Pro ENGINEER-Praktikum: Einführende und fortgeschrittene Arbeitstechniken der parametrischen 3D-Konstruktion mit Wildfire 5.0, 5. Auflage

Peter Köhler (Hrsg.) Pro/ENGINEER-Praktikum

Peter Köhler (Hrsg.)

Pro/ENGINEERPraktikum Einführende und fortgeschrittene Arbeitstechniken der parametrischen 3D-Konstruktion mit Wildfire 5.0 Mit 301 Abbildungen und 17 Tabellen 5., vollständig überarbeitete und erweiterte Auflage Unter Mitarbeit von Stephane Danjou, Christoph Kesselmans, Uwe Klemme, Birte Meister und Oliver Strohmeier STUDIUM

Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar.

1. Auflage 1999 2., aktualisierte Auflage 2000 3., vollständig überarbeitete und ergänzte Auflage 2003 4., aktualisierte und erweiterte Auflage 2006 5., vollständig überarbeitete und erweiterte Auflage 2010 Alle Rechte vorbehalten © Vieweg +Teubner Verlag | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 2010 Lektorat: Thomas Zipsner | Imke Zander Vieweg +Teubner Verlag ist eine Marke von Springer Fachmedien. Springer Fachmedien ist Teil der Fachverlagsgruppe Springer Science+Business Media. www.viewegteubner.de Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlags unzulässig und strafbar. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Umschlaggestaltung: KünkelLopka Medienentwicklung, Heidelberg Technische Redaktion: Stefan Kreickenbaum, Wiesbaden Druck und buchbinderische Verarbeitung: STRAUSS GMBH, Mörlenbach Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier. Printed in Germany ISBN 978-3-8348-0599-7

V

Vorwort Das vorliegende Buch soll die Schulung und Einarbeitung in die parametrische 3DKonstruktion mit dem System Pro/ENGINEER Wildfire 5.0 unterstützen. Es ist die überarbeitete und erweiterte Neuauflage des Pro/ENGINEER-Praktikum-Buches [1]. Die Gliederung der einzelnen Abschnitte zeigt, dass die Vermittlung grundlegender Arbeitstechniken im Vordergrund steht, so dass das Buch auch unabhängig von dem verwendeten CAD-System Leser finden kann. Die Einführung in das System und grundlegende Arbeitstechniken sind in den beiden ersten Kapiteln enthalten. In Kapitel 3 wurden Hinweise und Beispiele zur Generierung von Modellreferenzen zusammengefasst, auf die bei der Bearbeitung der Übungsaufgaben zurückgegriffen werden kann. Die weiteren Abschnitte des Buches bieten eine schrittweise Einführung in die parametrische Produktmodellierung. Begonnen wird mit den notwendigen Skizziertechniken, die Grundlage der Bauteilmodellierung sind. Neben der Bauteil- und Baugruppenkonstruktion werden auch Hinweise für Modellanalysen, Modelländerungen und Vereinfachungen sowie für die Erzeugung von Animationen gegeben. Kapitel 7 vermittelt Grundlagen und Arbeitsweisen zur Zeichnungserstellung aus 3D-Datenmodellen. Die Dialogbeschreibung ist in allen Abschnitten so aufgebaut, dass sie auch auf andere Aufgabenstellungen übertragen werden kann. Mit ergänzenden, fortgeschrittenen Arbeitstechniken werden vor allem in Kapitel 8 Möglichkeiten aufgezeigt, um firmen- und produktspezifisches Wissen in die Konstruktion zu integrieren und Produkte zu optimieren. Darin enthalten sind Beispiele zur Einbindung von FEMAnalysen sowie von externen Berechnungsprogrammen. Weitere ergänzende Beispiele und Hinweise zu den Aufgabenstellungen werden auf der WebSeite des Buches http://www.uni-due.de/cae/proe-praktikum.shtml zur Verfügung gestellt. Auch die Leser haben hier die Möglichkeit, Aufgabenstellungen und Lösungsvorschläge zu publizieren. Ich danke den Mitarbeitern des Lehrstuhles „Rechnereinsatz in der Konstruktion“ der Universität Duisburg-Essen für die engagierte und kreative Mitarbeit bei der Erarbeitung des Manuskriptes und den studentischen Mitarbeitern für die kritische Durchsicht der Übungsbeispiele. Dank gilt auch dem Verlag, insbesondere Herrn Thomas Zipsner und Frau Imke Zander für die wertvolle Unterstützung sowie den Herren Jens Bechthold, Sascha Dungs und Norman Lupa für die wertvollen Anregungen bei der Neugestaltung des Buches. Ich wünsche allen Lesern viel Erfolg bei der Bearbeitung der Aufgabenstellungen. Duisburg, im Februar 2010

Peter Köhler

VII

Inhaltsverzeichnis 1 Einführung ...................................................................................................................

