazione di una parte semplice in Part, Creazione di una parte semplice in PartDesign

Introduzione

Questo tutorial si propone di essere utilizzato come prima introduzione all'Ambiente Draft di FreeCAD. Il tutorial utilizza una forma 2D per creare un solido 3D; quest'ultimo viene realizzato tramite l'Ambiente Part. Si consiglia al lettore di leggere prima il tutorial gemello Creazione di una parte semplice con Part, che crea lo stesso modello con una tecnica diversa, coprendo allo stesso tempo le basi dell'interfaccia utente di FreeCAD. Questo tutorial prevede che l'utente abbia una minima familiarità sia con l'interfaccia utente che con alcuni flussi di lavoro disponibili in FreeCAD. Il tutorial è strutturato in modo tale che l'obiettivo non sia necessariamente quello di mostrare il modo più efficiente di utilizzare il programma, ma piuttosto quello di far conoscere al lettore le diverse funzionalità disponibili in FreeCAD, come utilizzarle e dove trovarle.

Il tutorial riguarda

Il modello da realizzare

La creazione del profilo 2D

Creare un nuovo documento e salvarlo direttamente con un nuovo nome. Cambiare la vista in Vista dall'alto e passare all'Ambiente Draft ; la schermata dovrebbe apparire come quella qui sotto. Se la griglia non viene visualizzata, attivarla/disattivarla con Attiva/disattiva griglia.

Per iniziare il profilo, disegnare un Rettangolo a caso sul piano xy cliccando su 2 punti nella Vista 3D che formino una diagonale qualsiasi di un rettangolo. Una volta richiamato il comando, si aprirà un pannello Azioni; in questo caso non verrà utilizzato, ma ovviamente si possono inserire direttamente le coordinate del rettangolo. La vista 3D dovrebbe ora presentare un rettangolo disegnato, simile a quello nell'immagine qui sotto.

Quando si lavora nell'Ambiente Draft, si disegna quasi sempre su un piano 2D. Questo piano 2D è chiamato Piano di lavoro e, se si utilizzano le impostazioni predefinite, si allineerà sempre automaticamente alla vista 3D corrente. Pertanto, finché il profilo 2D non è completato, è meglio mantenere la vista dall'alto (posizione della telecamera) e non ruotarla. Se è stata modificata, è sufficiente tornare alla vista dall'alto prima di avviare qualsiasi nuovo comando nell'Ambiente Draft.

La vista laterale del nostro modello finale ha un contorno esterno di 100 x 50 mm e sarebbe bello se l'angolo inferiore sinistro fosse posizionato nella posizione zero globale. Questo può essere fatto tramite l'Editor proprietà. Assicurarsi che il Rettangolo creato sia selezionato, quindi modificate la Posizione del rettangolo in (0, 0, 0), modificate laltezza a 50 mm e la lunghezza a 100 mm come mostrato nelle immagini sottostanti.

Il Rettangolo è terminato e dovrebbe apparire così dopo aver applicato Visualizza tutto alla vista.

Successivamente, si dividerà il rettangolo nei suoi quattro bordi, selezionando prima il Rettangolo e poi richiamando il comando Declassa di Draft, la faccia riempita scomparirà e l'oggetto nella Vista ad albero sarà ora un Wire invece di un Rettangolo, come mostrato nell'immagine a sinistra qui sotto. Richiamando nuovamente Declassa, il wire verrà suddiviso nei suoi bordi, come mostrato nell'immagine centrale qui sotto.

Un osservatore attento noterà che l'icona dell'oggetto nella vista ad albero per il filo è già cambiata in una scatola blu. Questa scatola blu è l'icona utilizzata per gli oggetti geometrici generici (oggetti geometrici nell'Ambiente Part in particolare, ma questo è per lettori più esperti). Selezionare il bordo verticale sinistro e richiamare il comando Promuovi di Draft, il precedente bordo ora avrà un'icona diversa e la sua etichetta è cambiata in Linea. Ora è un oggetto dell'Ambiente Draft in cui è possibile modificare, ad esempio, il punto iniziale e il punto finale tramite l'editor delle proprietà, cosa che non è possibile con gli oggetti bordo.

