Tutoriel création de vis

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Base ExampleCommandModel.png Tutoriel
Thème
Modelisation
Niveau
Avancé
Temps d'exécution estimé
Auteur
DeepSOIC, Murdic
Version de FreeCAD
0.14 ou plus (dépends de la methode)
Fichier(s) exemple(s)


Voir aussi https://www.freecadweb.org/wiki/Sandbox:Fasteners qui est pour l'instant un Sandbox en rapport avec le Addon Fasteners

Introduction

Ce tutoriel est un ensemble de techniques pour modéliser un filetage avec FreeCAD.

La modélisation de filets n'est pas recommandée car elle surcharge le noyau de modélisation. Les formes filetées prennent beaucoup de mémoire, et un seul filetage dans un projet FreeCAD peut faire exploser la taille du fichier. Toutefois, il est des situations où il est essentiel de modéliser un filetage dans le détail, et c'est l'objet de ce tutoriel.

Méthode 0. Récupération depuis une bibliothèques d'objets

La réutilisation de modèles créés par d'autres est facile et rapide. Regardez Macro BOLTS, qui est une interface pour l'insertion de pièces standards à partir de la bibliothèque BOLTS.

Méthode 1. Utilisation de macros.

Il y a une fameuse macro Screw Maker, écrite par ulrich1a, et un Atelier Visserie complet écrit par shaise (lien vers GitHub). Ces derniers ont des options pour générer des filets. Ils ciblent les filets de profil standard (triangulaire ou approchant).

Méthode 2. Tricher en empilant des disques.

C'est une très bonne méthode de visualisation des filets, tout en gardant une géométrie simple.

L'idée est de créer un filetage non hélicoïdal (qui est juste une révolution d'un profil en dent de scie, ou un empilement de disques chanfreinés). Un filetage factice de ce type est difficile à distinguer d'un vrai filetage hélicoïdal au premier abord. Cela peut également marcher pour de l'analyse de résistance de matériaux. Par contre, pour de l'impression 3D, cela ne fonctionnera pas.

Thread-stack-vs-proper.png

Méthode 3. Balayage d'un profil vertical.

Idée

Cette idée est assez simple: dessiner le profil du filetage, et le balayer le long d'une hélice. Lors du balayage, assurez vous de cocher les boites de dialogues Solide et Frenet. Solide est la clé pour permettre de opérations d'union ou de soustraction. Frenet empêchera le profil de se tordre (plus d'info à ce sujet est disponible dans la documentation sur le Balayage).

Cela génère le filet du filetage, sans la barre ou le trou. Pour faire le filetage sur une barre ou dans un trou, il faudra utiliser unir ou soustraire ce filet avec un cylindre. D'autres opérations booléennes seront nécessaire pour façonner le bout du filet laissé brut.

Création d'un filer par balayage sur un profil vertical. 1 - le profil (un sketch). 2 - chemin de balayage (Hélice). 3 - résultat du balayage (Balayage)

Les clés du succès

Thread-by-vertical-profile-rule1.png

Règle 1. le balayage ne doit pas s'intersecter lui même. Un balayage qui s'intersecte n'est pas un solide valide. Les tentatives de fusion ou de soustraction échoueront très certainement. Cependant, pour de l'impression 3D ou des besoins de visualisation, il peut être suffisant de laisser le filet et le cylindre non fusionné (s'intersectant).

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Règle 2. Rappelez vous que dans FreeCAD, l'hélice est imprécise. Ainsi, un cylindre créé pour se superposer précieusement avec un filet risquera de ne pas fusionner avec ce dernier. En général, évitez les géométrie coïncidente avec les éléments d'un balayage, comme les face tangentes, les arrêtes tangentes à des faces auxquelles elles ne sont pas connectées, les arrêtes coïncidentes et tangentes, etc...

