Problemstellung

Screenshot der Spitzer
Abb.01: Spitzer
--- erneuern ---

Der Bleistiftspitzer muss für ein Tutorium für die Arbeitsbereich PartDesign, Sketcher, Assembly und TechDraw herhalten.

Ziel: Die folgende Anleitung beschreibt das Modellieren eines Spitzers, die Montage der Teile einschließlich eines Normteiles zu einer Baugruppe und die Wiedergabe aller Teile in einer technsichen Zeichnung. Die Anleitung beschreibt die Schritte nur grob, als Anfänger sollten Sie mit dem Tubenwickler beginnen.

  • Schwierigkeit: Für Einsteiger, die mit dem Sketcher klarkommen.
  • Arbeitsbereiche: PartDesign, Sketcher, A2plus
  • Schwerpunkte:
    • (Skizzen-)Ebenen
    • Griffmulde mit Mehrfachtransformation (= Vervielfachen bzw. Kopieren und anordnen von Volumenelementen)
    • Baugruppe mit dem Arbeitsbereich A2plus (geplant)

Tipp: Wer nicht gerne am Bildschirm liest, sollte es mit dem Smartphone versuchen.

Dateien

Arbeitsplanung

Statt Skizze:
Nehmen Sie einen Spitzer zur Hand

Bei der Modellierung des Spitzers halte ich mich weitgehend an die Reihenfolge in der Fertigung. Eine Ausnahme ist die Riffelung am Gehäuse, die in der realen Fertigung gleich zu Beginn beim Strangpressen entsteht. In FreeCAD müsste man das in der ersten Skizze tun, aber komplizierte Skizzen sollte man meiden und es gibt eine einfache Alternative in PartDesign.

Man kann die Arbeitsfolge im Inhaltsverzeichnis ablesen.

--- Beispiel Tubenwickler ---

Vorbereitungen in FreeCAD

Wie immer muss man eine neue Datei öffnen und sollte sie sofort unter aussagekräftigem Namen speichern.

Zu tun
  • Icon Body  Neue Datei erstellen [Std New]
  • Icon Body Datei speichern [Aktives Dokument speichern, Save])
    • Dateiname: Bleistiftspitzer.FCStd)
    • Speichern

Teil 1: Klinge

Bild der Klinge
Abb.03a: Klinge des Bleistiftspitzers
x nach rechts, y nach oben

Ähnlich wie in der realen Fertigung wird erst die Klinge mit der Durchgangsbohrung "gestanzt" und anschließend "angeschliffen".

Koordinatensystem: Die Klinge liegt auf der xy-Ebene symmetrisch zur y-Achse

Blatt

Skizze der Klinge
Abb.03b: Skizze der Klinge
x nach rechts, z nach oben

Die Klinge wird in ihrem Grundriss skizziert und dann extrudiert [Aufpolsterung, Pad].

Zu tun
  • Icon Workbench PartDesign  Arbeitsbereich PartDesign
  • Icon PartDesign_Body Neuen Körper erstellen [Body]
  • Baumansicht - Kontextmenu auf Body - Umbenennen: Klinge
  • Sketcher NewSketch  Neues Skizzenblatt anlegen [Skizze, New Sketch] auf xy-Ebene
    • Icon Sketcher   Unterkante liegt auf der x-Achse und ist symmetrisch zum Koordinatennullpunkt
    • Icon Sketcher   Punkt erstellen [?Create Point]
      Icon Sketcher   auf der y-Achse UND auf dem Kreisbogen
      → Punkt für das Maß Y24
      Hinweis: Manchmal verspringt der Punkt auf die untere, nicht vorhandene Hälfte des Kreisbogens. Also wäre es besser, den Mittelpunkt des Kreisbogen mit Y20,25 zu bemaßen.
    • Restliche Maße nach Abb.03b
  • Icon PartDesign_Pad Aufpolsterung [Extrusion, Body]
    • Typ: Abmessung
    • Länge: 0,8 mm
  • Baumansicht - Kontextmenu auf Pad - Umbenennen: Blatt

Anschliff

Skizze des Anschliffes
Abb.03c: Skizze des Anschliffes

Der Anschliff wird nachträglich vom Blatt der Klinge entfernt durch Tasche [Extrusion mit Differenz, Pocket]