La creazione del raccordo

Iniziare selezionando i bordi dell'angolo in alto a destra, usare il menu Modifica → Riquadro di selezione Riquadro di selezione, tenere premuto il Pulsante sinistro del mouse e trascinare da destra a sinistra, quindi rilasciare il Pulsante sinistro del mouse. Trascinando da destra a sinistra, la selezione risultante include tutto ciò che si trova completamente o parzialmente all'interno dell'area di selezione. Trascinando da sinistra a destra, solo gli oggetti completamente racchiusi nell'area di selezione vengono inclusi nella selezione risultante. La selezione effettiva avviene quando si rilascia il pulsante sinistro del mouse e non c'è un'anteprima di ciò che verrà selezionato.

Con i bordi dell'angolo in alto a destra selezionati, richiamare il comando Raccordo nell'Ambiente Draft. Selezionare Elimina oggetti originali e modificare il raggio a 20 mm, quindi premere invio.

Il Raccordo viene creato e il modello dovrebbe apparire come di seguito.

La creazione dello smusso

Per realizzare lo smusso si deve avere una linea con la corretta inclinazione e anche essere in grado di posizionarla correttamente. Si inizi con la posizione, che si trova sulla coordinata (50, 50, 0). Nel profilo corrente non c'è un punto in quella posizione, quindi se ne deve realizzare uno creando una linea di supporto temporanea. Per prima cosa selezionare la Linea verticale sinistra, quindi creare la linea di supporto con Duplica la selezione in Modifica → Duplica la selezione, viene creata Linea001. Utilizzare l'Editor delle proprietà e spostare Linea001 di 50 mm in direzione x utilizzando la proprietà Posizionamento. Ora duplicare il bordo orizzontale inferiore e modificare langolo del bordo a 30 gradi, utilizzando ancora una volta la proprietà Posizionamento. Il modello dovrebbe ora apparire come nell'immagine qui sotto.

Successivamente, spostare la linea angolata in posizione. Per farlo utilizzare Sposta di Draft insieme alla funzionalità snap dellAmbiente di lavoro Draft, più specificamente lo snap punto finale. Per prima cosa, assicurarsi che la barra degli strumenti di aggancio sia simile a quella qui sotto.

Quindi selezionare la linea inclinata, Edge001, premere Sposta e si aprirà un pannello Azioni.

Assicurarsi che l'opzione Copia non sia selezionata. Passare il mouse sul quarto superiore della linea inclinata, quando il punto bianco viene visualizzato nel punto giusto e il simbolo del punto finale viene visualizzato, fare clic sul LMB . Spostare il mouse sul quarto superiore della linea di guida, quando appaiono il punto bianco e il simbolo del punto finale, fare clic sul LMB. La sequenza è illustrata di seguito.

La linea è ora nella posizione corretta, ma è troppo lunga. Per regolare la lunghezza, verrà utilizzato Taglia/Estendi di Draft. Selezionare la linea inclinata, Edge001, premere Taglia/Estendi e quindi fare clic sulla parte inferiore della linea verticale più a sinistra, Line, per utilizzarla come bordo di taglio. La proiezione del punto in cui viene selezionato il bordo di taglio sul bordo da tagliare determina il risultato. Se si seleziona la linea verticale più a sinistra vicino alla sua estremità superiore, verrà tagliata la parte sbagliata della linea angolata. L'immagine seguente mostra il comando Taglia/Estendi richiamato, la linea verticale preselezionata e il cursore che si posiziona sull'estremità sbagliata di quella linea. Osservando attentamente, è possibile vedere l'anteprima del risultato.

Ritagliare anche la linea verticale più a sinistra per formare l'angolo inferiore dello smusso. Selezionare la linea inclinata, Edge001, vicino al suo estremo superiore destro per un risultato corretto. Se si commette un errore durante il ritaglio, usare Annulla e Aggiorna (quest'ultimo spesso chiamato ricalcola) e riprovare.

Per tagliare il bordo orizzontale superiore, il Raccordo deve essere declassato in modo che il bordo superiore sia un oggetto a sé stante nella vista ad albero. Se si tenta di tagliarlo senza prima aver eseguito il declassamento, la funzione di taglio tenta di tagliare l'arco nel raccordo. Poiché il bordo di taglio, la linea verticale centrale, è perpendicolare al bordo da tagliare, non è possibile controllare il risultato del taglio selezionando un punto corretto sul bordo di taglio. In questo caso, è necessario invertire la soluzione predefinita tenendo premuto il tasto Alt mentre si seleziona il bordo di taglio.

