Niveau : Intermédiaire
Logiciel : FreeCAD v0.17

Dessin de définition d’une vis fendue M10 aux valeurs personnalisées :

Un filetage est composé d’une empreinte de forme quelconque (carrée, rectangulaire, triangulaire, …) que l’on fait tourner autour d’un axe. Celle-ci par enlèvement de matière va marquer de sa forme le solide brut à fileter.

I. Création d’un nouveau fichier et sélection d’un atelier

Après le lancement du logiciel, cliquez sur Fichier > Nouveau ou CTRL + N afin de créer un plan de travail vierge. Le bouton « Créer un nouveau document vide » remplit exactement la même fonction.

Cliquez ensuite sur Affichage > Atelier > Part Design. L’utilisation du menu déroulant « Basculer entre les ateliers » permet également une navigation aisée entre ceux-ci.

II. Création de l’esquisse de la vis brute (sans filetage)

Cliquez sur Part Design > Créer une esquisse. Notez que le bouton « Créer une nouvelle esquisse » remplit exactement la même fonction.

A gauche de l’écran, dans l’onglet Tâches, sélectionnez XZ_Plane (Plan de base) puis OK pour valider.

Un repère sur XZ, composé d’une ligne verte (Z) et d’une ligne rouge (X), est désormais présent à l’écran. Tout autour de celui-ci, une grille formée de lignes pointillées blanches espacées de 10 mm par défaut vous servira de guide lors du placement de vos points.

Pour réaliser cette vis, nous partons du principe qu’une fonction de révolution sera nécessaire. De plus, cela nous fera gagner beaucoup de temps car nous modéliserons la vis entière à l’aide d’une demi-figure.

En partant de l’origine du repère, tracez vaguement la forme d’une demi-vis avec l’aide de l’outil polyligne. Ne prenez pas en compte les dimensions du dessin de définition mais gardez une certaine cohérence au risque de devoir bouger manuellement vos points par la suite !

Astuce :
Pour faciliter les étapes suivantes, commencez au repère par le corps de la vis pour finir par sa tête. Cela permettra la création du filetage beaucoup plus simplement dans les étapes suivantes car nous n’aurons quasiment rien à modifier !

N’hésitez pas à recentrer votre esquisse à l’aide du bouton : « Afficher l’ensemble du contenu à l’écran ».

III. Cotation de l’esquisse de la vis brute

En utilisant les outils de contrainte et de cotation, nous allons désormais dimensionner convenablement notre demi‑vis.

Afin de nous repérer dans les divers menus du logiciel, nous nommerons nos cotes en fonction des parties de la vis. Les noms et les mesures seront donc précisés à chaque fois.

Pour nommer une cote, sélectionnez votre ligne ou vos points puis choisissez l’outil de cotation approprié. Dans la boîte de dialogue, entrez votre mesure et renseignez le « Nom (facultatif) » de votre cote. En cas d’erreur, double cliquez sur celle-ci pour rouvrir la boîte de dialogue et changer les valeurs à tout moment.

Astuce :
A gauche dans l’onglet Tâches, dans le menu Contraintes, mettre Nommé dans la liste déroulante. Filtre permet de voir les cotations que vous avez nommées. Ceci est très pratique pour retrouver rapidement une cotation parmi l’ensemble des contraintes.

[ Cotation ] nom et valeur :

  • chanfrein_vis (1,50 mm)
  • rayon_corps_vis (4,984 mm)
  • hauteur_vis (25,50 mm)
  • rayon_tete_vis (8 mm)
  • hauteur_tete_vis (4 mm)

Une fois l’esquisse totalement contrainte, cliquez sur Fermer pour passer à l’étape suivante.

IV. Révolution de l’esquisse de la vis brute

Appuyez sur le chiffre « 0 » du pavé numérique pour passer en vue Axonométrique. Vous pouvez également cliquer sur Affichage > Vues standards > Axonométrique.

N’hésitez pas à recadrer votre esquisse avec le bouton : « Afficher l’ensemble du contenu à l’écran ».

Conseil :
Avant d’effectuer la révolution, renommons dans l’arbre de construction, situé à gauche, dans l’onglet Modèle, l’esquisse s’appelant Sketch en Esquisse_Vis_Brute. Pour cela, cliquez sur Sketch puis F2 et renommer votre esquisse comme indiqué.

Cliquez sur la fonction « Révolution de l’esquisse sélectionnée ». Vous pouvez également cliquer sur Part Design > Révolution.

Les valeurs par défaut d’Axe : « Axe d’esquisse vertical » et d’angle : « 360 ° » étant correctes, cliquez sur OK.