1

2 Einführung in die Arbeit mit Wildfire 5.0 ................................................................. 2.1 Allgemeines ......................................................................................................... 2.2 Benutzerschnittstelle ............................................................................................ 2.2.1 Dialogelemente ....................................................................................... 2.2.2 Interaktionen ........................................................................................... 2.3 Objektdarstellung ................................................................................................ 2.3.1 Darstellungsoptionen ............................................................................... 2.3.2 Farbe und Farbeffekte ............................................................................. 2.3.3 Folien ...................................................................................................... 2.3.4 Unterdrückung von Konstruktionselementen .......................................... 2.4 Ansichtsmanager ................................................................................................. 2.4.1 Vereinfachte Darstellungen ..................................................................... 2.4.2 Speicherung von Darstellungsvarianten in Baugruppen ......................... 2.4.3 Explosionsdarstellung ............................................................................. 2.4.4 Querschnitte ............................................................................................ 2.5 Modellinformationen ...........................................................................................

3 3 5 5 6 7 7 8 9 11 13 13 15 16 18 20

3 Modellreferenzen ......................................................................................................... 3.1 Standardbezugselemente ..................................................................................... 3.2 Benutzerdefinierte Bezugskurven ........................................................................ 3.3 Referenzen aus Elementverknüpfungen .............................................................. 3.4 Referenzen aus Modellanalysen .......................................................................... 3.5 Import von Bezugselementen .............................................................................. 3.6 Definition von Parametern und Beziehungen ...................................................... 3.6.1 Parameterbezeichnung ............................................................................ 3.6.2 Maßbeziehungen ..................................................................................... 3.6.3 Layoutsteuerung ...................................................................................... 3.7 Baugruppenskelette ............................................................................................. 3.7.1 Einführung .............................................................................................. 3.7.2 Aufbau des Strukturmodells .................................................................... 3.8 Modellinterne und modellübergreifende Elementkopien .................................... 3.8.1 Weitergabe geometrischer Referenzen .................................................... 3.8.2 Geometrievererbung ................................................................................ 3.9 Referenzkurven aus Bewegungsanalysen ............................................................ 3.10 Schnittstellen für den Datenaustausch .................................................................

23 23 26 28 30 32 34 34 35 36 38 38 38 41 41 43 44 46

4 Skizzieren ...................................................................................................................... 4.1 Die Arbeitsumgebung .......................................................................................... 4.2 Skizziermethodik ................................................................................................. 4.3 Skizzierübungen .................................................................................................. 4.3.1 Ein einführendes Beispiel .......................................................................

47 47 50 52 52

VIII

Inhaltsverzeichnis 4.3.2 4.3.3 4.3.4

Symmetrische Skizzen ............................................................................. Rotationsskizzen ...................................................................................... Entwurfsskizze für eine Rohrzange .........................................................

