Creating a simple part with PartDesign/fr



Ce tutoriel a pour but d'expliquer aux débutants découvrant Freecad, quelques fonctions de base à travers un exemple. Après avoir découvert quelques notions de base dans la Documentation pour utilisateurs, vous pouvez maintenant dessiner pas à pas une première pièce.

Nous allons voir dans ce tutoriel notamment:


 * Utiliser l'atelier Part Design, traçage de l'esquisse.
 * Utiliser les fonctions Pad et Pocket.
 * Changer couleur et transparence.
 * Déplacer manuellement la pièce.
 * Afficher des cotes indicatives dans l'esquisse.
 * Faire varier une ou plusieurs dimensions.
 * Utiliser la fonction géométrie extérieure et utiliser un plan repère pour centrer le trou.

Utiliser l'atelier Part Design, traçage de l'esquisse
Créez un nouveau document et basculez vers l' à l'aide du sélecteur d'atelier (identifié 6 dans l'image liée) ou via le menu Affichage → Atelier. FreeCAD doit démarrer avec les icônes au dessus, la vue combinée à gauche et la vue 3D à droite.

Créer un corps :

Cliquez sur Créer un corps. Un corps (ou body) est un conteneur où sont rangées de façon séquentielle les fonctions de Part Design. Il contient ses propres références d'axes et de plans. Il doit être surligné en bleu, cela signifie qu'il est actif, c'est à dire que l'on peut éditer des formes. Si ce n'est pas le cas, double-cliquez dessus. Profitons en pour le renommer. The newly created active Body with its content expanded. The Origin is greyed out, which indicates that its content is not visible in the 3D view. You can make Origin's content visible in the 3D view by selecting Origin and pressing the spacebar on your keyboard. Origin will now show black in the tree. Press the spacebar again to hide its content in the 3D view. Click again on the arrow or plus sign in front of Origin to collapse its content in the Model tree. Before we continue, let's take the opportunity to rename the Body.

Renommer le body:

Dans l'arborescence Modèle, cliquez dessus avec le bouton droit. Sélectionnez Renommer et donnez un nom, par exemple "Body pièce1" puis valider.

Créer un sketch:

Nous allons maintenant dessiner l'esquisse (ou sketch) qui possède la forme générale de la pièce. Une esquisse est un schéma qui décrit une forme à appliquer à une fonction afin de produire une forme. Soit une forme "positive" ou "additive": un bossage (ou pad) par exemple, ou une forme "négative" ou "soustractive": un creux (ou poche - pocket) par exemple.

Ici, comme la forme générale de la pièce est régulière suivant l'axe des Y, nous allons faire un Pad suivant cet axe, une extrusion d'une forme.

Cliquez sur Nouvelle esquisse. La vue combinée bascule maintenant sur l'onglet Tâches et affiche le dialogue Sélectionner une fonction. Ce dialogue demande la sélection d'un plan sur lequel appliquer notre esquisse, et liste les plans disponibles. Choisissez XZ_Plane (Plan de base) et appuyez sur. L'interface change alors, c'est à présent l'atelier "Sketcher" qui prend le relais. Nous nous retrouvons sur le plan XZ du body pour tracer l'esquisse.

Pour faciliter le dessin, vérifiez à gauche dans "Modifier les contrôles" les options choisies:
 * Afficher la grille : coché
 * Taille de la grille :10 mm
 * Contraintes auto : coché

Nous allons dessiner l'esquisse suivante:



Commençons les premiers segments:

Choisissez l'outil Ligne. Cliquez sur le point d'origine (assurez-vous de voir apparaître un point rouge à droite du curseur) et faites le second clic sur l'axe des X à environ 10 cases vers la droite, soit environ 100 mm. Si le segment ne fait pas exactement 100 mm à ce stade, ce n'est pas grave, nous allons par la suite donner une cote fixe qui va contraindre cette longueur.

