Utiliser HeeksCAD

 

Le sujet :

Pour évaluer les aptitudes d’un logiciel, rien ne vaut  sa comparaison avec un autre qui sert de référence en la matière. En l’occurrence, pour ma part, la référence est SolidWorks, étant bien entendu que chacun est libre de préférer Catia, ProEngineer, Inventor ou n’importe quel autre.

Le sujet que ce didacticiel propose a été réalisé sans difficulté avec SolidWorks, et il a déjà été présenté pour HeeksCAD 10.2 ici même, en une modélisation exclusivement  CSG (Constructive Solid Geometry) c’est-à-dire par combinaisons booléennes de volumes simples (Primitives). La version actuelle du logiciel autorise la création de volume à partir d’esquisse (Sketch) et de la fonction de révolution : c’est donc ces possibilités qui vont être mises en oeuvre. Toutefois, on compulsera le premier didacticiel, qui traite les fonctions de base et de l’interface avec plus de détails.

NOTA : on emploiera indifféremment les termes Profil ou Esquisse pour désigner le dessin 2D à partir duquel le volume sera obtenu par l’emploi d’une fonction de mise en volume telle que Révolution, Extrusion ou Lissage. Le volume quant à lui, est appelé indiféremment modèle, solide 3D ou simplement volume.

Pièce servant de support, modélisée et rendue dans SolidWorks, en 2001 :

 

Décomposer en volumes simples :

Au premier regard, une pièce mécanique peut sembler complexe. Elle apparaît beaucoup plus abordable lorsqu’une simple analyse des formes cherchant à reconnaître  des volumes simples dans le volume global, permet sa décomposition  en élément faciles à modéliser. Par la suite, il suffira d’assembler ces volumes simples pour construire le volume global.

En observant le rendu réaliste précédent, ainsi que l’image suivante, on constate que la pièce est constituée de :

  1. Un volume cylindrique étagé d’axe vertical Z ( couleur rouge) ;
  2. Un volume cylindrique court d’axe horizontal Y (couleur verte) ;
  3. Un volume prismatique (couleur bleue) ;
  4. Plusieurs volumes cylindriques en creux (couleur verte).

Cette décomposition organise la modélisation en quatre phases principales, qui pourront être subdivisées selon la complexité encore présente des sous-volumes, mais, typiquement, on peut considérer qu’une modélisation de ce genre comporte deux parties bien distinctes :

  • Première partie : Ajouter de la matière (dans un espace vide, et à de la matière existante), comportant ici 3 étapes puisque la décomposition en volumes simples en a compté 3.
  • Deuxième partie : Enlever de la matière (aux volumes existants pour créer des corps creux), en plusieurs étapes.

Décomposition en volumes simples :

 

Première partie : Ajouter de la matière.

Création d’un volume de Révolution :

1- Principe :

Le volume le plus important composant la pièce à modéliser est un volume de forme cylindrique étagé (à plusieurs diamètres). Il s’agit donc d’un volume de révolution, c’est-à-dire d’un volume dont la matière est distribuée autour d’un axe (ici l’axe Z) de rotation. Si l’on choisit un point quelconque de la périphérie de la pièce et qu’on le fait tourner de 360° autour de l’axe Z, il décrit un cercle, donc une révolution complète. Il en est de même pour tous les points de la périphérie, qui, mis « bout à bout » dessinent le profil de la pièce. Si le profil entier ainsi défini effectue une rotation complète autour de l’axe Z, il délimite le contour du volume de révolution, qui, en toute logique sera engendré creux.

Une image valant mieux qu’un long discours, on se rend bien compte en observant l’illustration ci-dessous, que si le profil 123456 tourne autour de Z comme l’indique la flèche verte, il va délimiter une forme de révolution creuse (surlignée en rouge aux extrémités)

Principe de création de volume par Révolution :

La pièce mécanique étant constituée de matière, il impossible de se satisfaire d’une « peau »; il faut donc faire tourner autour de Z le profil représenté à droite de l’image.

2- Dessiner le profil :

HeeksCAD dispose d’outils de dessin, mais pour la circonstance, QCad a été préféré pour sa spécificité en DAO2D et pour vérifier l’importation dans HeeksCAD des fichiers au format DXF. On ne donnera pas ici la façon de dessiner ce profil dans QCad, ou dans n’importe quel logiciel en mesure de produire une esquisse exacte et de la sauvegarder au format DXF. On supposera que se lancer dans la modélisation 3D implique au préalable la maîtrise du dessin technique en 2D.

Les cotes du profil à dessiner sont indiquées sur l’illustration précédente.

Dessin du profil dans QCad :

 

3- Placer le profil DXF dans HeeksCAD :

Se rendre dans le menu Fichiers >Importer et sélectionner le profil sauvegardé. Par défaut, le profil étant créé en 2D, c’est-à-dire avec des coordonnées en X et Y, il va se placer dans HeeksCAD dans le plan XY, avec le même décalage par rapport à l’origine que celui qui existait dans QCad lors de son dessin. On comprend dès lors que si l’on désire une position précise de l’esquisse dans HeeksCAD, il faut soit la dessiner dans cette position dans QCad, soit la mettre en place par la suite.