53 54 56

5 Bauteilmodellierung ..................................................................................................... 5.1 Die Arbeitsumgebung .......................................................................................... 5.2 Skizzierte Bezugselemente .................................................................................. 5.3 Profil- und Rotationskörper ................................................................................. 5.3.1 Einführende Beispiele ............................................................................. 5.3.2 Anwendungsbeispiel „Ventilkorpus“ ...................................................... 5.4 Gezogene Teile .................................................................................................... 5.4.1 Ebene Trajektionen ................................................................................. 5.4.2 Spiralförmige Trajektionen ..................................................................... 5.4.3 Räumliche Trajektionen .......................................................................... 5.4.4 Trajektionen mit Querschnittsänderung .................................................. 5.5 Verbundkörper ..................................................................................................... 5.5.1 Übergangsstücke ..................................................................................... 5.5.2 Gekrümmte Verbundelemente ................................................................. 5.5.3 Gezogene Verbundelemente .................................................................... 5.6 Konstruktionsfeature ........................................................................................... 5.6.1 Fasen und Rundungen ............................................................................. 5.6.2 Bohrungen und Gewinde ......................................................................... 5.6.3 Rippen ..................................................................................................... 5.6.4 Fertigungsbedingte Anpassungen ........................................................... 5.6.5 Schalenelemente ...................................................................................... 5.6.6 Kopieren von Elementen ......................................................................... 5.6.7 Mustererzeugung ..................................................................................... 5.6.8 Kosmetische Konstruktionselemente ...................................................... 5.7 Benutzerdefinierte Feature ................................................................................... 5.7.1 Zentrierbohrung ....................................................................................... 5.7.2 Passfedernut ............................................................................................ 5.8 Modellanpassungen ............................................................................................. 5.8.1 Veränderung von Maßen und Attributen ................................................. 5.8.2 Gruppieren und Umordnen von Elementen ............................................. 5.8.3 Modellparametrisierung .......................................................................... 5.9 Flächenorientierte Bauteilmodellierung ............................................................... 5.9.1 Profil- und Verbundflächen ..................................................................... 5.9.2 Freiformflächen ....................................................................................... 5.9.3 Versatzflächen ......................................................................................... 5.9.4 Flächenverknüpfungen ............................................................................ 5.9.5 Flächenverbund ....................................................................................... 5.10 Zusätzliche Modellierungsoptionen ..................................................................... 5.10.1 Variable Trajektionen .............................................................................. 5.10.2 Modellformung ........................................................................................ 5.10.3 Modellierung eines Zahnrades mit Evolventenverzahnung .................... 5.10.4 Graphauswertung .................................................................................... 5.11 Blechteilmodellierung .......................................................................................... 5.11.1 Die Arbeitsumgebung .............................................................................

59 59 60 61 61 66 69 69 70 72 73 75 75 78 80 82 82 84 88 89 89 90 91 92 94 94 96 99 99 100 101 105 105 108 112 114 119 122 122 124 126 129 132 132

Inhaltsverzeichnis

IX

5.11.2 Körperkonvertierung ............................................................................... 5.11.3 Laschen und Blechprofile ....................................................................... 5.11.4 Biegungen ............................................................................................... 5.11.5 Blechabwicklung ..................................................................................... 5.11.6 Übergangsstücke ..................................................................................... 5.11.7 Einformen und Schneiden ....................................................................... 5.12 Teilefamilien ........................................................................................................

133 133 134 136 136 138 140

6 Baugruppenmodellierung ........................................................................................... 6.1 Die Arbeitsumgebung .......................................................................................... 6.2 Der Einbau von Komponenten ............................................................................ 6.2.1 Grundlagen .............................................................................................. 6.2.2 Einbau über Koordinatensysteme ............................................................ 6.2.3 Einbau über Bezugselemente und Achsen .............................................. 6.2.4 Einbau über Geometrieelemente ............................................................. 6.2.5 Einbaukorrektur ...................................................................................... 6.3 Abbildung von Produktstrukturen ....................................................................... 6.3.1 Entwurf einer groben Baugruppenstruktur .............................................. 6.3.2 Verwendung von Skelettmodellen .......................................................... 6.4 Austausch von Komponenten .............................................................................. 6.4.1 Austauschbaugruppen ............................................................................. 6.4.2 Nutzung von Komponentenschnittstellen ............................................... 6.4.3 Baugruppenkonfigurierung über Familientabellen ................................. 6.5 Baugruppeninformation ....................................................................................... 6.6 Anpassungen von Komponenten ......................................................................... 6.6.1 Bauteilkorrekturen ................................................................................... 6.6.2 Flexible Komponenten ............................................................................ 6.6.3 Baugruppenabhängige Teilemodellierung .............................................. 6.6.4 Formenbau .............................................................................................. 6.6.5 Geometrievererbung ................................................................................

