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 v0.17, dessin du "sketch".
 * 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 v0.17, dessin du "sketch"
Créez un nouveau document et sélectionnez l'atelier Part Design. Freecad doit démarrer avec les icônes au dessus, la vue combinée à gauche et la vue 3D à droite.

Créer un corps de pièce:

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.

Renommer le body:

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. FreeCAD propose alors d'appliquer cette esquisse sur un plan du Body, choisissez le plan XZ et validez. L'atelier vient de changer, c'est à présent l'atelier "Esquisse" qui prend le relais. Nous nous retrouvons sur le plan XZ du body pour dessiner 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.

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 la boite combinée, en haut à gauche, l'atelier Part Design est de nouveau activé.

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

Cliquez sur Protrusion, donnez longueur = 30mm ; cochez la case Inversé pour inverser la direction de protrusion. Cliquez sur OK, la forme est réalisée.

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 activer une vue en 3D ou rester en vue de dessus.

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 Radius, entrez la valeur 5 mm.

Sélectionnez le centre du cercle puis Fixe, double cliquez sur la cote des X entrez -65mm (ici nous indiquons une position par rapport à l'origine du sketch). Faites de même pour la cote en Y (-15mm). Le cercle prend sa bonne position et l'esquisse doit être verte, elle est complètement contrainte:



Fermez l'esquisse et cliquez sur Cavité.

Cavité ou "Pocket" est une fonction dite "soustrative", elle enlève de la matière à notre pièce, ici un cylindre puisque l'esquisse est un cercle. Indiquez "à travers tout" pour traverser complètement la pièce. Validez.

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.

Select the Body, in the lower part of the combined view on the left, you can see this:



Click on the three small dots (if they don't appear, click on the Placement field), this opens a new dialog in the Tasks panel. Using the arrows you can vary the position and angles of the part. It is actually the position of the body (so its origin) that moves in space, the orientation of the 3D view does not change.

Another method: in the combo view, select the Body and click on the right button of the mouse, then select Transform. A view like this appears:



Hold and drag the cones along the axes or the spheres to move the piece (the body) in all directions.

Validate. Then reset angles and coordinates to 0.

Displaying reference dimensions in the sketch
It may be useful to know the dimensions of some parts of the sketch, from the internal calculation of FreeCAD. It can be used just for reference, or use them later to set other dimensions for example.

Double click on the first sketch, then click on Toggle Constraint. From now on, we can create reference dimensions rather than dimensional constraints: they will be blue and will have no influence on the shapes of the sketch from which they come, they are calculated automatically.

You can display these dimensions for example:



We can see for example that the arc has a length of 20 since it's tangent with the edges.

We can also see that FreeCAD calculates the left face (50-50xTAN 30 °), as well as the distance dimension of the axis of the arc with the origin.

Editing one or more dimensions
During modeling, you can vary the dimensions of the model. It's very simple: for the thickness of the piece, double-click Pad, then enter a new value, 40mm for example. In the lower part of the combo view, you can change this value as well. Validate, the shape of the object has changed.

Do the same for the total length of the piece: double-click on Sketch, then double-click on the 100 mm dimensional constraint, change it to 110 mm then validate.

We can see that the piece was enlarged, but the hole is no longer centered in the middle of the top face. That's because it has been constrained to the sketch origin. Which does not necessarily correspond to what one would like, the hole should remain in the center, whatever the size of the face.

Center the hole
First method using external geometry.

Edit again the sketch of the hole and erase its horizontal and vertical distance constraints.

Then click on External Geometry.

We will now create two lines in the sketch, but extracted from a shape (or feature) external to this one and previously defined: that of the Pad.

Click on a vertical edge at the top of the part. For example, the edge slope side.

A new magenta line will appear above the edge. Repeat for the other edge, on the rounded side.

We can now use these lines (and especially their end points) to centre the circle, however we must add two construction lines: for example the diagonals.

Click on Construction Mode, we switch to construction mode: the lines will be blue and will be discarded outside of the sketch editing mode. They will allow to fix the center of the circle. Create the diagonals in the same way that you drew the first lines. Make sure all points are coincident.

Then select the center of the circle, then the two blue diagonal lines and click on Point on object, the circle must be centred at the intersection of the diagonals, that is at the center of the face. The sketch must be green, completely constrained (it is essential). Note that besides the radius of the circle, it is no longer necessary to create dimensional constraints.



Leave the sketch, we see that the circle is well centred. (The pocket feature was not deleted, but modified). If you change the dimensions of the part again, the thickness or the length, the circle will remain centered on the face.

Avoid construction lines:

It is often possible to avoid creating construction lines. You can edit the sketch again, erase the construction lines and use a Symmetric constraint between the two opposite vertices of the external geometry lines and the centre of the circle (select points in this order):



We get exactly the same resultat for the position of the hole. In fact, thanks to the constraints available in the Sketcher workbench, there are many possible methods. This example shows that it is often better to choose the simplest method, thus limiting the number of objects created as well as the errors that might result.

Second method using a datum plane.

Here is another, faster method that is possible since version 0.17: the use of a datum plane and its attachment.

Start by erasing the "Pocket" function as well as the sketch of the hole. Select the top face and click Datum point: create a datum point in the active body. The attachment mode chosen must be "Center of mass".

As the face is rectangular, its center of mass corresponds to the center of its diagonals. Validate, and a datum point is created. Select the top face again and while holding down the CTRL key, select the point you just created in the Model tree, release CTRL and click Datum plane. A reference plane is created with the origin of the point. Click OK.

It is now very easy to center the circle! Select from the Model tree or in the 3D view the plane you created, and click on Create a sketch, a sketch is created with as origin, the origin of the plane. Then just trace the 5 mm radius circle on this origin, then validate (the sketch must be green imperatively).

You get with "Pocket", as created previously, the hole and it will always be centered.



This tutorial is completed, save this file, you can have fun exploring various features. Change other dimensions, make other shapes, put other holes on other faces, it is when making mistakes that we progress!

You can also continue with this other tutorial of a slightly more complicated part:

Basic Part Design Tutorial 017