C’est ce que nous allons faire ici, histoire de se familiariser avec les fonctions Transformer de HeeksCAD ; pour cela :

  1. Sélectionner l’esquisse (d’un clic sur le profil, ou d’un clic sur l’objet 0 de l’arbre de construction) :
  2. Choisir Translater les éléments sélectionnés dans le menu déroulant ;
  3. Dans la fenêtre Saisir, le système demande d‘Indiquer le point Début de translation. Cliquer sur A ;
  4. Le système demande ensuite d’Indiquer le point Fin de translation. Cliquer sur l’origine O du repère (Nota : l’opération est dynamique. Dès que l’on a désigné le point A, le profil reste collé au pointeur et se déplace avec lui)
  5. Le profil est en place dans le plan XY.

NOTA : cette opération ne sera correctement réalisée que si dans la fenêtre Options > Accrochage, les  différentes possibilités de « magnétisme » ont été cochées.

Importer et placer le DXF :

 

4- Comprendre la fonction Révolution dans HeeksCAD :

Pourquoi avoir procédé à la manipulation précédente de placement précis du profil? Parce que la façon dont la fonction Révolution est mise en oeuvre dans HeeksCAD l’impose. En effet, la création de volume par Révolution est toujours obtenue par rotation de l’esquisse, quelle que soit sa position, autour de l’axe Z du repère actif (NOTA :on peut définir autant de repères que nécessaires).

On comprend donc que si le profil, tel qu’il est actuellement placé dans dans XY :

  1. tourne autour de Z , flèche bleue, il en résultera une surface circulaire sans épaisseur, entièrement contenue dans XY ;
  2. or l’axe du volume à créer est AB, confondu avec X. Il faudrait effectuer une révolution autour de X, flèche verte ;
  3. donc, pour créer ce volume, la solution est de faire pivoter l’esquisse de 90° autour de Y, de sorte que AB soit confondu avec Z.

NOTA : cette contrainte est due au fait que pour l’heure, il n’est pas possible de choisir une arête quelconque comme axe de révolution du volume à créer. Il s’agit pourtant d’une possibilité qui serait du plus grand intérêt.

Fonction Révolution dans HeeksCAD :

5- Placer l’axe de pivotement du profil :

Il y a une façon rapide et une façon plus longue de faire pivoter l’esquisse autour de l’axe X. Nous allons utiliser la plus longue pour découvrir les outils de dessin d’HeeksCAD, et notamment les lignes infinies qui sont des éléments de construction sur lesquels s’appuyer : ces lignes ne peuvent pas faire partie d’une esquisse ni devenir une arête d’objet 3D. Ce sont des aides.

Nous procédons comme suit :

  1. Définir la position de l’axe de pivotement : dans ce cas précis, il devra être confondu avec l’axe X, donc passer par les points A et C ;
  2. Sélectionner Dessiner des Lignes infinies (c’est-à-dire : des droites, et non des segments) ;
  3. Dans la fenêtre Saisir, le type de dessin est affiché ; en cliquant sur Ligne infinie, un combo box apparaît permettant de changer le type de dessin à effectuer ;
  4. Cliquer en A puis en C, ou inversement, et une ligne de construction bleue pointillée est posée, passant par A et C.

NOTA : cette opération ne sera correctement réalisée que si dans la fenêtre Options > Accrochage, les  différentes possibilités de « magnétisme » ont été cochées.

Préparer le pivotement du profil :

6- Faire pivoter le profil :

L’axe de pivotement étant en place et le profil sélectionné :

  1. Choisir Transformer > Pivotement 3D ;
  2. Dans la fenêtre Saisir, le système demande de Choisir (désigner d’un clic) la ligne-axe de rotation ;
  3. Cliquer sur la ligne infinie mise en place précédemment ;
  4. Dans la fenêtre Saisir, le système demande d’Indiquer l’angle de rotation (pivotement) du profil. Entrer -90 ;
  5. Valider en cliquant sur la coche verte ;
  6. L’esquisse pivote, le segment AB venant se confondre avec l’axe Z.

NOTA : la façon rapide de procéder aurait consisté à ne pas construire une ligne-axe de rotation, mais à désigner le segment AC, confondu avec l’axe X, comme axe de rotation, ce qui est possible pour cette manipulation mais pas pour la création d’un volume par révolution. Bizarre!

Faire pivoter le profil :

 

7- Créer le volume de révolution :

Étant donné que AB est maintenant confondu avec l’axe Z plus rien ne s’oppose à la création du volume par révolution du profil autour de Z. Le processus se décompose comme suit :

  1. Sélectionner le profil et choisir la fonction Solide 3D > Révolution ;
  2. La fenêtre Saisir demande d’indiquer la valeur de l’Angle de révolution. Entrer 360 pour un volume complet, 270 pour un 3/4, 90 pour 1/4 etc ;
  3. Valider en cliquant sur la coche verte ;
  4. Instantanément le volume est généré, la fenêtre Objets le répertorie sous le nom de Revolved Solid (nom que l’on peut changer dans la fenêtre Propriétés, et il est d’ailleurs recommandé de donner au volume un nom explicite) ;
  5. Par défaut, le volume est de couleur noire, peu lisible. Pour y remédier, cliquer sur l’échantillon de couleur dans la fenêtre Propriétés et choisir la couleur voulue dans le sélecteur qui apparaît. ;
  6. L’objet, qui peut être déclaré Visible ou non (en décochant), apparaît alors avec la couleur choisie.