Dans l’arbre de construction renommez Révolution en Vis_brute.

Nous avons désormais un solide non fileté ressemblant à une vis !

V. Création et cotation de l’esquisse de la fente

Sélectionnez la surface plane sur la tête de la vis puis cliquez sur « Créer une nouvelle esquisse ». Un repère XY apparaîtra au milieu de l’écran.

Cliquez sur l’outil « Créer un rectangle dans l’esquisse ». Vous pouvez également passer par le menu Sketch > Géométries d’esquisse > Créer un rectangle.

Tracez votre rectangle en dépassant légèrement de chaque côté de la tête de la vis. Encadrez parallèlement l’axe X tout en traversant perpendiculairement l’axe Y.

Cliquez désormais sur les points supérieurs droite et gauche de l’esquisse puis sur l’axe Y. Placez une contrainte de symétrie. Faites de même avec les points supérieurs et inférieurs droits ou gauches avec l’axe X.

Sélectionnez le segment supérieur ou inférieur de l’esquisse puis sur l’outil de cotation « Fixer une distance horizontale ». Entrez une valeur de 16,10 mm et « Longueur_Fente » comme nom de cotation.

Sélectionnez le segment de droite ou de gauche de l’esquisse puis sur l’outil de cotation « Fixer une distance verticale ». Entrez une valeur de 1,20 mm et « Largeur_Fente » comme nom de cotation.

Vous devriez obtenir une esquisse complètement contrainte (verte) définie comme sur l’image ci-dessous :

Cliquez sur Fermer pour revenir sur la vue 3D. N’oubliez pas de renommer Sketch001, dans l’arbre de construction, en Esquisse_Fente.

VI. Création de la fente par enlèvement de matière

Cliquez sur l’outil « Créer une cavité ». Vous pouvez également passer par le menu Part Design > Cavité.

Dans l’onglet Tâches, à gauche, un menu Paramètres de cavité est apparu. Sélectionnez Cote en face de « Type » et entrez une valeur de 2 mm en face de « Longueur » puis cliquez sur OK.

Appuyez sur le chiffre « 0 » du pavé numérique pour passer en vue Axonométrique. De plus, depuis l’arbre de construction, renommez Pocket (le résultat de la fonction cavité) en Vis_Fendue_Brute.

Nous avons une vis fendue sans filetage !

VII. Préparation des chemins de filetage

Dans la barre d’outils, cliquez sur « Créer un nouveau groupe pour ordonner des objets » puis, depuis l’arbre de construction, renommer le petit document bleu avec F2 en « Filetages ». Un clique droit dessus puis Renommer fonctionne également.

Nous mettrons à l’intérieur le profil ainsi que les chemins relatifs au filetage de notre vis.

Allez dans l’atelier Part. Cliquez sur le menu Pièce > Créer des primitives. L’icône « Création de primitives géométriques paramétrées » effectue également la même fonction.

Dans l’onglet Tâches, à gauche de l’écran, sélectionnez Hélice dans Primitives géométriques.
L’encadré Paramètre affiche 5 champs que nous devons renseigner :

  • Axe de tangage : 1,50 mm
  • Hauteur : 17 mm
  • Rayon : 5 mm
  • Angle : 0,00 °
  • Système de coordonnées : Main droite
L’axe de tangage représente le pas de notre vis. Le paramètre hauteur est la hauteur de notre filetage. Notre vis étant d’un diamètre de 9,968 mm, nous mettrons un rayon de 5 mm en rapport avec la taille ISO de notre filetage soit 10 mm de diamètre (M10). Le système de coordonnées détermine le sens de l’hélice.

Cliquez sur Créer puis Fermer. Une hélice est apparue dans l’arbre de construction.

Avant toutes autres choses, cliquez sur le groupe Filetages. Dans l’onglet Données en bas de l’écran, sélectionnez Group puis le bouton […] pour faire apparaître une boîte de dialogue nommée « Lien ».
Cliquez sur Hélice puis OK. Cela rangera automatiquement Hélice dans le groupe.

Dépliez le groupe et renommez Hélice en Filetage_ISO_M10.

Toujours dans l’arbre de construction, cliquez sur Vis_Fendue_Brute puis appuyez sur la barre d’espacement. Cela aura pour but de rendre invisible notre pièce !

Cliquez de nouveau sur « Création de primitives géométriques paramétrées ».
Sélectionnez Hélice et entrez les valeurs suivantes :

  • Axe de tangage : 1,50 mm
  • Hauteur : 4 mm
  • Rayon : 5 mm
  • Angle : 42,00 °
  • Système de coordonnées : Main droite

En dessous, dépliez Emplacement et entrer 17 mm sur l’axe Z.