Astuce 1. Le rayon d'une hélice n'influe pas (à moins que l'hélice ne soit conique). Tout ce qui compte est le pas et la hauteur de l'hélice. Cela implique qu'il est possible d'utiliser une hélice générique pour fabriquer de nombreux filetages de même pas mais de diamètre différent.

Astuce 2. Gardez l'hélice courte (avec peu de tours). Les longs filetages ont tendance à faire échouer les opérations booléennes. Pensez plutôt à empiler des filetages courts pour en faire un long en utilisant Draft Array si vous rencontrez ce genre de situation problématique.

Avantages et inconvénients

+ Une manière très naturelle de faire des filetages

+ Facile à comprendre

+ Pas de problème lors de la génération de mesh contrairement à la méthode 4

- à cause de l'invalidité des balayage qui s'intersectent, il est quasi impossible de générer un filet uniforme (c'est à dire, sans face cylindrique sur les face internes ou externes du filetage).

- Des opérations booléennes sont nécessaires pour avoir des résultats probants. Elles sont longues et échouent souvent.

- Les filetages avec beaucoup de tours sont problématiques

Méthode 4. Balayage d'un profil horizontal

Idée

L'idée est de balayer un profil horizontal le long d'une hélice. Le problème principal est de déterminer quel profil utiliser pour obtenir un filetage.

Thread-by-horz-profile.png

Si on utilise un cercle en guise de profil horizontal (le cercle doit être décentré par rapport à son origine, ce décentrement définissant la profondeur du filetage), le profil du filetage sera sinusoïdal.

Pour obtenir un profil standard en dent de scie, une paire de spirale d’Archimède doivent être fusionnées. La figure résultante est une forme cardioïde, qui est difficilement différentiable d'un cercle quand la profondeur du filet est faible comparée à son diamètre (c'est pourquoi un filetage "épais" est présenté sur la figure ci dessus).

Génération du profil

Se représenter ce que doit être le profil horizontal pour obtenir un profil vertical n'est pas facile. Dans les cas simples comme les filets triangulaires ou trapézoïdale, cela peut être fait manuellement. Autrement, Il peuvent être créé en fabricant un filetage court avec la méthode 3, et en récupérant une tranche de ce dernier en faisant une intersection entre le plan horizontal et le filet.

Profil pour un filetage triangulaire
  1. Créer une spirale (d’Archimède) dans le plan XY.
    1. fixer le nombre de tours est a 0.5,
    2. fixer le rayon du rayon interne du filetage (le rayon externe sera ce dernier plus la profondeur de coupe)
    3. fixer et croissance pour doubler la profondeur de coupe du filet.
  2. Part Mirror la spirale contre XY plan
  3. Part Union la spirale et le miroir pour obtenir un filet fermé, en forme de coeur.

Terminé!

Profil pour une section quelconque

Thread-by-horz-profile-profileMake.png

  1. faire un profil de coupe (vertical). Assurez-vous que la hauteur de l'esquisse correspond à la hauteur du filet dont vous avez besoin.
  2. fabriquer une hélice1 de hauteur identique au pas et le pas identique au pas du filetage et dont le rayon d’hélice est égal à 0,42 * diamètre nominal du filetage.
  3. Balayez le profil coupé le long de l'hélice1. Définissez make solid et frenet à true.
  4. Faites un cercle de rayon nominal du filetage dans le plan x-y.
  5. Faites un profil à partir du cercle. (Part-workbench: utilitaire avancé pour créer des formes, ou Draft Upgrade puis MakeFace = true)
  6. couper le profil avec le profil de balayage
  7. faire un clone à partir de la coupe (Draft workbench)
  8. Rétrograder le clone pour obtenir un filet. (Draft workbench) Ce filet est le profil horizontal nécessaire à cette méthode.
  9. Faites une hélice avec un rayon de rayon nominal du filet et un pas du filet et la hauteur du filet requis.
  10. Passez le filet le long de l’hélice. Réglez solide et frenet sur true.

Vous avez terminé.

