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.

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:

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