Il profilo è pronto e mostrato di seguito con i bordi organizzati in un Gruppo denominato Profile (o etichettato per essere precisi nel gergo di FreeCAD), con la linea di supporto eliminata. I gruppi possono essere utilizzati per organizzare le feature nei documenti FreeCAD; il loro utilizzo è simile alla struttura di cartelle del file system di un computer. Per spostare elementi dentro e fuori dal gruppo, utilizzare la funzione trascina e rilascia nella vista ad albero.

Perchè l'estruzione potrebbe fallire

Salvare il documento. In questo paragrafo si franno degli esperimenti e si deve poter tornare al modello corrente.

Cominciare subito selezionando tutti i bordi e la linea nel gruppo Profilo e nell'Ambiente Part richiamare il comando Estrudi. Si apre un pannello attività, accettare tutte le impostazioni predefinite e cliccare su OK.

Non funziona, ma sembra abbastanza facile correggere l'errore: si deve solo specificare una direzione. Cliccare su OK per tornare al pannello Azioni e selezionare Direzione personalizzata.

Accettare l'asse z predefinito e fare clic ancora una volta su OK.

Si è riusciti a creare una struttura simile a una recinzione; a giudicare dalla vista ad albero, ogni bordo è trattato separatamente. Non è il solido pieno che si desidera. Premere Annulla e tentare qualcos'altro.

Scorrendo fino in fondo al pannello delle azioni Estrudi, si trova l'opzione Crea solido, selezionarla e cliccare su OK.

Tutto è scomparso, chiaramente anche questo non ha funzionato. Si noti perché nessuno di questi metodi ha funzionato. Nel primo caso c'è un errore che indicava che la direzione non poteva essere determinata. Una faccia piana ha una normale, cioè una direzione, una linea no. Poiché dal nostro secondo tentativo si è notato che ha funzionato fornendo una direzione, l'errore deriva semplicemente dal tentativo di estrudere una linea senza conoscere una direzione. Un osservatore noterà che un arco ha una normale (direzione), e questo è vero. Se si seleziona solo il bordo che rappresenta l'arco, FreeCAD lo estruderà, anche con le impostazioni predefinite.

Nel secondo caso ha funzionato, ma si è ottenuto un'estrusione per ogni bordo selezionato. Le feature risultanti, tuttavia, non sono quelle che volevamo, ovvero un solido.

Nel terzo caso è stato selezionato "Crea solido" e alla fine tutto è scomparso. Anche gli oggetti nella vista ad albero hanno un'icona diversa: c'è un punto esclamativo bianco su sfondo rosso. Quella particolare "icona sovrapposta" indica che l'oggetto presenta un errore a cui è necessario porre rimedio. È possibile trovare informazioni sui diversi tipi di icone sovrapposte sul wiki.

Passando il mouse su uno qualsiasi degli oggetti della vista ad albero con l'icona sovrapposta, viene visualizzato un suggerimento che dice La polilinea non è chiusa.

Nel nostro caso l'errore non è risolvibile. È "geometricamente impossibile" creare un solido da una singola linea estrusa. Una linea estrusa diventa semplicemente un foglio, o "guscio" nel gergo di FreeCAD. In altre parole, questa non è una limitazione di FreeCAD, ma un risultato fondamentale della teoria geometrica. Il motivo per cui la vista 3D diventa completamente vuota è che le feature create, o oggetti nella vista ad albero, presentano errori nella "forma" prodotta e quindi non contengono nulla da renderizzare. FreeCAD crea tuttavia i nuovi oggetti del documento (in questo caso estrusioni) e quindi nasconde qualsiasi geometria/oggetto utilizzato per creare i nuovi oggetti del documento. Ecco perché lo schermo diventa vuoto quando si tenta di creare un solido da una o più linee.

La descrizione del comando dice tutto: per estrudere in un solido è necessario una "polilinea chiusa, o una faccia". Una faccia è, per definizione, semplicemente una polilinea chiusa riempita. Un modo per creare una polilinea chiusa dai bordi del nostro profilo è selezionarli tutti e applicare una Promozione di Draft. Se applicata una volta, diventa una polilinea, mentre allo stesso tempo consuma i singoli bordi della vista ad albero. Se applicato due volte, diventa una faccia, entrambe queste opzioni consentono un'estrusione solida di successo.