Zu tun
  • Sketcher NewSketch  Neues Skizzenblatt anlegen [Skizze, New Sketch] auf xz-Ebene
    • Icon Sketcher   Linienzug [Polyline]: Skizzieren der Kontur
    • Das Blatt der Klinge kann man sichtbar / unsichtbar schalten durch:
      Baumansicht - Blatt anklicken - Leertaste drücken
    • Icon Sketcher   Unterkante liegt auf der x-Achse
    • Icon Sketcher   Winkel [Angle] des Anschliffes: 30°
    • Rest nach Abb.03c
    • Hinweis: Wenn das Maß X3,75 unterschritten wird, scheitert das nachfolgende Entfernen des Anschliffes, weil ein schmaler Streifen stehen bleibt und FreeCAD nicht mit 2 getrennten Teilkörpern umgehen kann.
      Manchmal passiert dies in FreeCAD auch, wenn zwei Kanten genau übereinander stehen, wie hier mit 3,75 = 7,5 / 2. In diesem Fall hilft es, das Maß X3,75 ein wenig zu vergrößern.
  • Icon PartDesign_Pocket Tasche [subtraktive Extrusion, Pocket]
    • Typ: Durch alles
  • Baumansicht - Kontextmenu auf Pocket - Umbenennen: Anschliff

Teil 2: Gehäuse

Grundkörper


Abb.04a Grundkörper des Gehäuses
--- Handskizze mit BKS ---

Der Querschnitt des Gehäuses wird auf der xz-Ebene symmetrisch zur x-Achse gezeichnet und anschließend symmetrisch zur xz-Ebene extrudiert. Die breite Seite, wo die Bleistifte eingeführt werden, schließt an die yz-Ebene an.

Ursprünglich war geplant, die Skizze mit den gemessenen Maßen (→ Abb.04b in rot) zu skizzieren und den Winkel als Referenz zu bemaßen (→ Abb.04b in blau), um ihn für die weiteren Schritte ablesen zu können. Damit erspart man sich die Berechnung des Winkels.

Referenzmaße: Die Skizze ist mit den roten Maßen vollständig bestimmt und FreeCAD akzeptiert zusätzliche Bemaßungen nur, wenn in der Bemaßungsmaske Referenz: Ein gewählt ist. Referenzmaße werden blau dargestellt und zeigen Maße an, die nicht maßgeblich für die Bemaßung einer Skizze sind. In technischen Zeichnungen nennt man sie Hilfsmaße und stellt sie in Klammern dar.

Es zeigte sich aber, dass der "krumme" Winkel 7,12502...° in den folgenden Schritten schwierig zu handhaben ist. Deshalb wurde der Winkel auf genau 7,125° geändert und stattdessen das überflüssige Maß 11 entfernt.
Das entspricht auch der praktischen Fertigung, denn dort wird das Endlosprofil gegen einen Anschlag (= eine Länge) gefahren und dann mit einem bestimmten Winkel abgesägt.

zu tun - Skizze mit Referenzwinkel

Abb.04b 1. Gehäuseskizze mit
Referenzwinkel
x nach rechts, z nach oben
  • Icon Workbench PartDesign  Arbeitsbereich PartDesign
  • Icon PartDesign_Body  Neuen Körper erstellen [Body]
  • Baumansicht - Kontextmenu auf Body -
    Umbenennen: Gehäuse
  • Sketcher NewSketch  Neues Skizzenblatt anlegen [Skizze, New Sketch] auf xz-Ebene
    • Icon Sketcher   Symmetrie festlegen [Constrain Symmetric]
      • Endpunkte der langen Kante symmetrisch zum Koordinatennullpunkt
      • Endpunkte der kurzen Kante symmetrisch zur x-Achse
    • Icon Sketcher   Icon Sketcher   Abstand festlegen [Constrain Distance X, Distance Y]
      nach → Abb.04b
    • Icon Sketcher  Winkel festlegen [Constrain Angle]
      • zwischen Schräge und x-Achse
      • Referenz: Ein
zu tun - Skizze mit maßgebendem Winkel

Abb.04c 2. Gehäuseskizze
mit maßgebendem Winkel
x nach rechts, z nach oben
  • noch in Sketch002
    • Maß 11 (anklicken und entfernen)
    • Winkel 7,12502° (Doppelklick auf)
      • Winkel: 7,125° (genau)
      • Referenz: Aus
    • Wer möchte, kann per Referenzbemaßung kontrollieren, wie stark sich das Maß 11 verändert hat.
  • Icon PartDesign_Pad Aufpolsterung [Extrusion, Body]
    • Typ: Abmessung
    • Länge: 0,8 mm (=Dicke)
  • Baumansicht - Kontextmenu auf Pad -
    Umbenennen: Blatt
zu tun - Extrusion