143 143 144 144 146 146 148 150 151 151 155 157 157 160 163 165 166 166 167 169 170 171

7 Zeichnungsableitung aus dem 3D-Modell ................................................................. 7.1 Die Arbeitsumgebung .......................................................................................... 7.2 Zeichnungsformatierung ...................................................................................... 7.2.1 Zuweisung des Layouts ........................................................................... 7.2.2 Zeichnungseinstellungen ......................................................................... 7.2.3 Modelleinstellungen ................................................................................ 7.2.4 Verwaltung mehrerer Zeichnungsblätter ................................................. 7.3 Erzeugung von Modellansichten ......................................................................... 7.3.1 Die Multifunktionsleiste .......................................................................... 7.3.2 Basisansicht ............................................................................................. 7.3.3 Projektions- und Hilfsansichten .............................................................. 7.3.4 Schnittdarstellungen ................................................................................ 7.3.5 Detailansichten ........................................................................................ 7.3.6 Halbe Ansicht, Bruchansicht, Teilansicht ............................................... 7.3.7 3D-Ansichten .......................................................................................... 7.3.8 Baugruppen-, Explosionsdarstellungen ...................................................

175 175 175 175 176 178 179 179 179 180 181 182 185 185 186 186

X

Inhaltsverzeichnis 7.3.9 Ergänzende Geometrieelemente .............................................................. Bemaßungen ........................................................................................................ Ergänzende Angaben ........................................................................................... 7.5.1 Oberflächenangaben und Kantensymbole ............................................... 7.5.2 Form- und Lagetoleranzen ...................................................................... 7.5.3 Notizen und Tabellen ..............................................................................

187 188 191 191 191 193

8 Arbeitstechniken zur Produktoptimierung ............................................................... 8.1 Arbeit mit Partialmodellen am Beispiel eines Gussteiles .................................... 8.1.1 Definition einer Gussbaugruppe .............................................................. 8.1.2 Anpassung des Skelettmodells ................................................................ 8.1.3 Ableitung der Innen- und Außenteile ...................................................... 8.1.4 Rohteildefinition ...................................................................................... 8.1.5 Gussteilbearbeitung ................................................................................. 8.2 Toleranzanalyse ................................................................................................... 8.2.1 Toleranzen zu Bemaßungen hinzufügen ................................................. 8.2.2 Toleranzanalyse durchführen .................................................................. 8.3 Geometrieoptimierung ......................................................................................... 8.3.1 Blechteil .................................................................................................. 8.3.2 Kurbelwelle ............................................................................................. 8.3.3 Benutzerdefinierte Analyse (BDA) ......................................................... 8.3.4 Graphenvergleich .................................................................................... 8.3.5 Excel-Analyse ......................................................................................... 8.3.6 Multiziel-Konstruktionsstudien ............................................................... 8.3.7 Einbindung einer MathCad-Analyse ....................................................... 8.4 Definition komplexer Beziehungen mit Pro/PROGRAM ................................... 8.4.1 Grundlagen .............................................................................................. 8.4.2 Programmierbeispiel ............................................................................... 8.5 Animationen und Bewegungsstudien .................................................................. 8.5.1 Gelenkdefinition ...................................................................................... 8.5.2 Animation einrichten ............................................................................... 8.5.3 Explosionsanimation ............................................................................... 8.6 Bauteilsimulation mit MECHANICA ..................................................................

195 195 196 196 198 200 201 203 203 204 205 205 206 208 212 215 218 220 225 225 225 229 229 232 236 237

7.4 7.5

Literaturverzeichnis .......................................................................................................... 242 Sachwortverzeichnis .......................................................................................................... 243 Teileverzeichnis .................................................................................................................. 246

