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2023年10月6日 星期五

FreeCAD使用簡介(006) 混成長出與陣列


將數個截面緩緩相連形成實體的「混成長出(Loft)」


所謂的「混成長出(Loft)」是做出數個截面,而用緩緩相連的曲面連接各截面來形成實體。接下來要看的是由六角形與圓形的兩個截面構成混成長出的例子。


首先,就是要在草繪器中繪出六角形。而繪製多邊形的功能,如圖31所示,在FreeCAD中提供了數個快速指令(譯註:這很方便)。


圖31 多邊形的各種指令



接下來就用其中的六角形指令(Hexagon)在XY平面上繪出六邊形(圖32)。


圖32 繪製六角形



接下來,要在稍微偏離XY平面的位置上繪製一個平行圓形草繪。因此這就得先做出一個能繪製草繪的新平面;乍看之下,舊版指令列中並沒有建立平面的指令。只好將工作區從Part Design切換成Sketcher;但新版(0.21版)可以直接在Part Design工作區底下建立平面。


圖33 建立新平面指令



接著點選XY平面,再點選建立新的基準面指令,輸入偏移量10mm,如圖34。


圖34 建立偏移基準面



圖35 完成後的偏移平面



接著在這個新建立的平面上畫出一個比前面的六角形要大的圓形(如圖36)。


圖36 在新建的偏移平面上畫圓



然後選擇六角形的草繪下,點選「加法混成(Additive Loft)」指令,此時先不要選圓形的草繪(如圖37)。


圖37 執行加法混成指令



選擇加法混成指令之後,點選混成參數「Loft Parameter」中的「加入截面(Add Section)」,再選擇圓形草繪,就會看到混成以後的實體以黃色的形式預覽出來(圖38)。


圖38 加入截面



圖39 完成的混成實體



順帶一提,Loft這個字,剛好跟某個日本大型百貨公司的店名相同;而這家百貨公司的店名,就是從Loft另外一個字義「閣樓」而來。所以看到Loft這個字出現在3D CAD軟體之中,總是有種奇妙的感覺(笑)。


讓特徵進行直線排列或是圓形排列複製~「旋轉陣列/直線陣列」


接下來先介紹將特徵(形狀)複製成圓形的「旋轉陣列」。這次使用的例子,是拿如同圖40的實體來旋轉複製其上的小圓柱。這是因為如果沒有底下的大圓盤,就沒法做出圓形陣列的關係。點選比較小的圓形長出特徵(Pad)、然後點選「圓形陣列(Polar Pattern)」指令。


圖40 圓形陣列指令



接著就會看到如圖41一樣的預覽畫面。


圖41 旋轉陣列的預覽狀態



預設的陣列數目是兩個,所以如果將參數對話視窗的「個數(Occurences)」改變成五個的話,就會看到程式自動切出平分角度的五個圓柱。也可以改變參數中的「角度(Angle)」,陣列就會依照角度軌跡上均勻分配陣列。「軸(Axis)」也有種種選項可以選,這裡就先維持預設值「垂直草繪軸(Normal Sketch Axis)」不改,否則有可能會讓陣列的結果偏離底下的圓盤,就會出現錯誤了(特徵會變成紅色)。最後可以在模型樹中看到名為「PolarPattern」的完成陣列特徵。


同樣地,挖孔(Pocket)也可以做出圓形特徵(如圖42)。


圖42 孔的旋轉陣列。




依照同樣的要領,就可以選擇想要進行陣列的特徵,然後執行「直線陣列(Linear Pattern)」。


圖43 選擇直線陣列的指令



這次,則是要在參數對話視窗中決定陣列開始與結束的「長度(Length)」、陣列的「數目(Occurences)」(如圖44)。程式會根據設定的數目自動平均分配陣列。另外「方向(Direction)」預設為「水平草繪軸(Horizontal Sketch Axis)」,如果改變成其他的方向,就可以朝其他方向複製特徵(但需要注意陣列的長度必須小於底座的尺寸)。完成之後會看到模型樹中出現名為「LinearPattern」的特徵。


圖44 直線陣列的預覽



此外,FreeCAD似乎無法把直線陣列的結果再拿來做陣列,也無法一次做出兩個方向的陣列(如圖45)。


圖45 只能陣列最前面的特徵(Pad001)、而不能陣列其他陣列(LinearPattern)



這時候,就需要「多重轉換(MultiTransform)」這個指令了(如圖46)。


圖46 多重變換指令



其使用方法是不先做出陣列、而是直接利用最前面的小圓柱特徵,然後點選「多重轉換指令」(如圖47)。


圖47 使用多重轉換指令



如果直接拿橫向或直向的陣列去做「多重轉換」的話,會直接失敗而導致整個實體消失...但是如果拿最前面的小圓柱去做「多重轉換」的話,竟然就會在參數視窗中發現有隱藏功能....。就是「轉換(Transformation)」選項中出現了右鍵選單。這裡選擇「追加直線陣列(Add Linear Pattern)」


圖48 很難發現的隱藏指令



然後先做出橫方向的陣列了(如圖49)。陣列的方法與單純直線陣列的方法相同。


圖49 利用「多重轉換」來進行多重陣列



然後在橫向陣列完成後,再按一次滑鼠右鍵,改選垂直方向,並設定好距離與數量,就完成了兩個方向的陣列了(如圖50)。


圖50 再追加一次直線陣列,做出陣列的複製



至此就介紹完一般3D CAD軟體最常用的一些編輯指令,例如鏡射、旋轉長出、掃出成形、混成長出、旋轉陣列與直線陣列等等,這樣應該能畫出不少基本型狀的元件了。


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