Abb.04d Grundkörper des Gehäuses
  • Skizze verlassen
  • Icon Workbench PartDesign  Arbeitsbereich PartDesign
  • Icon PartDesign_Pad Aufpolsterung [Extrusion, Body]
    • Typ: Abmessung
    • Länge: 16 mm
    • Symmetrisch zu einer Ebene: Ein

Messertasche


Abb.05a Skizze auf der Oberseite
grün: BKS der Skizze
blau: BKS des Gehäuses

Für die Messertasche muss eine Skizze auf die Oberseite des Gehäuses gelegt werden. Um dem topologischen Benennungsproblem aus dem Weg zu gehen, binde ich meine Skizzen grundsätzlich an das Koordinatensystem (BKS), nicht an vorher erstellte Geometrien. Die dazu notwendige Rechnerei kann man meist in den Skizzen erledigen.

Um eine neue (Skizzen-)Ebene zu erstellen, startet man auf einer vorhandenen (Start-)Ebene und verschiebt und verdreht die Skizzenebene anschließend in ihren Eigenschaften.

Das Koordinatensystem, das dabei zum Einsatz kommt, habe ich bisher nicht verstanden. Ich weiß nur, dass seine z-Achse senkrecht zur Startebene steht und finde die anderen Achsen durch Ausprobieren.

Skizzenebene für die Messertasche


Abb.05b Eigenschaften von Sketch003

In Abb.04c findet man die Neigung der Skizzenebene gegenüber der xy-Ebene (7,125°). Ihr Koordinatennullpunkt soll in der rechten oberen Ecke von Abb.04c liegen (Koordinate X26 Z2,25). Die xz-Ebene bleibt auf der gleichen Stelle, wenn auch in sich gedreht.

zu tun
  • Icon Workbench PartDesign  Arbeitsbereich PartDesign
  • Sketcher NewSketch  Neues Skizzenblatt anlegen [Skizze, New Sketch] auf xy-Ebene
  • Schließen
    → Die neu erstellte Skizze wird gleich wieder geschlossen, um ihre Eigenschaften bearbeiten zu können:
  • Baumansicht - Sketch003 markieren
    Eigenschaften von Sketch... (→ Abb.05a)
    • Attachment - Winkel: 7,125°
      Achse Y: 1
      → Die Skizzenebene wird 7,125° um die y-Achse gedreht.
    • Attachment - Position X: 26 mm
      Attachment - Position Y: 0 mm
      Attachment - Position Z: 2,25 mm
      → Der Koordinatennullpunkt der neuen Skizze (Sketch003 → Abb.05c) liegt bei Koordinate X26 Z2,25 von Sketch002 (→ Abb.04c)

Skizze für die Messertasche


Abb.05c Skizze der Messertasche

Skizzieren und extrudieren Sie die Messertasche.

zu tun
  • Baumdiagramm - Sketch003 (durch Doppelklick öffnen)
    • Negative Maße sind Koordinaten, aber sie können auch als Abstände positiv angegeben werden.
    • Das Maß 20,25 bis zum Kreismittelpunkt ist stabiler als die Bemaßung 24 mm am Kreisbogen.
    • Die Messertasche ist um 1 mm aus der Gehäuseachse versetzt; man hätte den Versatz auch in der Skizzenebene berücksichtigen können.
    • Die Messertasche ist nach rechts verlängert, um die Schräge auszugleichen.

Abb.05d Messertasche
  • Icon PartDesign_Pocket Tasche [subtraktive Extrusion, Pocket]
    • Typ: Abmessung
    • Länge: 1 mm

    → Abb.05d

Gewindebohrung

Zylindrische und konische Bohrung

Griffmulden (Riffelung)

Normteil

Baugruppe

Technische Zeichnung

TechDraw starten

Zeichenblatt öffnen

Ansichten einfügen

Schnittansicht einfügen

Ansichten ausrichten

Mittellinien & Co

Bemaßung

Anmerkungen

Positionsnummern

Stückliste

Schriftfeld

Notizen

  • Warum werden die Bohrungen als elliptisch moniert und dann korrekt bemaßt.