2023年10月3日 星期二

FreeCAD使用簡介(005) 旋轉與掃出


*在介紹以下的指令前,先補充一個有點重要的顯示設定調整。在進入草繪器(Sketcher)之後,標註尺寸時,可能會發現畫面上顯示出來的尺寸數值非常小,看起來會很吃力,如下圖:


圖A 預設的尺寸顯示很小,不易閱讀



這個顯示設定可以在[編輯(Edit)]中的[喜好選項(Preference)]中調整,如下圖:


圖B 調整喜好選項


進入Preference對話視窗後,點選[Sketcher]>[Display]>[Font Size],將預設的字型大小17、改成24。


圖C 將預設的字型大小從17改成24。


看起來就會舒服多了,如下圖:


圖C 改善後的顯示尺寸數值大小



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將截面旋轉而形成旋轉體的指令「旋轉長出」


接下要介紹的功能,則是做出旋轉體的「旋轉長出(Revolution)」指令。使用這個指令之前,首先要繪製出如圖16一樣的圓形截面。


圖16 繪製圓形截面



接著在圖16的草繪還在選取的狀態下,點選「旋轉長出」的指令(如圖17)。


圖17 將選擇的草繪執行「旋轉長出」指令



接著就會出現設定旋轉長出對話框,請選擇「垂直草繪軸(Vertical Sketch Axis)」作為旋轉軸(其實這是預設的設定),即可預覽到類似甜甜圈形狀的實體出現。


圖17 旋轉長出的設定



如果故意選擇不一樣的旋轉軸設定,也會看到形成的甜甜圈方向位置會不太一樣(如圖18)。


圖18 不同旋轉軸造成的不同旋轉長出結果



如果改變設定中的「角度(Angle)」,就會看到「旋轉長出」長成對應的角度。好比說將角度設定為300度的話,就會看到稍稍缺了一段的甜甜圈形狀。(圖19)


圖19 缺了一段的甜甜圈



接下來則是在圖16的圓形草繪上,再加上一個小圓,如圖20


圖20 修改圓形草繪



然而即便加上了這個小圓,在FreeCAD中生成的實體還是跟圖18的單圈甜甜圈一樣,直徑32mm的小圓部分完全沒有反映出來。果然它就是無法生成不連續的實體。順帶一提,如果將草繪中40mm的大圓刪去的話,形成的實體就變成截面直徑32mm的甜甜圈了。不過,在以Fusion 360為首的其他CAD軟體,都能夠做出不連續的兩個旋轉實體。(圖21)


圖21 Fusion 360就能做出分離的兩個旋轉實體



「掃出(Sweep)」就是製作「管子(Pipe)」


如前所述,旋轉長出是將封閉形狀的草繪旋轉成環形或圓形的形狀,接下來是試試看將封閉形狀的草繪沿著直線或曲線前進長出形狀的「掃出」指令。首先還是要在XY平面上畫出作為掃出成形截面的圓型(如圖22)。圓心則是設在兩座標軸交會的原點(0,0)。


圖22 畫出用來掃出的圓形截面



接著就是要畫出讓這個圓形通過掃出的軌跡線。重新選擇XZ平面來繪製草繪,就有一種從政上方來看圓形草繪的感覺。而這個圓形,看起來就像是一條橫線。接著請在相當於圓形草繪圓心的紅點開始畫出一條垂直線。(如圖23)


圖23 從正上方看圓巷是一條橫線,再從此橫線中央的紅點,畫出一條垂直線



接下來,選擇「建立B-雲形線(Create B-Spline)」指令,來畫出曲線(如圖24)。這裡只要記得「B-雲形線」是表現曲線的一種方式即可,太深的理論可以先不去管。


圖24 「建立B-雲形線」指令



使用這個「建立B-雲形線」指令,從剛才畫的垂直線的端點開始畫出直線、然後再點下幾個點之後,「建立B-雲形線」指令就會根據這些點來做出雲形線曲線。這裡就省略了做出雲形線的原理,總之就是不要想太多、直接畫出想要的大概形狀。然後拖拉曲線的紅點或是直線,就能調整雲形線的形狀(如圖25)。


圖25 繪製B-雲形線



如果斜向來看畫到現在為止的草繪,就會像是圖26的樣子。看到這個軌跡,不知道能否想像出這個掃出功能完成後的形狀?


圖26 斜向來看完成的草繪



畫成這樣之後,單純選擇第一個繪製的圓形、然後執行「加法管線(Additive a Pipe)」指令,如圖27:


圖27 加法管線指令



接著點選「管線參數(Pipe Paremeters)」的「掃出軌跡(Path to sweep along)」的「物件(Object)」;然後點選剛才繪製的雲形線曲線,這樣就會看到掃出成型以黃色的實體預覽呈現(圖28)。


圖28 掃出成型的預覽



完成的實體,就叫為「AdditivePipe」。但這個以掃出原理做出來的特徵,卻稱為「管線」,其中的截面又是實心而不是中空的,感覺不能叫做「管線(Pipe)」....


圖29 完成的「管線」



此外,掃出的功能,也有切除(挖除)版(如圖30)。可以使用上述同樣的掃出長出的要領,再一個立體區塊中挖出有如鼬鼠洞一樣彎彎曲曲的隧道。


圖30 掃出切除(減法管線)和掃出長出(加法管線)是不同的指令



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