Faites de même pour les autres segments, essayez de viser les points que vous avez créés qui doivent s'éclairer en jaune. Ce qui signifie que ces points seront coïncidents. Vous devriez obtenir à peu près ceci:



Remarquez les petites lignes rouges au dessus et à coté des segments que vous avez tracés: il s'agit de contraintes d'horizontalité et de verticalité. Vos lignes sont forcées à rester soit horizontales, soit verticales. Remarquez également le symbole en forme d'un petit arc à gauche: il signifie que le point est fixé sur l'axe des Z.

Saisissez maintenant différents segments avec le bouton gauche de la souris et tout en gardant le bouton gauche enfoncé, essayez de les déplacer: certains sont libres d'autres non.

Appliquer des contraintes:

En haut de la boite combinée, sous l'onglet Tâches, on peut lire le nombre de degrés de liberté des éléments déjà dessinés: il doit être d'environ 6, l'objectif des contraintes est d'arriver à 0.

Le segment incliné doit être libre actuellement de tourner: nous allons lui donner une contrainte d'angle pour le fixer.

Cliquez dessus, puis le segment du bas ; une fois sélectionnés, ces segments doivent être verts ; puis cliquez sur l’icône Angle Interne.



Entrez la valeur de 30°. Les deux segments ont un angle fixe désormais. La contrainte a été créée tout à gauche de l'esquisse ; à l'aide de la souris, déplacez cette contrainte à l'intérieur du profil.

Nous allons maintenant contraindre le segment du bas avec une cote: Cliquez dessus puis cliquez sur Distance horizontale.

Donnez la valeur de 100mm. Le segment vertical à droite s'aligne exactement avec le quadrillage de 10 cases. Logique, puisque un carreau fait 10mm!

Donnons la hauteur générale à la pièce en sélectionnant le point le plus haut à gauche et l'origine. Cliquez sur Distance verticale, entrez 50mm.

Procédez de même pour la longueur horizontale de la pente avec comme cote 50mm également.

Déplacez les cotations à l’extérieur de la pièce pour une meilleure visibilité. Vous devriez arriver à quelque chose comme ça:



Remarquez le nombre de degrés de liberté est passé à 2. Il s'agit des extrémités restées encore ouvertes.

Dessin de l'arc de cercle:

Cliquez sur Arc, positionnez le centre à environ x=80 y=30. puis cliquez sur le premier point de départ de l'arc qui correspond à la fin du segment en haut puis la fin de l'arc avec l'autre segment (les points doivent s'éclairer en jaune).

Donnons lui une contrainte de rayon: cliquez dessus, puis Rayon ensuite donnez une valeur de 20mm.

Indiquons maintenant que les départ de l'arc soient tangent avec les segments: cliquez sur l'arc, puis le segment du haut, puis Tangente. Un message Substitution de contrainte s'affiche, validez. Procédez de même pour la contrainte de tangence l'autre coté de l'arc.

Nous avons procédé en deux étapes pour réaliser l'esquisse, mais nous aurions pu aussi dessiner complètement l'esquisse avant de la contraindre entièrement.

Esquisse complètement contrainte:

Si vous avez bien travaillé, vous devriez obtenir ceci:



L'esquisse est devenue verte, ce qui signifie qu'elle est entièrement contrainte. Il n'y a plus aucune ambiguïté, tout est parfaitement défini. Ceci est confirmé par le message du solveur en haut à gauche. Remarquez également que le centre de l'arc a légèrement bougé, en effet en donnant ces trois dernières contraintes, FreeCAD a calculé la vraie position du centre.

Si votre esquisse n'est pas encore verte, un ou plusieurs points ne sont pas coïncidents (2 points sont superposés mais non coïncidents). Faite une petite fenêtre (fenêtre de capture) autour d'un point, et cliquez sur Coïncident. Remarque: ne confondez pas la contrainte de coïncidence avec le point d'esquisse; alors que leurs icônes sont très similaires, ce dernier a une icône plus grande; il ajoute un point dans l'esquisse.

