Basic Part Design Tutorial/de

Dieses Tutorial richtet sich an Anfänger und beschreibt einige, aber nicht alle, Wergzeuge und Techniken des Arbeitsbereichs Part Design. Dem Leser wird dabei Schritt für Schritt erklärt, wie das in der nachfolgenden Abbildung sichtbare Modell mittels Skizzen in FreeCAD erstellt werden kann.

Bevor es losgeht
Für das Tutorial wird empfohlen, zunächst einige der Einstellungen von FreeCAD zu ändern. Wechseln Sie zunächst in den Arbeitsbereich "Part Design" und wählen Sie die Einstellungen unter Bearbeiten > Einstellungen. Im nun erscheinenden Fenster befindet sich links die Grafik Part Design, in der die gesuchten Optionen zu finden sind. Im dortigen Tab Allgemeines sollten alle drei Optionen innerhalb der Gruppe Modelleinstellungen aktiviert werden. Nach Abschluss des Tutorials können diese Änderungen wieder rückgängig gemacht werden. Nach einem Klick auf Anwenden und OK kann es losgehen.

Die Aufgabe
In diesem Tutorial werden Sie den Arbeitsbereich Part Design dazu nutzen, ein dreidimensionales Festkörpermodell des Objektes in der nachfolgenden Zeichnung zu erstellen. Alle dafür notwendigen Maße sind gegeben. Sie beginnen mit der Erstellung eines Kernmodells, das nach und nach um Merkmale erweitert wird. Dieser Merkmale werden durch Skizzen beschrieben und fügen entweder Material zum Festkörpermodell hinzu oder entfernen es. Es werden dabei nicht alle vorhandenen Möglichkeiten des Arbeitsbereichs Part Design genutzt, jedoch ausreichend viele für die weitere Einarbeitung in FreeCAD.

Kernmodell aus einem Block
Beginnend mit einem neuen Dokument und dem gewählten Arbeitsbereich Part Design sollte zunächst eine neue Skizze durch einen Klick auf Skizze erstellen in der linken Combo-Ansicht oder auf das Icon erstellt werden. Es sollte nun ein Dialog erscheinen, in dem die Zeichenebene (hier: YZ) und der Versatz dieser Ebene (hier: 0) gewählt werden. Nach einem Klick auf OK beginnt das Skizzieren. Als nächstes wird das Mehrfachlinienwerkzeug benötigt, um eine grobe Skizze wie in der nachfolgenden Abbildung zu erzeugen. Die Skizze muss nicht perfekt sein, weil die Details im Nachhinein mittels Beschränkungen und Bemaßungen festgelegt werden können. Einige der Beschränkungen wurden möglicherweise bereits automatisch eingefügt, falls die Checkbox Automatische Randbedingungen aktiv war, alle anderen müssen wie folgt selbst festgelegt werden.


 * 1) Wähle die beiden näherungsweise horizontalen Linien per Mausklick aus und klicke auf die Horizontale Beschränkung Constraint Horizontal.svg.
 * 2) Wähle die rechte vertikale Linie aus und klicke auf die Vertikale Beschränkung Constraint Vertical.svg.
 * 3) Falls Start- und Endpunkt der Mehrfachlinie noch nicht verbunden sind, so können diese durch Auswahl und einen Klick auf Koinzidenzbeschränkung Constraint PointOnPoint.svg verbunden werden.
 * 4) Die rechte und die untere Linie sollen dieselbe länge haben, was durch die Gleichheitsbeschränkung Constraint EqualLength.svg ermöglicht wird.
 * 5) Wird nacheinander auf die untere Linie und auf Horizontalen Abstand festlegen Constraint HorizontalDistance.svg geklickt, so wird diese Linie, und damit auch die rechte Linie, bemaßt (hier: 26 mm).
 * 6) Auf demselben Wege soll die obere Linie mit 5 mm bemaßt werden.
 * 7) Werden nun der linke untere Eckpunkt, der rechte obere Eckpunkt und der Nullpunkt ausgewählt und auf Symmetriebeschränkung Constraint Symmetric.svg geklickt, so sind beide Eckpunkt von nun an symmtrisch gegenüber dem Nullpunkt der Skizze.

Die Skizze sollte nun vollständig festgelegt sein, d.h. frei von Freiheitsgraden sein, was an der Meldung Vollständig eingeschränkte Skizze auf der linken Seite erkannt werden kann. Falls alles richtig gemacht wurde, sieht die Skizze nun wie in der nachfolgenden Abbildung aus. In der Combo-Ansicht kann nun auf Schließen geklickt werden, um die Bearbeitung der Skizze zu beenden. Mit einem Klick auf Block erscheint links ein Menü mit Abfragen bezüglich der Eigenschaften des Blocks. In diesem Fall soll der Block eine Länge von 53 mm haben und symmetrisch zur Zeichenebene sein. Letzteres bringt Vorteile beim Einfügen von Merkmalen und kann durch Aktivieren der Checkbox Symmetrisch zu einer Ebene erreicht werden. Damit ist das Kernmodell fertig und wird im Folgenden nur noch um Merkmale ergänzt.

Merkmale mit Taschen und externer Geometrie
Mit der Maus oder dem Ansicht-Menü kann das Modell gedreht werden, um auch die Rückseite zu sehen. Auf dieser Rückseite muss nun eine neue Skizze erstellt werden. After the face is selected, click on the New sketch icon in the toolbar or from the Part Design menu and that will map our next sketch to the back face of the part. Now select rectangle tool and place a rectangle on the rear face of the part in a similar fashion as shown below. Now following the steps listed, constrain the sketch.