NOTA : sur la figure, le profil est présenté comme une surface semi-transparente (on voit la flèche de rotation à travers). C’est un montage réalisé dans Gimp. Dans HeeksCAD, le profil aurait pu être transformé en face opaque, mais ce n’est pas une obligation pour créer un volume de révolution.

Faire pivoter le profil :

 

8- Peaufiner le volume obtenu :

Dans le monde réel, il y a très peu d’arêtes vives, sauf sur les outils coupants. Un objet virtuel modélisé atteint au réalisme lorsque ses arêtes sont chanfreinées ou raccordées (arrondies) par un congé. C’est d’autant plus vrai pour les modèles numériques de pièces mécaniques qui ont pour vocation d’être fabriqués. Lorsque la pièce brute (avant usinage) est obtenue par fonderie ou forgeage, les arêtes sont raccordées par un rayon plus ou moins important. C’est le cas de notre pièce qui vient de fonderie. Nous allons donc arrondir certaines de ses arêtes.

Pour cela :

  1. Choisir l’outil de sélection ;
  2. Dans la fenêtre Saisir, choisir Sélectionner des arêtes seulement ;
  3. En maintenant la touche Ctrl appuyée, cliquer sur les arêtes a, b, c et d ;
  4. Sélectionner la fonction Solide 3D > Congé/Arrondi ;
  5. Dans la fenêtre Saisir, enter une valeur de rayon égale à 5 ;
  6. Valider en cliquant sur la coche. Les quatre congés sont mis en place ;
  7. Faire basculer le modèle à la souris et sélectionner l’arête e ;
  8. Créer un congé de rayon 3.5 (au maximum 3.999).

Le volume cylindrique étagé d »axe vertical Z est terminé.

NOTA : concernant le congé sur l’arête e, celui-ci ne peut avoir un rayon égal ou supérieur à 4, valeur du décrochement,  car un tel rayon supprimerait la surface cylindrique de longueur 4 mm. Or, un congé est réalisé entre deux surfaces, à leur jonction. D’autres modeleurs s’affranchissent de cette limitation, un congé pouvant être progressif de 0 à une autre valeur.

Arrondir les arêtes :

Ajout d’un volume cylindrique :

En l’occurrence, il s’agit du deuxième volume répertorié : un cylindre d’axe horizontal Y (ou X, la forme serait identique). Pour l’ajouter, il suffit de choisir la fonction Solide 3D> Ajouter un Cylindre, puis de paramétrer en dimensions et en position le volume ajouté. Mais ce n’est pas aussi simple : l’ajout doit se faire en connaissance du mode de fonctionnement particulier de HeeksCAD, sous peine d’avoir un volume placé ailleurs qu’à l’endroit désiré, ce qui génère un surcroît de manipulations pour le mettre dans la bonne position.

1- Comprendre la fonction Ajouter un Cylindre :

La démarche est celle-ci :

  1. Sélectionner Ajouter un Cylindre ;
  2. Le cylindre est ajouté avec son axe normal au plan frontal (celui qui est en face de l’opérateur) affiché au moment de l’opération. Ainsi, en A, le cylindre a son axe confondu avec Z, normal au plan XY. En B, le cylindre a son axe confondu avec X, normal au plan ZY. En C, le cylindre a son axe confondu avec Y, normal au plan XZ ;
  3. Le centre de la base du cylindre est toujours positionné à X0, Y0 et Z0 quel que soit le plan frontal à ce moment-là. Le rayon du cylindre est égal à 5mm et sa hauteur à 10mm sur Z, X ou Y selon le plan frontal.

Il fautt donc toujours afficher le plan frontal voulu en fonction de la position de l’axe du cylindre à ajouter avant d’ajouter le cylindre.

NOTA : Ne pas prendre cette précaution n’a rien de rédhibitoire. Simplement, il faudra effectuer des opérations de pivotement 3D pour mettre le cylindre en place.

Comprendre la fonction Ajouter un Cylindre :

2- Préparer l’ajout du cylindre horizontal :

En application de ce qui vient d’être dit, nous allons positionner le volume existant de façon à lui adjoindre un volume cylindrique d’axe vertical confondu avec Y. Pour cela :

  1. Faire pivoter le volume à la souris, avec le bouton milieu enfoncé de sorte que la plan XZ soit approximativement frontal ;
  2. Sélectionner Vue > Maximiser normal au plan; le repère se redresse, affichant XZ en frontal ;
  3. Sélectionner alors Solide 3D> Ajouter un Cylindre.