Cliquez sur Créer puis Fermer. Une seconde hélice est apparue dans l’arbre de construction. Rangez celle-ci dans le groupe en sélectionnant cette fois les deux hélices avec SHIFT ou CTRL (sinon elles inter-changerons leur place) et renommez la en Filetage_ISO_M10_Sortie.

Si vous obtenez deux hélices qui ne se touche pas, cela n’est pas grave du tout ! Il n’y aura aucune influence sur le balayage !

VIII. Création et cotation du profil de filetage

Retournez dans l’atelier Part Design et créer une nouvelle esquisse. Sélectionnez XZ_Plane (Plan de base) puis OK pour valider.

Vous vous retrouverez devant votre hélice.
Zoomer sur la partie droite de votre repère.

A l’aide de l’outil polyligne, tracez un triangle sur l’axe X. Le triangle représente l’empreinte du filetage donc sa pointe doit être tournée vers l’origine du repère.

Utilisez ensuite l’outil Créer un congé sur la pointe du triangle pour l’arrondir. Sélectionnez les deux points de part et d’autre du congé nouvellement formé et faites une contrainte de symétrie avec l’axe X.

Cotez ensuite comme indiqué sur l’image ci-dessous :

  • d1 : 4,172 mm
  • r : 0,21645 mm
  • out : 5 mm
  • angle : 60 °

Une fois l’esquisse entièrement contrainte, cliquez sur Fermer pour retourner à la vue 3D.

Dans l’arbre de construction, cliquez sur votre nouvelle esquisse et renommez celle-ci en Profil_Vis_M10. Faites ensuite un glissé / déposé de l’esquisse dans votre groupe Filetages.

IX. Balayage et opération booléenne

Retournez dans l’atelier Part. Cliquez sur le menu Pièce > Balayage. L’icône « Balayage d’une ou plusieurs section le long d’un chemin » effectue la même fonction.

Dans l’onglet Tâches, cliquez sur profil_Vis_M10 puis sur la flèche signifiant « Ajouter ».

Cochez les options Créer un solide et Frenet. Cliquez ensuite sur le bouton Chemin de balayage. Retournez sur l’onglet Modèle et sélectionnez Filetage_ISO_M10 avant de revenir dans l’onglet Tâches et d’appuyer sur le bouton Fait.

Cliquez sur OK pour terminer l’opération.
Dans l’arbre de construction, renommez Sweep en M10_Sweep.
Cliquez sur Filetage_ISO_M10 puis sur la barre d’espacement pour cacher la structure.

Recommencez la même opération mais cette fois-ci avec Filetage_ISO_M10_Sortie.
Vous renommerez Sweep001 en M10_Sweep_Out.
Cliquez sur Filetage_ISO_M10_Sortie puis sur la barre d’espacement pour cacher la structure.

Cliquez sur M10_Sweep_Out, dans l’onglet Données, dépliez Placement > Position et entrez 17,00 mm sur l’axe z. Vous ne devriez pas être en face de l’autre balayage ! Pour remédier à cela, cliquez sur Placement > Angle et entrez 119 °.

Cliquez sur Profil_Vis_M10 et appuyez sur la barre d’espace pour cacher le profil (si cela n’est pas déjà fait par le logiciel).
Cliquez sur Vis_Fendue_Brute puis sur la barre d’espacement pour faire réapparaître notre pièce.

Activez la fonction opération booléenne. Vous pourrez également y parvenir depuis le menu Pièce > Opération booléenne > Opération booléenne.

Dans l’onglet Tâches, sélectionnez Vis_Fendue_Brute comme première forme et M10_Sweep comme deuxième forme. Choisissez Différence dans l’encadré Opération booléenne.

Cliquez sur Appliquez puis sur Fermer. Dans l’arbre de construction, renommez l’opération Cut en Vis_M10.

Effectuez exactement la même opération entre la Vis_M10 fraîchement façonnée et le balayage M10_Sweep_Out.

Renommez l’opération Cut001 en Vis_Fendue_M10.

Votre vis est désormais terminée !

Ressources

Fichier FreeCAD v0.17 : Vis_Fendue_M10.fcstd
Clé SHA256 : 41cd708bc1cab36db55eb3d6563b814d90882b7c998ed1f9b794b79ab8c6ba6b

Fichier STL : Vis_Fendue_M10.stl
Clé SHA256 : c3438bd83fa4014ea1d8cf90d6555a68b61289967450f767a9559eb21504f300