Select that point you just made available with the External geometry tool and then select the upper right vertex of the rectangle and click on the coincident constraint. At this point the sketch should be fully constrained and look like the next image. Once that is done, click OK in the Combo View Sketch edit dialog, then select Pocket tool from the toolbar or Part Design menu. Using this tool is the opposite of the Pad tool. As the Pad tool adds material to the part, the Pocket tool removes material from the part. Both operations are called features. In this Pocket operation we want to select Through all from the type pulldown-menu and then click OK.
 * 1) Select one of the horizontal lines apply a horizontal distance constraint and a value of 5 mm.
 * 2) Select one of the vertical lines and give it a vertical distance constraint and a value of 11 mm.
 * 3) Use Sketcher_External.svg External geometry tool and select the upper right vertex of the face and click it so you are provided a point from the external geometry to link our sketch to.

For the next operation, make sure that “Pocket” is selected in the Model tree view and once done, click on the Mirror feature on the toolbar or from the Part Design menu. In the Mirror dialog in the Combo View, select Horizontal sketch axis from the Plane pulldown menu. Then click OK. The Mirror feature works in this way because the base feature of our model was Padded both ways from the horizontal plane in the first operation with the base sketch. If all has gone well, you should now have a part that looks like the image below after you orbit it around to the front.

Features with pad and external geometry
After taking a look, orbit back around and once again select the back face of the part and select that face to map the next sketch to. Select New sketch and make a new rectangle in the manner similar to what is shown below in the next image. Then proceed to add dimensional constraints to the rectangle.

Now selecting the upper left vertex of the rectangle and the external geometry point, click on the coincident constraint to fully constrain the sketch. Next we will click on the Pad feature and in the Pad dialog in the Combo View we want a length of 26 mm leaving the type as Dimension and then placing a check on the Reversed checkbox. Using the Reversed checkbox will cause the Pad to go into the part instead of away from the part. This operation provides with the following result. Once again use the Mirror feature to get the second pad. First ensure that created Pad is selected in the tree view, then click on Mirror in the toolbar of select it from the Part Design menu. We will repete the operation we did for Pocket above and select Horizontal sketch axis from the Plane pulldown menu.
 * 1) Select a horizontal line and apply a horizontal distance constraint with a value of 16.7.
 * 2) Select a vertical line and apply a vertical distance constraint of 7 mm
 * 3) Using the External geometry tool, select the upper left vertex of the part face.

Feature with pocket and external geometry
At this point orbiting the part around to the front, we can see that our part is now starting to look like the part in the dimensioned drawing at the beginning of this tutorial. Once you have the view of the front, click on the sloped face with your mouse to select the face we will use for the next sketch. Here we will use the rectangle tool and place a rectangle in our sketch and once having done so, apply the following constraints.

Now using the dimensions from the drawing, apply the following constraints.
 * 1) Select a horizontal line and a vertical line, and after both are selected, click on the Equals constraint.
 * 2) Select either a horizontal or vertical line and apply a corresponding horizontal or vertical distance constraint with a value of 17 mm
 * 3) Using the External geometry tool, select the top right vertex as shown in the image below.


 * 1) Select the external geometry point and the upper right vertex of the now square sketch and apply a horizontal distance constraint of 7 mm
 * 2) Select the external geometry point and the upper right vertex of the now square sketch and apply a vertical constraint of 11 mm

The result should be as follows. At this point if we were to simply Pocket this sketch, the resulting hole would be perpendicular to the sloped face that it is mapped to, and this is not what we want. We want the hole to be perpendicular to the back face, but it's projected dimensions are not the 17 mm x 17 mm dimensions that are given in the drawing. Now we could do the math and calculate the dimensions needed, or we can use the tools provided in FreeCAD to make that projection for us. To do that, we are going to create a small Pad feature from the sketch we just made as a helper. We will use the External geometry tool to project the points of the base of that helper Pad on to the back face where we will place our final sketch that will pocket the hole through to finish the model.

So first, after clicking OK and closing the Sketch edit dialog, select Pad and provide a distance of 1 mm. Click OK and you should see the following result. Next we will orbit back around to see the back face of the part once again and select the back face to map the final sketch to. Select New sketch from the toolbar or Part Design menu. Now in sketch edit mode, we will orbit back around to the front so we can see two perpendicular edges of the Pad we made in the last operation. Using the External geometry tool, select the connected horizontal and vertical edges at the base of the Pad with the External geometry tool. The image below shows the base edges to be selected with the External geometry tool. Now orbiting around to the back face, or alternatively double clicking on the active sketch in the Model tree view, you will see the two external geometry lines that we provided from the front of the model. Make a rectangle and using the coincident constraint, do the following.


 * 1) Select the upper left vertex of the rectangle and the upper left point of the external geometry and click on the coincident constraint.
 * 2) Click on the lower right vertex of the rectangle and the lower right point of the external geometry and click on the coincident constraint.

And we should end up with this. For the final step in this tutorial, we will select the Pocket feature from the toolbar or from the Part Design menu and from the Type pulldown select Through all. Click OK, and with that action, this tutorial and your model are complete.

Additional Resources
Accompanying video coming soon