Sl-Alex домашняя лаборатория

3D модели для KiCAD. Часть 2 - FreeCAD

Просмотров: 5752Комментарии: 3
Статьи

Перевод: EN
3D модели для KiCAD. Часть 2 - FreeCAD

Эта статья продолжает материал о создании 3D моделей компонентов для KiCAD. В прошлой части мы с вами создали модель корпуса микросхемы при помощи пакета OpenSCAD. Однако, подобный подход, хоть и прост, но заставляет держать всю модель в голове и при этом зачастую ошибки в создании модели бывает довольно тяжело выловить. Да и просто во многих случаях гораздо удобнее сесть и сразу нарисовать что-нибудь в своём любимом 3D редакторе. С конструкторскими 3D пакетами в мире open source тяжело, но скорее всего я не промахнусь, объявив FreeCAD самым удобным для этого инструментом. Разумеется, есть коммерческие альтернативы, однако меня FreeCAD покорил простотой и скоростью работы. Приятный бонус - как и OpenSCAD, он отлично поддерживается как в Windows, так и в Linux.

Итак, приступим. Запускаем FreeCAD, создаём новый документ нажатием на кнопочку . Стоит заметить, что по умолчанию во FreeCAD для задания размеров используются две цифры после запятой. Нам надо три, поэтому в меню "Edit/Preferences" в разделе "General" на вкладке "Units" устанавливаем "Number of decimals" равным 3.

Теперь начнём рисовать пин. В панели инструментов из выпадающего списка выбираем "Part Design" и на появившейся слева панели задач выбираем "Create sketch". Как альтернатива, можно использовать кнопку . В появившемся диалоге выбираем плоскость YZ и нажимаем OK.

Для удобства изменим размер сетки на панели слева ("Grid size") и поставим 1мм. Наведём курсор мышки на поле чертежа и приблизим его скроллингом, чтобы весь наш пин в нём поместился. Теперь нажимаем кнопку для рисования ломаной и рисуем приблизительно наш пин. Не забудьте точно совместить концы линии, чтобы замкнуть контур. Должно получиться что-то вроде этого:

Черновик чертежа пина Рисунок 1: Черновик чертежа вывода

Я специально нарисовал криво, чтобы вы увидели, как мы потом эту загогулину выровняем и проставим чёткие размеры. Обратите внимание на маленькие красные значки около каждой линии. Это ограничения, вы можете увидеть их все списком в панели слева. Есть ограничение горизонтальности, вертикальности, перпендикулярности, параллельности, равенства и многие другие. В моём случае при рисовании пина у меня получилось одно лишнее ограничение, и на левой панели вверху появилось сообщение "Sketch contains redundant constraints" (избыточные ограничения). Следующей строчкой указано ограничение, которое считается лишним. Выберите его из списка и удалите. Желтая надпись должна смениться на обыкновенную серую. Теперь пора задать дополнительные ограничения для нашего чертежа. Выберем мышкой два наклонных отрезка и применим к ним ограничение параллельности (кнопка на панели инструментов). Теперь сделаем хитрый ход и нарисуем вот такой отрезок (я выделил его мышкой):

Вспомогательная геометрия Рисунок 2: Рисуем вспомогательную геометрию

Выделим этот отрезок и одну из наклонных линий и применим к ним ограничение перпендикулярности. Выделим этот отрезок ещё раз и сделаем его вспомогательным нажатием на кнопку (он должен стать синим). Теперь выделим края нашего пина и наш вспомогательный отрезок и применим операцию равенства (кнопка ). Должно получиться что-то вроде этого (обратите внимание, я применил ограничение вертикальности к правому концу пина):

Чертёж пина Рисунок 3: После операции равенства

Теперь вы можете взять мышкой какой-нибудь отрезок и попробовать подвигать его по экрану. Если на вашем чертеже ещё есть необходимые для перемещения степени свободы, то у вас это получится. Если чертёж полностью ограничен, он станет зелёным и слева появится надпись "Fully constrained sketch". Добавляйте на чертёж все необходимые размеры, пока не получится что-то вроде этого:

Чертёж пина Рисунок 4: Готовый чертёж пина

На панели слева нажимаем кнопку "Close". FreeCAD сразу предлагает нам придать чертежу объём. Воспользуемся операцией выдавливания ("Pad") и укажем длину 0,3 мм. На этом создание пина окончено, мы можем покрутить его и полюбоваться со всех сторон. Для того, чтобы покрутить камеру, нажимаем Shift, кликаем правую кнопку мыши и перемещением мыши поворачиваем камеру. При отпускании Shift поворот прекращается. Подвинуть камеру можно используя кнопку "Ctrl" и правую кнопку мыши.