Procédez de la même manière avec tous les points.

Si votre esquisse n'est toujours pas verte, vérifiez que tous les segments (sauf le segment incliné) aient une contrainte soit Horizontal, soit  Vertical, rajoutez la éventuellement.

Utiliser les fonctions Pad et Pocket
Cliquez sur dans l'onglet Tâches, en haut à gauche. Nous quittons alors l'atelier Sketcher automatiquement, et l'atelier Part Design est de nouveau activé. La vue combinée bascule sur l'onglet Modèle. Si vous aviez laissé votre Body pièce1 déroulé, vous verrez un nouvel élément Sketch sous Origin, et imbriqué sous le corps.

À ce point, il serait bon de sauvegarder notre document. Donnez-lui un nom (par ex. "tutoriel1", ou tout autre nom qui vous convienne). Il est recommandé de sauvegarder votre document souvent, par exemple après avoir terminé une esquisse ou ajouté une fonction.

Cliquez sur Vue axonométrique puis sur  Tout afficher, ce qui donne une vue en 3D isométrique centrée.

Cliquez sur Protrusion, appliquez une longueur de 30 mm ; cochez la case Inversé pour inverser la direction de protrusion. Cliquez sur, la forme est réalisée. Dans l'arborescence Modèle, un élément Pad (que nous appellons une fonction) prend la place de Sketch. En fait, il a englobé Sketch, puisqu'il est basé sur l'esquisse ; cliquez sur la flèche ou le signe plus devant Pad pour dérouler son contenu, et l'esquisse Sketch sera révélée au-dessous. Elle a aussi été automatiquement masquée (son étiquette est grisée).

Notez que la forme créée est un solide plein.



Création du trou:

Cliquez sur la face supérieure (carrée) de la pièce et cliquez sur l’icône créer un nouveau sketch. FreeCAD crée une nouvelle esquisse rattachée à cette face. Nous sommes donc sur un plan parallèle au plan absolu XY, mais décalé en hauteur de la hauteur de la pièce c'est à dire 50 mm.

Vous pouvez orienter la vue 3D en une vue axonométrique ou rester en vue de dessus. À tout moment, vous pouvez revenir à une vue d'esquisse (orientée de face par rapport au plan d'esquisse) à l'aide de l'icône Vue de l'esquisse.

Notez que les origines de cette nouvelle esquisse sont celles du body. Elles peuvent être différentes, mais ici, sont confondues avec les origines absolues.

Avec l'outil Circle cliquez à peu près au centre de la face et faites un cercle de n'importe quel rayon.

Sélectionnez le cercle puis créez une contrainte radiale, entrez une valeur de 5 mm.

Sélectionnez le centre du cercle puis créez une contrainte fixe ; double-cliquez sur la cote horizontale entrez -65 mm (ici nous indiquons une position par rapport à l'origine de l'esquisse). Faites de même pour la cote verticale (-15 mm). Le cercle prend sa bonne position et l'esquisse devient être verte, ce qui indique qu'elle est complètement contrainte :



Fermez l'esquisse ; dans l'arborescence Modèle, un nouvel objet Sketch001 est apparu sous Pad. Avec Sketch001 toujours sélectionné, cliquez sur Cavité.

Cavité ("Pocket" en anglais) est une fonction dite "soustractive", elle enlève de la matière à notre pièce, ici sous forme de cylindre puisque l'esquisse est un cercle. Indiquez "à travers tout" pour traverser complètement la pièce puis appuyez sur pour valider. Dans l'arborescence Modèle, un nouvel élément nommé Pocket apparaît au bas de Body pièce1, et s'empare de Sketch001.

Changer couleur et transparence
Il est possible de changer la couleur de la pièce, c'est souvent utile pour distinguer une pièce parmi d'autres. La transparence de la pièce peut être aussi modifiée, ce qui est pratique pour visualiser les formes internes.