NOTA : le système choisit de rendre frontal le plan qui sera au plus près de cette position idéale. Il n’y a pas de fonction qui permette de choisir le plan en le désignant, comme dans SolidWorks ou Alibre Design par exemple, puisqu’il ne sont pas représentés à l’écran.

Préparer l’ajout du cylindre horizontal :

3- Ajout effectif, positionnement et dimensionnement du cylindre :

Le fait d’avoir cliqué sur Ajouter un Cylindre, met en place un volume cylindrique invisible parce qu’il se situe à l’intérieur du premier volume existant. Sur l’illustration suivante, si  le cylindre est visible en même temps que le premier volume, c’est le fait d’un montage effectué dans Gimp qui suggère ce que l’on aimerait trouver dans dans HeeksCAD : la possibilité d’afficher avec un pourcentage de transparence un volume quelconque afin de voir ce qui se trouve à l’intérieur. Quoi qu’il en soit, les opérations à effectuer maintenant sont les suivantes :

  1. Sélectionner le premier volume (Solide 3D avec arêtes arrondies) et dans la fenêtre Propriétés décocher l’option Visible. Le volume sélectionné devient invisible et laisse apparaître le cylindre ajouté ;
  2. Sélectionner le cylindre et la fenêtre Propriétés affiche ses caractéristiques de dimensions et de position ;
  3. Cliquer sur le + situé en face de l’entrée Pos(ition) du Centre qui indique 0;0;0 (coordonnées X0,Y0,Z0 du centre de la base du cylindre) ;
  4. L’entrée Pos du Centre se déploie et affiche les valeurs X, Y et Z. Entrer 79 pour Z ;
  5. Modifier les dimensions du cylindre telles que Rayon = 40 (sur X) et Hauteur = 45 (sur Y) ;
  6. Valider en cliquant sur la coche verte.

Ajouter un volume cylindrique :

4- Résultats du paramétrage :

Après validation, le cylindre bleu initial se déplace de 1 en 2 pour se positionner à Z79, tandis que son rayon passe de 5mm à 40mm.

NOTA : dans la fenêtre Objets, on constate que le nom d’élément contenant des caractères accentués est corrompu par suite d’un problème d’encodage non résolu au moment de la rédaction de ce didacticiel (A). Mais dans le fenêtre Propriétés, le nom du même objet est correctement affiché (B)

Dimensionnement et positionnement du cylindre ajouté :

5- Assemblage des deux volumes :

Résoudre le problème du Point Zéro

Cette phase d’assemblage est obtenue par l’opération booléenne union nommée ici Fusion.

Dans le premier didacticiel dont il a déjà été question et qui concernait la modélisation du même objet uniquement par opérations booléennes de Fusion et Soustraction, l’assemblage de ces deux volumes ne présentait aucune difficulté. Est-ce dû à la version (Révision 1063) utilisée pour ce didacticiel, la fusion provoque une fermeture brutale du programme suite à une « erreur de segmentation« .

Je suppose donc que cela vient du fait que le rayon des deux volumes à assembler est identique (R40) et que de ce fait leur intersection disparaît à l’endroit que j’ai appelé le Point Zéro sur l’illustration suivante; une opération mathématique semblerait donc impossible à réaliser. Mais si l’on modifie le rayon du volume à ajouter en le rendant inférieur à 40, par exemple R39.5, l’opération s’effectue normalement.

NOTA : la valeur du rayon peut être très proche de 40 : ainsi la difficulté est levée avec un rayon déclaré égal à 39.999999, ce qui, on en conviendra, est pratiquement égal à 40. Mais c’est irritant.

Résoudre le problème du Point Zéro :

Fusionner et raccorder les volumes :

Le processus opératoire se déroule tel que :

  1. Sélectionner les deux volumes à unir, soit dans la fenêtre Objets soit dans l’espace de dessin, en maintenant la touche Ctrl enfoncée. La couleur de l’assemblage résultant sera celle de l’objet désigné en premier ;
  2. Sélectionner la fonction Solide 3D> Fusion de Solides ;
  3. L’union des volumes s’effectue; la fenêtre Objets contient maintenant un volume nommé Résultat de la Fusion (sans le « é » en raison du problème d’encodage déjà signalé) ;
  4. Choisir la flèche de Sélection puis Sélectionner seulement des arêtes dans la fenêtre Saisir et désigner l’intersection des deux volumes ;
  5. Choisir ensuite Solide 3D> Congé/Arrondi ;
  6. Entrer une valeur de rayon du congé inférieure à 5 mm, le cylindre horizontal « débordant » de 5 mm du volume principal. Ici, le rayon a été fixé à 4 mm, mais des valeurs plus proches de 5 fonctionnent également, comme dans le cas de résolution du « Point Zéro » ;
  7. Valider en cliquant sur la coche verte de la fenêtre Saisir.
  8. Un congé (raccordement)  progressif s’installe à la place de l’arête d’intersection.