Prima di passare al paragrafo successivo: aprire la versione precedente del documento.

Estrusione del profilo

Un altro modo per creare una polilinea chiusa è con il comando Genera una forma dell'Ambiente Part, che consente di creare una polilinea senza consumare i singoli bordi. Genera una forma di Part è un potente strumento per creare qualsiasi entità geometrica in FreeCAD che può essere utilizzato ulteriormente per creare solidi complessi, l'esempio più semplice è la creazione di una linea tra due vertici. Fare clic su Genera una forma di Part per visualizzare il pannello Azioni.

Si può usare Polilinea da bordi o Faccia da bordi. È necessario effettuare selezioni multiple tenendo premuto il tasto Ctrl. Utilizzare Faccia da bordi; una volta selezionata questa opzione, è possibile selezionare anche Planare, come indicato. Quindi selezionare tutti i bordi del profilo, l'ordine non è importante (in questo caso) e cliccare su Crea, quindi su Chiudi per tornare alla vista ad albero. La faccia è stata creata.

Selezionare la Faccia e richiamare Estrudi di Part, impostare la Lunghezza di estrusione su 30 mm e fare clic su OK.

Creazione del foro passante

Per realizzare il foro passante abbiamo bisogno di un cilindro correttamente posizionato con cui effettuare un taglio booleano.

Creare un cilindro e posizionarlo correttamente. In questo caso, il raggio è 5 mm e l'altezza è impostata a 60 mm. Per il posizionamento, prima viene ruotato di -90 gradi attorno all'asse x, quindi posizionato a (65, -5, 15). Il -5 nella direzione y è dovuto al fatto che l'altezza è 10 mm più lunga del necessario.

Non è una cattiva idea aumentare l'altezza del cilindro più del necessario. Per un modello semplice come questo, non importa se il cilindro ha l'altezza esatta del profilo. È tuttavia buona norma evitare facce complanari per prevenire errori numerici nel kernel geometrico, che a volte possono causare effetti anomali o errori nelle operazioni successive.

Con un taglio booleano finale e dopo aver modificato l'aspetto dell'oggetto risultante, il modello è completo.

Creazione di uno schizzo del profilo 2D

Utilizzare l'Ambiente Draft è un modo per creare un profilo 2D. In Ambiente Draft è possibile creare una polilinea nello spazio 3D. FreeCAD offre un altro strumento per creare profili 2D: Ambiente Sketcher. Utilizzare uno schizzo è un modo più versatile per creare un profilo 2D. Qualsiasi profilo 2D creato in Ambiente Draft può essere convertito in uno schizzo senza vincoli.

Iniziare nascondendo la funzione Taglia e rendere visibili i bordi e la linea nel profilo. Selezionare i bordi e la linea e dall'Ambiente Draft premere il pulsante della barra degli strumenti Draft in Sketch. Si dovrebbe vedere lo stesso risultato dell'immagine qui sotto.

Quindi, nascondere i bordi originali e fare doppio clic sull'oggetto Schizzo nella vista ad albero, per arrivare allo stato seguente, ovvero il pannello Azioni Sketcher aperto.

Ecco come appare quando si modifica uno schizzo. Poiché questo non è un tutorial sull'utilizzo dello Sketcher, chiuderlo. Per un'introduzione allo sketching, che è un flusso di lavoro fondamentale in qualsiasi CAD parametrico 3D, seguite il tutorial gemello Creazione di una parte semplice con PartDesign.

Con lo Schizzo chiuso e selezionato, dall'Ambiente Part utilizzare Estrusione nello stesso modo di prima. Il blocco base del modello semplice è di nuovo pronto.

Qualità dei modelli

Prima o poi, lavorando con un CAD parametrico 3D, ci si imbatte in un modello danneggiato, che sia uno creato da voi o un modello importato. Un modello danneggiato può funzionare al suo scopo, ma il più delle volte ci sono operazioni successive che semplicemente non funzionano. Per riparare un modello danneggiato, bisogna sapere cosa riparare, ed è qui che entrano in gioco gli strumenti di controllo qualità integrati in FreeCAD.