Один пин это хорошо, но не рисовать же их 20 штук? Разумеется, нет! Для этого увеличим обзор нашей камеры, чтобы в неё поместилось больше, и выберем в выпадающем списке на панели инструментов режим "Draft". В этом режиме нас интересует кнопка создания массива . Нажмём её и выделим наш пин. Получим сразу что-то типа этого:

Массив Рисунок 5: Массив с параметрами по умолчанию

Теперь нам надо отредактировать параметры массива. Для этого на панели слева перейдём на вкладку "Model" и в нижней части вкладки выберем вкладку "Data". Исправим Number X на 10, Number Y на 1, а Interval X на 0,635. Посмотрите на то, что получилось:

Массив Рисунок 6: Готовый массив

Уже что-то напоминает, верно? Теперь создадим зеркальный массив. Выделим наш массив в дереве проекта на панели слева, в выпадающем списке на панели инструментов выберем "Part". Нажмём на кнопку "Mirror" . Выберем плоскость XZ и нажмём OK. Получится нечто вроде этого:

Зеркало Рисунок 7: Зеркальный массив

Теперь отодвинем массивы друг от друга. Выделим получившайся массив в дереве проекта и изменим его свойство "Placement Position Y" на 3мм. Получится вот такая картинка:

Массив Рисунок 8: Готовые выводы

Осталось нарисовать корпус и выемку около первого вывода. Перейдём в режим "Part Design" и нажмём кнопку рисования эскиза. Рисовать будем на плоскости XY. На эскизе нарисуем прямоугольник, зададим его размеры и привязку к центру координат:

Чертёж корпуса Рисунок 9: Чертёж корпуса

Из эскиза создадим Pad толщиной 1,2мм. Получится вот это:

Черновик корпуса Рисунок 10: Черновик корпуса

Уже ничего, но дремлющий внутри нас художник требует красивых фасок по краям корпуса. Придётся делать. С зажатым Ctrl выбираем все рёбра верхней и нижней граней, затем переходим в режим "Part" и выбираем инструмент "Chamfer" (кнопка ). По умолчанию фаска снимается под углом 45 градусов, но нам это не нужно. Устанавливаем Fillet type в "Variable length" и вбиваем под таблицей числа 0,5 и 0,2 (вертикальная и горизонтальная длины). Жмём OK.

Черновик корпуса Рисунок 11: Корпус почти готов

Получившемуся корпусу не хватает только выемки. Давайте сделаем и её. Перейдём в режим "Part Design", выделим верхнюю грань и нажмём кнопку создания эскиза. В любом месте верхней грани рисуем круг. Теперь нам надо привязать его к краям грани. Нажимаем кнопку и выбираем левое ребро. Нажимаем ещё раз и выбираем нижнее. Выбранные рёбра теперь подсвечиваются розовато-фиолетовым цветом. Зададим размеры окружности и привязку к левому нижнему углу верхней грани.

Чертёж выемки Рисунок 12: Чертёж выемки

Нажмём кнопку "Close", но вместо "Pad" создадим "Pocket" (карман). Укажем глубину 0,05мм. Вот что у нас получилось в итоге:

Готовая модель Рисунок 13: Готовая модель микросхемы

Красиво, не правда ли? Возможно, вам кажется, что такое рисование долгое и нудное, но поверьте, это совсем несложно - я затратил этот корпус всего около 6 минут. Вся прелесть в том, что любой параметр корпуса теперь можно быстро поменять, просто выбрав нужный элемент в дереве проекта и отредактировав его свойства.

Если что-то показалось непонятным или плохо описанным - вот видео, на котором я заснял весь процесс подробно.

В следующем, заключительном уроке мы рассмотрим процесс подготовки наших моделей для KiCAD.