Fusionner et raccorder les volumes :

Ajouter un volume prismatique :

Il y a plusieurs façon de procéder à l’ajout de ce type de volume :

  • soit à partir d’une esquisse, réalisée dans HeeksCAD ou non,  que l’on transforme en volume par extrusion ;
  • soit à partir de la primitive Cube que l’on paramètre pour en faire un parallélépipède aux dimensions voulues.

Dans le premier didacticiel, dont il a déjà été question plus avant, c’est la première méthode qui a été utilisée avec un dessin d’esquisse telle qu’elle se présente sur l’illustration suivante. L’esquisse avait été dessinée directement dans HeeksCAD ; elle aurait pu être réalisée dans un autre logiciel et importée en DXF ou SVG, puis mise en place avec des manipulations analogues à celles qui ont été nécessaires pour positionner correctement l’esquisse de révolution.

Esquisse du bossage à extruder :

Aussi, allons-nous utiliser pour ce didcaticiel la deuxième méthode, consistant à ajouter un cube dont il suffira de modifier les dimensions d’origine données par défaut, ainsi que sa position. Celle-ci est définie telle qu’un coin du cube coïncide avec l’origine du repère, et que toutes les arêtes du cube se situent dans le quadrant X+ Y+ Z+.

Sur l’illustration suivante, le cube originel est représenté en bleu, tandis que l’encombrement du prisme final est représenté en jaune. Le coin référence a été déplacé de O en A ; la matière du prisme final a été répartie symétriquement au Plan Milieu.  

NOTA : il n’existe pas dans HeeksCAD de fonction d’extrusion d’esquisse à partir du plan milieu comme dans SolidWorks, ce qui, en modélisation de pièces mécaniques, est presque indispensable, beaucoup de ces pièces ayant un plan de symétrie.

Dimension et disposition transversale (sur X) du bossage prismatique :

La construction complète du bossage, avec ses deux pans coupés, ses raccordements et son intégration au volume déjà existant se déroule en plusieurs étapes que voici.

1- Ajout de la matière :

  1. Choisir Solide 3D> Ajouter un Cube ;
  2. Celui-ci se positionne sur l’origine du repère X0 Y0 Z0 ;
  3. Dans la fenêtre Propriétés sont indiquées les coordonnées du coin référence (en O) et les dimensions par défaut du cube, Largeur, Profondeur et Hauteur étant toutes égales à 10 mm ;
  4. Changer les coordonnées du coin pour qu’il se trouve en A à X-30, Y-55 et Z36. Changer également les dimensions du parallélépipède pour X60 Y55 Z86 (Rappelons qu’il suffit de cliquer sur la dimension affichée dans Propriétés pour pouvoir la modifier; idem pour les coordonnées du coin) ;
  5. Valider en cliquant sur la coche verte ;
  6. Le cube change de dimensions et le coin référence se déplace de O en A. Malgrè l’appellation tronquée du prisme dans la fenêtre Objets, le nom et le type de l’objet sont correctement inscrits dans la fenêtre Propriétés. Rappelons que le nom de l’objet peut être changé si besoin est.

NOTA : la dimension en X du bossage doit être inférieure à 80 (79,999….) auquel cas la coordonnée en X du coin A doit être inférieure à -40 (-39,99…) pour les mêmes raisons que celles de la fusion des deux volumes précédents. Ici, la valeur indiquée est de 60, mais elle a été portée à 68 pour la suite du didacticiel. Elle aurait pu être égale à 78.

Bossage : ajout de la matière :

2- Réalisation des pans coupés et des raccordements.

Un pan coupé (implicitement à 45°), ce n’est rien d’autre qu’un grand chanfrein. HeeksCAD proposant une fonction de chanfreinage, autant l’utiliser. Quant aux raccordements, nous savons maintenant les mettre en place. Cette phase est décrite en 7 points :

  1. Choisir Sélectionner seulement des arêtes et, en maintenant la touche Ctrl enfoncée, cliquer en A et B (ou en effectuant une sélection complète par fenêtre, et en désélectionnant une à une les quatre arêtes bleues) ;
  2. Choisir la fonction Solide 3D> Chanfrein ;
  3. Dans la fenêtre Saisir, régler la taille du chafrein à 23 mm ;
  4. Valider en cliquant sur la coche ;
  5. Les deux pans coupès sont mis en place ;
  6. Sélectionner toutes les arêtes sauf celles représentées en bleu sur la figure ;
  7. Appliquer un raccordement de 5 mm sur les arêtes sélectionnées.

NOTA : contrairement à SolidWorks, les chanfreins et congés n’apparaissent pas isolément dans la fenêtre Objets. Une fois mis en place, ils ne peuvent plus être modifiés « paramétriquement ». Dommage!

Pans coupés et congés du bossage :

3- Incorporation par Fusion de Solides.

Suite à ces opérations, nous disposons de deux volumes (objets, solides 3D…) disjoints qui, puisqu’ils n’ont pas été renommés dans la fenêtre Propriétés, s’appellent tous les deux Solide 3D avec arêtes arrondies.