Sélectionnez le body et allez dans la partie inférieure de l'affichage de gauche, sélectionnez l'onglet Vue, cliquez sur le carré gris de "Shape Color" et sélectionnez une autre couleur pour la "matière" de la pièce. Ensuite changez la valeur de Transparency (transparence), avec par exemple 50 et validez avec (0=totalement opaque,100= totalement transparent).

Le trou est désormais visible à l’intérieur de la pièce. C'est souvent utile pour voir les faces cachées ou internes du modèle.

Vous pouvez aussi faire varier "Line Color" et "Line Width" pour changer l'épaisseur des traits et leur couleur du contour de la pièce.

Déplacer manuellement la pièce
Allez dans le menu Affichage et sélectionnez Affichage des axes de coordonnées. Il s'agit des axes absolus (origines machine). Vous devriez voir dans la vue 3D, les 3 axes X, Y, Z de couleurs différentes. Ce repère va nous aider à nous orienter dans l'espace. Ce repère est fixe et immuable, c'est soit la vue qui tourne, soit l'objet qui tourne dans cet espace.

Sélectionnez le Body, dans la partie inférieure de la vue combinée à gauche, vous pouvez voir ceci:



Cliquez sur les trois petits points (s'ils n'apparaissent pas, cliquez sur le champ Placement), cela ouvre une nouvelle boite dans l'onglet Tâches. A l'aide des flèches vous pouvez faire varier la position et les angles de la pièce. C'est en fait la position du body (donc son origine) qui bouge dans l'espace, l'orientation de la vue 3D ne change pas.

Autre méthode: dans la vue combo, sélectionnez le Body et cliquez sur le bouton droit de la souris: cliquez sur "transformer". Une vue comme celle ci apparaît:



Maintenez et faites glisser les cônes le long des axes et les sphères pour bouger la pièce (le body) dans tous les sens.

Validez. Puis remettez angles et coordonnées à 0.

Afficher des cotes indicatives dans l'esquisse
Il peut être utile de connaître des dimensions de certaines parties du sketch, issues du calcul interne de FreeCAD. On peut s'en servir juste pour contrôle, ou les utiliser par la suite pour paramétrer d'autres dimensions par exemple.

Double cliquez sur le premier sketch, puis cliquez sur Basculement de contrainte. À partir de maintenant, on peut créer des cotes indicatives plutôt que des contraintes dimensionnelles : elles seront bleues et n'auront pas d'influence sur les formes du sketch d’où elles sont issues, elles sont calculées automatiquement.

Vous pouvez afficher ces cotes par exemple:



On constate que l'arrondi a bien une longueur de 20, car tangent avec les faces.

On peut voir également que FreeCAD calcule la face de gauche (50-50xTAN 30°), ainsi que la cote de distance de l'axe de l'arc avec l'origine.

Faire varier une ou plusieurs dimensions
En cours de modélisation, on peut faire varier les cotes du modèle. C'est très simple, pour l'épaisseur de la pièce double cliquez sur Pad, puis entrez une nouvelle valeur, 40 mm par exemple. Dans la partie basse de la vue combo, on peut changer cette valeur également. Validez, la forme de l'objet a changé.

Faites de même pour la longueur totale de la pièce: double cliquez sur Sketch, puis double cliquez sur la cote de 100, donnez-lui 110 mm puis validez.

On constate que la pièce à grossi, mais le trou n'est plus centré au milieu de la face de dessus car il a été localisé dans le référentiel du corps actif (le body). Ce qui ne correspond pas forcement à ce que l'on voudrait, le trou devrait rester au centre, quelques soit la dimension de la face.

Centrer le trou
Première méthode à l'aide de la géométrie externe.

Reprenez le sketch du trou, passez en vue 3D et effacez ses 2 contraintes dimensionnelles en X et Y.

Puis cliquez sur Géométrie externe.