Per prima cosa controllare la qualità dell'oggetto Extrude001 creato di recente. Con Ambiente Part attivo, selezionare prima Extrude001 e poi utilizzare il comando Controlla la geometria. Spuntare tutte le caselle di controllo tranne quella in alto e cliccare sul pulsante Esegui controllo.

Il nostro modello è a posto, non vengono segnalati errori. C'è anche un elenco del contenuto del modello, o nel gergo di FreeCAD, il contenuto della "forma", ovvero come è assemblato da zero. Qui si può vedere che apparentemente per creare un "solido" è necessario anche un "guscio", e il guscio è composto da "facce", e così via. In altre parole, è possibile creare qualsiasi solido semplicemente iniziando a creare punti, o "vertici", da cui si creano "spigoli", e da questi si creano "polilinee", e dalle polilinee si creano "facce" che vengono poi cucite in un "guscio", da cui si arriva infine a un "solido". Un solido può essere creato solo da un guscio impermeabile. Un guscio non stagno è una fonte comune di modelli CAD problematici; può verificarsi ad esempio con la geometria importata e creata in un software diverso, soprattutto quando si utilizzano i formati di file neutri comunemente disponibili.

Un altro controllo che si può fare è relativo allo Schizzo. Chiudere il pannello Azioni per il controllo della geometria. Selezionare lo Schizzo, espandere Extrude001 nella vista ad albero, se necessario, per visualizzare l'oggetto schizzo. Passare all'Ambiente Sketcher , utilizzare il comando Convalida schizzo, si aprirà un pannello Azioni. Nel pannello azioni, fare clic sul pulsante Trova per Coincidenze mancanti. Ne evidenzia e ne segnala 6, ovvero tutti i punti in cui i bordi si incontrano.

Fare clic su OK nella finestra di dialogo pop-up, quindi fare clic sul pulsante Ripara per correggere le coincidenze mancanti. Se si chiude il pannello Azioni e si passa alla modalità di modifica dello 'Schizzo, vengono segnalati 12 gradi di libertà, anziché i precedenti 24. Questo risultato è stato ottenuto aggiungendo vincoli di coincidenza alle estremità dei bordi.

Il lettore attento noterà che quando si utilizzavano i bordi di Draft, questi dovevano essere uniti in una polilinea chiuso per creare un'estrusione solida, mentre in Sketcher ciò apparentemente non era necessario. La logica qui è che lo schizzo è un oggetto singolo e l'estrusione di un oggetto viene trattata come se fosse una polilinea chiusa (in questo caso).

Infine, va sottolineato che, sebbene la creazione di oggetti successivi da schizzi con "vertici aperti" possa funzionare, è "buona pratica" "non averne", così come avere uno "schizzo completamente vincolato" (al contrario di uno schizzo sottovincolato). Il motivo per cui funziona in questo caso è che lo "schizzo" viene creato da un profilo di sformo costruito in modo tale che le estremità dei bordi coincidano senza spazi vuoti. Se si disegna a mano in uno schizzo e si tenta anche di far coincidere le estremità a mano, è praticamente garantito che le estremità non corrisponderanno, ovvero gli spazi vuoti (sebbene non realmente visibili sullo schermo) saranno sufficientemente grandi da impedire al kernel geometrico di considerare i bordi come uniti geometricamente.

Concludendo

Dopo aver completato il tutorial, si ha acquisito una certa familiarità con le funzionalità di base di FreeCAD, insieme ai workbench principali Part e Draft. Si è anche a conoscenza dell'esistenza dell'Ambiente Sketcher, che per molti utenti esperti è l'unico strumento utilizzato per creare profili 2D successivamente utilizzati nelle operazioni di lavorazione di solidi. L'uso degli schizzi è un concetto fondamentale dell'Ambiente PartDesign. Si consiglia di apprendere gli schizzi e l'Ambiente PartDesign se l'obiettivo è la creazione di solidi. Il tutorial gemello Creare una parte semplice con PartDesign crea lo stesso modello di questo tutorial. Se l'obiettivo è la modellazione di edifici, il prossimo studio dovrebbe riguardare gli ambienti Draft e Arch.

Infine, FreeCAD è realizzato da volontari nel loro tempo libero. Se si desiera migliorare ulteriormente le funzionalità di FreeCAD, considerare di contribuire a FreeCAD, ad esempio migliorandone la documentazione.