2023年10月11日 星期三

FreeCAD使用簡介(007) 以融合替代組合件


在FreeCAD中該怎麼做出組合件?來驗證看看兩種建立組合件的操作方法


參數式3D CAD所具備的便利功能之一就是「組合件」。所謂的組合件功能,就是把若干件零件檔案叫出來讀入一個組合件的檔案之中,再給予各個零件尺寸限制與幾何限制,而組合在一起的功能,可說是機械設計中不可或缺的重要功能。在中階以上的實體3D CAD軟體中幾乎都會有這個功能,但在廉價或是免費的3D CAD軟體中則是通常都沒有。看起來似乎是因為要執行組合件功能的程式非常複雜,要花費不少的開發成本的關係。


當然,如果只是拿來做單件設計的話,沒有組合件功能也不會有甚麼問題;甚至零件數目不多的情況下,也能靠著在一個零件檔案中建立數個實體(Multi-Body)的方式來想辦法硬撐成組合件。但是,當零件數目增加時,沒有組合件的功能就會很麻煩...這樣的情形應該是不難想像才對。


那麼本文的主角FreeCAD在這方面又是如何?其實在FreeCAD中並沒有標準的組合件工作區(Workbench)模組,但卻有外掛(plug-in)的組合件工作區模組。雖說這是個外掛模組,但FreeCAD本來就是免費軟體,所以開了外掛,也是完全不需要另外的費用,加入這個外掛模組也不困難。


因此在建立組合件的主題中,我們會介紹以下兩種方法:


(1)使用FreeCAD的標準功能來在單件檔案中建立多實體(Multi-Body)的組合件。

(2)利用外掛模組來建立組合件。


以多實體狀態來建立組合件


首先就是來介紹以多實體狀態來建立組合件的方法。這個方法與其說是製作組合件,可能說成建立多實體模型會更加正確。


這個方法是一開始先建立好兩個零件檔案,然後打開其中一個檔案,利用指令[File]>[Merge Project],就能將另外一個檔案的幾何模型呼叫進來。(圖1)


圖1a 利用融合的方式讀取另一個零件的型態



圖1b


此時會看到模型樹中被讀進來的另外一個檔案的實體模型被當成了第一個檔案中的另外一個實體(圖1b,Body001)。順帶一提,如果是使用[Import]指令的話,就會被當作是另外一個檔案,而不會在同一個零件之中出現。


這次使用的兩個零件檔案其實在方向與座標上都是隨便亂畫的,然後就這樣直接讀入融合起來,這兩個實體依照各自的座標原點對齊起來,就會得到如圖1那樣互相重合在一起(干涉)的樣子。


所以接下來就要讓這兩個重合(干涉)的實體分離開來。在模型樹視窗中,點選想要移動走的實體,再按下右鍵、並選取[Tranform(轉換)]就可以了。至於為什麼不叫「Move(移動)」,就不討論了;總之,執行[Tranform]指令後就會看到被選取的實體會像圖2那樣出現了三色可控制的箭頭。


圖2a 轉換指令



圖2b 就是很像CAD軟體會有的三色移動箭頭出現了。



接下來只要拖曳這些箭頭,就能讓被選取的實體進行水平/垂直方向的移動;如果去拖拉圓弧上的球體,則可以讓被選取的實體旋轉。只要反覆利用拖曳的方式,就能慢慢將實體微調到自己想要的位置(圖3)


圖3 利用轉換指令來微調實體的位置



調整的過程中,可以在「Model(模型)」頁面下方的性質(Property)視窗中,可以看到每一個實體模型的座標位置與角度。在操作過程中,如果座標角度沒有顯現出來,只要重新點選想確認位置的實體一次即可。


經過幾分鐘的調整程序後,應該就能將位置調整成類似圖4的樣子。不過,這在中階CAD軟體中,只要使用「對齊圓心」、「面貼合」兩個組裝程序就能完成了。


圖4 終於調整完成



像這樣做成多實體的組合件狀態,最好是先在一個零件檔案中決定好設計基準的座標原點,然後其他的實體檔案再參照這個原點來繪製比較好。這次因為筆者是隨便畫出兩個檔案,而不考慮相對位置關係,變成執行融合(Merge)指令後還要利用「轉換(Transform)」指令來微調。如果各個檔案在繪製時就思考好彼此座標原點之間的相對位置關係的話,則讀進不同檔案的實體時,就會不需要調整而準確組裝在正確位置上。


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