Credit: pas à pas tiré d'un post sur le forum par Ulrich1a, légèrement modifié.

Ces étapes sont aussi visibles dans cette vidéo de Gaurav Prabhudesai: http://www.youtube.com/watch?v=fxKxSOGbDYs

Pours et contres

+ Un filetage solide prêt à l'emploi est créé directement par le balayage.

+ Moins ou pas d'opérations booléennes nécessaires, la vitesse de génération est élevée comparée à la méthode 3.

+ Les bouts du filetage sont bien formés d'emblée

+ Les filetages longs ne sont pas une problème, à moins qu'une opération booléennes soit nécessaire. Sinon, cette méthode est bien meilleure que la 3.

+ Les filetages "sans trous" ne sont plus un problème

- la définition du profil du filetage est compliquée

- le mesher standard produits des mesh médiocres, ce qui peut entraîner des problèmes. Les autres mesher sont mieux, Mefisto semble donner les meilleurs résultats.

- Une consommation mémoire importante [1]


Méthode 5. Lofting entre les faces extrudées hélicoïdales

Idée

Les splines hélicoïdales extrudent les faces coaxiales pouvant être lobées, contrairement à l'hélice paramétrique de FreeCAD. Deux splines hélicoïdales sont nécessaires pour définir un taraudage. Ces deux éléments peuvent être mis à l'échelle à partir d'une spline de bibliothèque, puis localisés et extrudés de manière appropriée pour obtenir le bon formulaire.


Les hélices paramétriques de FreeCAD ne sont pas vraiment hélicoïdales, mais les b-splines hélicoïdales ne sont pas difficiles à tracer. Une méthode manuelle consiste à aligner des dodécagones (polygones à 12 côtés) avec des intervalles de rayon de 5 mm / diamètre de 10 mm à des intervalles de 1/12 mm (0,08333.mm) et à tracer des splines d'un sommet à l'autre dans l'ordre croissant et rotatif. disons 10 tours, de sorte que cette spline puisse être réutilisée en tant que fichier de bibliothèque pour l'importation et la réutilisation. Il est pratique d’utiliser un pas de 10 mm de diamètre / 1 mm pour faciliter la mise à l’échelle. Si vous le faites manuellement, dessiner un Dwire puis le convertir en b-spline est plus facile que de dessiner une spline. Les courbures ne sont pas calculées pendant le tracé, elles suivent donc le curseur et se cassent plus docilement.

Une fois que les splines sont redimensionnées à la bonne taille et situées de manière à ce que le loft ait le bon angle inclus entre les flancs du filetage, elles sont extrudées le long de leur axe, ce qui correspond à la longueur d'un pas pour la spline interne, le pas externe / 8.


Splineextrudeloft.png


Les filets ISO et autres ont été allégés, c'est-à-dire que les bords intérieurs et extérieurs sont plutôt plats que nets, ce qui convient parfaitement aux utilisateurs de FreeCAD, car nous pouvons appliquer un lissage à la face hélicoïdale à la taille nominale de la fixation, alors qu'une face interne ne peut pas être loft une spline de bord externe car une face est un profil fermé, une spline est ouverte. La norme ISO indique que la taille nominale des filetages externes a un pas de largeur de face / 8. L'image montre comment la géométrie est arrangée et les faces hélicoïdales qui en résultent. Ensuite, lissez entre les faces, puis un cylindre qui donne la face hélicoïdale interne, que ISO met à la hauteur / 4 de la largeur, est ajouté aux filets.


761PX


Cette méthode produit des solides fiables qui "booléen" correctement. Bien qu'il ne produise pas de filetage de vis "paramétrique" dans les tailles standard, c'est-à-dire qu'il permet d'accéder facilement à la forme par taille de fixation, il constitue un moyen simple de produire une bibliothèque précise à réutiliser, ainsi que des modèles de formes spécialisées telles que ACME ou des vis Archimédien. , sont également simples comme des one-offs.