Nous allons maintenant créer deux segments dans le sketch, mais issus d'une forme (ou fonction) externe à celui ci et précédemment définie: celle du Pad.

Cliquez sur une arête sur le dessus de la pièce et qui est en travers. Par exemple coté pente.

Il doit apparaître maintenant un segment violet à la place de cette arrête. Faites de même pour l'autre arrête coté arrondi.

On peut maintenant se servir de ces segments (et surtout les points des extrémités) pour centrer le cercle, il faut cependant rajouter encore deux segments de construction: par exemple les diagonales.

Cliquez sur Mode Construction, nous passons en mode lignes de construction: les segments seront en bleu et ne seront pas des arrêtes sur la pièce. Ils vont permettre d'accrocher le centre du cercle. Créez les diagonales de la même manière que vous avez dessiné les premiers segments. Assurez vous que tous les points soient coïncidents.

Sélectionnez ensuite le centre du cercle, puis les deux diagonales bleues et cliquez sur Point sur objet, le cercle doit se centrer à l'intersection des diagonales, c'est dire au centre de la face. L'esquisse doit être verte, complètement contrainte (c'est indispensable). Remarquez qu'à part le rayon du cercle, il n'est donc plus nécessaire de donner une valeur numérique comme contrainte.



Quittez le sketch, on constate que le cercle s'est bien centré. (la fonction pocket n'a pas été effacée, mais modifiée). Si vous changez à nouveau les dimensions de la pièce, l'épaisseur ou la longueur, le cercle restera centré sur la face.

Se passer de lignes de construction:

Il est souvent possible d'éviter de créer des lignes de construction. Vous pouvez reprendre le sketch, effacer les diagonales et utiliser la contrainte Symétrie entre les deux sommets opposés des segments de géométrie externe et le centre du cercle (sélectionnez les points dans cet ordre):



Nous obtenons exactement le même résultat pour la position du trou. En fait, grâce aux contraintes disponibles dans l’atelier Sketcher, il existe de nombreuses méthodes possibles. Cet exemple montre qu'il est souvent préférable de choisir la méthode la plus simple, limitant ainsi le nombre d'objets créés ainsi que les erreurs qui pourraient en découler.

Deuxième méthode à l'aide d'un plan de référence.

Voici une autre méthode, plus rapide qui est possible depuis la version 0.17: l'utilisation d'un plan de référence et son attachement (ou dépendance).

Commencez par effacer le la fonction "Pocket" ainsi que le sketch du trou. Sélectionnez la face du dessus et cliquez sur Point de référence : crée un point de référence dans le corps actif. Le mode d'attachement choisi doit être "centre de masse".

Comme la face est rectangulaire, son centre de masse correspond au centre de ses diagonales. Validez, un point de référence est crée. Sélectionnez encore la face du dessus et tout en appuyant sur la touche CTRL, sélectionnez dans l'arborescence Modèle le point que vous venez de créer, relâchez CTRL et cliquez sur Plan de référence. Un plan de référence est crée avec comme origine le point. Cliquez sur OK.

Il est désormais très facile de centrer le cercle! Sélectionnez dans l'arborescence Modèle ou sur la vue 3D le plan que vous avez crée, et cliquez sur Créer une esquisse, un sketch se crée avec comme origine, l'origine du plan. Il suffit alors de dessiner le cercle de 5mm de rayon sur cette origine, puis validez (le sketch doit être vert impérativement).

Vous obtenez avec "Pocket", comme créé précédemment, le trou et toujours centré.



Ce tutoriel est terminé, enregistrez ce fichier, vous pouvez vous amuser à explorer diverses fonctions. Changez d'autres cotes, faites d'autres formes, placez d'autre trous sur les autres faces, c'est en se trompant que l'on progresse!

Vous pouvez aussi continuer avec cet autre tutoriel d'une pièce un peu plus compliquée:

Basic Part Design Tutorial 017/fr