Pour les fusionner, en incorporant le bossage au volume principal, il faut :

  1. Sélectionner les deux objets (dans la fenêtre Objets ou dans l’espace de travail) ;
  2. Activer la fonction Solides 3D> Fusion de Solides. Les volumes fusionnent alors, la fenêtre Objets indique qu’il n’y a plus qu’un seul solide nommé Résultat de la Fusion. Celui-ci, comme il a déjà été dit, est de la couleur du premier objet sélectionné dans l’opération 1.

Incorporation du Bossage par Fusion de Solides :

4- Raccordement de finition.

Comme toute pièce venant de fonderie (sable), celle que nous modélisons ne peut comporter d’arêtes vives sur les formes extérieures brutes (non usinées). Donc, l’intersection du volume bossage avec le volume principal doit être « arrondie » par un congé de raccordement. C’est une opération que nous savons faire maintenant.

Il suffit de sélectionner l’intersection en cliquant en A, puis de placer un congé de rayon 4 mm.

Raccordement de finition :

Et nous avons terminé avec la première partie:  Ajouter de la matière.

Deuxième partie : Enlever de la matière.

Il n’existe pas dans HeeksCAD de fonction Enlèvement de matière, comme dans SolidWorks, ou elle est le symétrique de la fonction Ajout de matière, ce qui permet d’enlever par extrusion, révolution, balayage etc, Dans HeeksCAD, il faut d’abord construire un volume « plein » que l’on soustrait par opération booléenne à un autre volume. Le résultat de l’opération donne le volume « évidé« .

Il n’existe pas non plus de fonctions dédiées au perçage et au taraudage, comme dans SolidWorks ou VariCAD ; il faudra donc ici recourir à l’opération de soustraction booléenne pour modéliser les perçages divers de la pièce, représentée en coupe cotée par la figure suivante.

Cotation de la matière à enlever :

Comme il faut toujours de l’ordre et de la méthode en DAO/CAO, nous allons établir une chronologie des opérations à effectuer, chronologie qui pourrait être différente. Seules l’habitude et l’expérience acquise dictent le choix suivant :

  1. Création du volume à extraire composé de 3 cylindres C1, C2, C3 et d’un cône P1 ;
  2. Soustraction de ce volume au volume existant ;
  3. Création du volume C4 ;
  4. Soustraction de ce volume au volume résultant de l’opération précédente ;
  5. Chanfreins de finition ;
  6. Perçages divers.

1- Création du volume C1, C2, C3, P1 :

Nous avons vu précédemment le principe d’ajout de cylindre propre à HeeksCAD. Rappelons-le : un cylindre est tojuours placé tel que son centre de référence coïncide avec l’origine du repère OXYZ, et que son axe soit normal au plan frontal courant. Nous allons donc créer une situation favorable à ce que nous voulons, en tenant compte du mode opératoire de HeeksCAD. Cela passe passe par l’orientation du volume existant et l’Ajout d’un système de coordonnées.

Ajout d’un système de coordonnées sur une face :

  1. Faire pivoter le modèle (avec le bouton milieu de la souris enfoncé) pour présenter le plan XZ dans un position approximativement frontale, puis choisir Vue > Maximiser normal au plan. Le repère se redresse comme désiré ;
  2. Sélectionner le modèle puis effectuer un clic droit sur la face avant, représentée en couleur brique sur la figure suivante ;
  3. Dans le menu contextuel qui s’ouvre, chosir Face>  Créer un système de coordonnées ;
  4. Celui-ci se place sur la face sélectionnée et en son centre. La fenêtre Objets affiche l’objet Système de Coordonnées, et la fenêtre Propriétés le concernant indique la position de son origine X0 Y45 Z79. Ces coordonnées peuvent être modifiées pour placer le repère en un autre endroit si cela s’avère nécessaire.

Les cylindres C1, C2, C3 et le cône P1 (P pour pointe!) seront désormais référencés par rapport à ce repère, bien qu’en l’état actuel des choses leurs coordonnées de centre soient données par rapport au repère initial.

Placer un système de coordonnées sur une face :

Volume C1 :

Il s’agit d’un cylindre. Nous savons maintenant créer et placer ce genre d’objet. Cependant, détaillons les opérations.

  1. Choisir Solides 3D> Ajouter un Cylindre, le plan XZ étant toujours en position frontale ;
  2. Celui-ci se place tel que son centre référence coïncide avec l’origine du nouveau repère en X0 Y45 Z79, que son rayon soit égal à 5 mm et sa hauteur à 10 mm (sur le nouvel axe Z) ;
  3. Changer la position du centre du cylindre pour le faire « reculer » de 15 mm sur son axe Z qui correspond à l’axe Y du repère initial pour X0 Y30 Z79. Paramétrer sa taille pour R(ayon)27 et H(auteur)16. Changer son nom en Cylindre1 ;
  4. Valider en cliquant sur la coche verte ;
  5. Le cylindre se place et se dimensionne tel que demandé. Attention : veillez à ce que le cylindre débouche de la face avant du modèle, ou, à la limite, soit aligné avec elle, sinon le modèle ne serait pas percé. Cela va de soi, mais cela va mieux en le disant ;
  6. La fenêtre Objets contient l’objet Cylindre1 (ou Tartempion si le cylindre ajouté avait été nommé ainsi).

NOTA : le changement de nom des volumes est facultatif. Il a juste pour raison de faciliter le choix dans la fenêtre Objets lorsque plusieurs éléments portent le même nom, ce qui serait le cas ici où, au final, il y aurait eu plusieurs objets appelés Cylindre sans autres spécifications.   

Ajouter et paramétrer le cylindre C1 :


Ajout des cylindre C2 et C3 :

Nous ne détaillerons pas la méthode, qui est identique à celle de l’ajout de C1. Précisons seulement que les ajouts suivants se feront après avoir rendu le modèle existant invisible, afin de contrôler visuellement ce que l’on est en train d’y faire à l’intérieur.

C2 sera appelé Cylindre 2, aura pour dimensions R34 et H59, et sera positionné à X0 Y-29 Z79.

C3 sera appelé Cylindre 3, aura pour dimensions R19 et H6, et sera positionné à X0 Y-35 Z79.

NOTA : on aura compris que toutes ces valeurs correspondent à celles indiquées par la figure Matière à enlever.

Ajouter le cône P1 :

On procèdera comme suit :

  1. Choisir Solide 3D> Ajouter un Cône, le plan XZ étant approximativement frontal ;
  2. Le cône P1 que l’on appellera Pointe se présente sur la face avant du modèle ;
  3. Il se caractérise par sa Hauteur 20, son Rayon du Sommet 5 et son Rayon de la Base 10 (il s’agit donc d’un tronc de cône et non d’un cône à proprement parler) ;
  4. Or P1 doit être « pointu » et la pointe doit être orientée à l’opposé. Pour cela, changer les dimensions telles que H9, RS0 et RB19 ;
  5. Placer P1 tel qu’il soit accolé à C3 en X0 Y-44 Z79.

Ajouter le cône P1 :

Préparer la soustraction :

Les quatre volumes volumes alignés doivent être soustraits au modèle. Pour simplifier la tâche nous procéderons ainsi :

  1. Tracer une fenêtre de sélection autour de  C1, C2, C3 et P1 ;
  2. Choisir Solides 3D > Fusion de Solides ;
  3. Dans la fenêtre Objets, Résultat de la Fusion remplace le nom des volumes constituant le nouvel objet ;
  4. Rendre visible le modèle existant appelé Solide 3D avec arête arrondie ;
  5.  Dans la fenêtre Objets, sélectionner Solide 3D avec arête arrondie puis Résultat de la Fusion, impérativement dans cet ordre, la logique étant ici : on choisit le volume 1 auquel on soustrait le volume 2 ;
  6. Choisir Solides 3D> Soustraction.

Préparer l’évidement par soustraction :

Le modèle est évidé, tel qu’il apparaît sur l’image ci-dessous.

 

Autre possibilté :

Cette succession de volumes à créer pourrait être simplifiée par le dessin d’un profil dans QCad importé en DXF dans HeeksCAD, que l’on transformerait en volume par une seule opération de Révolution, avant de le soustraire au modèle existant.

Esquisse QCad pour le volume intérieur à soustraire :

2- Création, soustraction du volume C4 :

Rien de nouveau pour cette opération, qui est menée sur un axe perpendiculaire au précédent, ce qui impose de redresser le modèle de telle sorte que le plan XY soit approximativement en position frontale. Ensuite :

  1. Le modèle après l’opération de soustraction, qui s’appelle maintenant Résultat de la soustraction ;
  2. Sélectionner le modèle puis d’un clic droit sur la face supérieure ajouter un Système de coordonnées ;
  3. Ajouter le cylindre C4 qui se positionne par rapport au nouveau repère, avec des dimensions par défaut ;
  4. Changer les dimensions pour R26 et H51 ;
  5. Faire descendre C4 dans la matière tel que son centre référence soit en X0 Y0 Z79 ;
  6. Sélectionner le modèle existant puis C4 et enfin choisir Solides 3D> Soustraction.

Ajouter le cylindre C4 à soustraire :

Le modèle est évidé tel qu’il apparaît sur le figure du paragraphe suivant.

3- Chanfreins de finition sur le volume évidé :

L’évidement est terminé ; il ne reste plus qu’à le peaufiner avec un chanfrein d’entrée sur les faces avant et supérieure du modèle.

  1. Choisir Sélectionner seulement des arêtes et désigner d’un clic les arêtes A et B en maintenant la touche Ctrl appuyée ;
  2. Choisir Solides 3D> Chanfrein et dans la fenêtre Saisir, régler la taille à 2.5 mm par exemple :
  3. Valider en cliquant sur la coche verte ;
  4. Deux chanfreins identiques abattent les arêtes A et B.

Chanfreins de finition :

Effectuer les perçages :

Il y a quatre séries de perçages sur cette pièce (voir figure : Matière à enlever).

Nous expliciterons la méthode de réalisation du perçage de l’embase par quatre trous de diamètre 10 mm, disposés de façon équidistante sur un cercle de rayon 52 mm. Les autres perçages demandent la mise en oeuvre de procédures analogues à celle que nous allons décrire : chacun devrait alors pouvoir transférer ses acquis afin de les réaliser. Pour ceux qui n’y parviendraient pas, il y a toujours la possibilité de se référer au premier didacticiel HeeksCAD présent sur le forum de Linuxgraphic.

Nous procéderons comme suit, les systèmes de coordonnées ajoutés étant supprimés et la face inférieure du modèle étant en poistion approximativement frontale :

  1. Choisir Solides 3D> Ajouter un Cylindre. Un cylindre de R5 et H10 (suivant Z) se place à l’origine du repère. Le paramétrer pour H20, X52 Y0 Z14 et valider en cliquant sur la coche verte en bas de la fenêtre Saisir ;
  2.  Sélectionner le cylindre qui s’est déplacé à gauche ;
  3. Choisir Transformer> Copier circulaire (que l’infobulle renseigne différemment) ;
  4. Dans la fenêtre Saisir, paramétrer le nombre de copies à 3 ( car il manque 3 cylindres pour percer 4 trous). Valider ;
  5. Dans la fenêtre Saisir, paramètrer la position du centre de rotation pour X0 Y0 Z0 et valider ;
  6. Dans la fenêtre Saisir, indiquer l’angle de rotation entre deux copies, soit 90°. Valider, et les 3 copies de cylindre se répartissent alors sur l’embase.

 Perçage de 4 trous diamètre 10 :

Il ne reste plus qu’à effectuer le perçage simultané des 4 trous en sélectionnant dans l’ordre le modèle à percer, puis successivement les quatre cylindres (touche Ctrl appuyée). Ensuite, le simple fait de choisir Solides 3D> Soustraction de Solides réalise les perçages voulus.

Résultat de la soustraction : perçages effectués :

 

Perçage de 3 trous diamètre 5 mm équidistants à 120°:

 

 

Perçage de 4 trous diamètre 5 mm équidistants à 90° :

 

 

Perçage de 2 trous diamètre 10 mm sur bossage :

Ce sont les plus difficiles à mettre en place, faute d’outils spécifiques au perçage, de cotation paramétrique des esquisses par rapport à des faces du volume, ou d’enlévement de matière par extrusion normale au plan contenant l’esquisse…

 

NOTA : dans le premier didacticiel, la mise en place des perçages, sauf de ces deux derniers sur bossage, est consultable à l’adresse : http://www.linuxgraphic.org//forums/viewtopic.php?f=12&t=6075.

...Et c’est fini!

Doléances en guise de conclusion :

HeeksCAD est opérationnel mais il lui manque encore, dans la présente mouture, bien des fonctions que l’on retrouve dans beaucoup de modeleurs paramétriques actuels :

  1. Un arbre de construction digne de ce nom, en lieu et place des données de la fenêtre Objets ;
  2. La représentatiion des plans XY, YZ, ZY et la possibilité de les choisir d’un clic pour y créer des esquisses ;
  3. L’affichage des vues de face, arrière, droite, gauche, dessus, dessous automatiquement placées en position frontale lors de leur choix par l’opérateur, ainsi que les vues isométrique, dimétrique et trimétrique ;
  4. La cotation paramétrique de tout élément par rapport à n’importe quel autre élément existant et pas seulement par rapport à l’origine du repère actif ;
  5. La possibilité d’extruder suivant une direction automatiquement normale au plan contenant l’esquisse à extruder, et pas seulement suivant Z ;
  6. La posibilité d’effectuer une révolution suivant n’importe quelle arête chosie comme axe, ou suivant X, Y ou Z choisi par désignation d’un clic, et pas obligatoirement suivant Z ;
  7. La possibilité d’enlever de la matière par révolution, extrusion, balayage etc, sans être contraint de passer par une phase de création de volume (ajout de matière) à soustraire ;
  8. La possibilité d’extruder à partir du plan milieu et jusqu’à la surface suivante, et pas seulement en fonction d’une longueur définie d’extrusion ;
  9. La possibilté d’enlever de la matière par extrusion définie en dimension selon les paramètres : jusqu’à la prochaine surface, jusqu’à la surface désignée, à travers tout etc ;
  10.  La possibilité de dessiner des esquisses paramétriques sur toute surface désignée, avec de véritables outils de dessin ;
  11. La possibilité d’affecter un degré de transparence à un objet pour visualiser les formes internes, alors qu’actuellement un objet peut juste être déclaré visible ou invisible ;
  12. La possibilité de paramétrer les Lignes infinies par menu contextuel, comme les autres éléments d’esquisse, en leur adjoignant des contraintes de distance, de parallélisme, de perpendicularité, de tangence et d’inclinaison.

Il y en a sûrement d’autres, mais si seulement celles-ci pouvaient être satisfaites, ce serait une très grande avancée .Car ce que l’on peut faire avec un HeeksCAD toujours en développement est déjà fort intéressantt et ce serait dommage de s’arrêter en si bon chemin.


André Pascual, février 2010, pour Linuxgraphic.org

 

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