1

1 Einführung Der erfolgreiche Einsatz von Methoden der virtuellen Produktentwicklung hängt nicht nur von den Leistungsmerkmalen der verwendeten Softwaresysteme ab. Entscheidend bleibt die Sachkompetenz und Kreativität der Bearbeiter, die eben durch diese Werkzeuge mehr oder weniger gut unterstützt werden. Parametrische 3D-CAx-Systeme eröffnen vor allem dann neue Möglichkeiten für die Produktentwicklung und Vermarktung, wenn auch im Konstruktionsmanagement den veränderten Arbeitsweisen entsprochen wird. Erfolge einer kooperativen rechnerintegrierten Produktentwicklung werden dort sichtbar, wo auch Konstruktionssystematik und Methodik als fester Bestandteil des Arbeitsprozesses anerkannt sind. [2] Dazu gehört ein konstruktionsphasenbezogenes Vorgehen (erst Grobgestaltung, dann Feingestaltung) und das Aufstellen von Konstruktionsrichtlinien für die Arbeit mit CAD-Systemen (Voreinstellungen, Bezeichnungsregeln ...). Vor der Konstruktion mit parametrischen CAD-Systemen sollte untersucht werden, inwieweit auch die Produktlogik der Erzeugnisse abgebildet werden kann, um so eine optimale Verwendung der rechnerinternen Produktdaten zu sichern. Es gilt, die vielfältigen Beziehungen zwischen Einzelteilen, Baugruppen, Baureihen und kundenorientierten Varianten zu erfassen und sinnvoll im Datenmodell abzubilden. Vorhandene Auswahl- bzw. Baureihen sind unter Umständen zu überarbeiten, wenn Ähnlichkeitsprinzipien bisher nicht konsequent genug umgesetzt wurden. Sollen von bereits vorliegenden Konstruktionen 3D-CAD-Modelle erzeugt werden, ist häufig eine komplette Überarbeitung notwendig. Eine 1:1-Übertragung wird in der Regel nicht gelingen, da neben objektiv notwendigen Änderungen auch subjektive Entscheidungen in den alten Konstruktionen zu kompensieren sind. Vor der Modellbildung muss geklärt werden, welche Parameter maßgebend sind (z. B. für die Erfüllung der Funktion, für den Bauraum bzw. die Halbzeugabmessungen) und somit die Grobgestalt beschreiben. Fasen, Zentrierbohrungen u. a. sind dagegen der Feingestaltung zuzuordnen. Anhand der vom CAD-System zur Verfügung gestellten Werkzeuge muss dann entschieden werden, ob und wenn ja, in welcher Form (Grob- oder Feingestalt) eine voll- oder teilautomatisierte Variantenkonstruktion komplexerer Einzelteile oder Baugruppen realisiert werden kann. Abbildung 1-1 zeigt einige der Konstruktionsbeispiele, die in den folgenden Abschnitten beispielhaft mit Hilfe des Systems Pro/ENGINEER bearbeitet werden. Nicht in jedem Fall werden jedoch alle Modellierungsschritte und Bemaßungswerte vorgegeben, so dass genügend Spielraum bleiben wird, Arbeitstechniken der parametrischen Produktmodellierung selbstständig anzuwenden. Die Baugruppen dienen vor allem dazu, Möglichkeiten zur Abbildung modellübergreifende Zusammenhänge aufzuzeigen. Am Beispiel des Ventilkörpers und anderer Bauteile wird vor allem das schrittweise Vorgehen bei der Grob- und Feingestaltung erläutert. Darüber hinaus werden viele andere Aufgabenstellungen genutzt, um besondere Leistungsmerkmale des Systems zu verdeutlichen.

2

1 Einführung

Abbildung 1-1: Baugruppen des Praktikums Ziel der nachfolgend beschriebenen Symbolik ist es, eine Entkopplung der Benutzerdialogbeschreibung von speziellen Systemkonfigurationen zu unterstützen sowie dem fortschreitenden Erkenntnisstand des Lesers im Verlauf des Praktikums zu entsprechen. Der nebenstehende Pfeil am Seitenrand zeigt, dass ein neuer Übungsschwerpunkt begonnen wird. Zur Dialogbeschreibung werden im Wesentlichen Symbole, Pfeile und Textfelder benutzt:

  Datei

Auswahl einer Befehlsoption bzw. Hinweis auf einen zu erledigenden Arbeitsschritt Auswahl einer Menüleisten-Option bzw. Reiter im Menüfenster

ž TITEL

Auswahl aus einem zusätzlich geöffneten Menüfenster

Ÿ Rotation

Ÿ Auswahl (xy-Ebene) Ÿ

Skizze (xy-Ebene)

Einfach rechts unten schattierte Rahmen geben gruppiert den ausführlichen Benutzerdialog wieder. Ist der Rahmen links oben schattiert, gibt das Textfeld den Benutzerdialog nur noch stark verkürzt wieder, da die Abfolge bereits an anderen Stellen ausführlicher erläutert wurde.

Erforderliche Tastatur-Eingaben, wie Namen, Maße etc., werden durch fette kursive Schrift verdeutlicht. Eingabeaufforderungen werden unterstrichen. Einzelne Befehlsreihenfolgen sind durch Verwendung von Pfeilen im entsprechenden Block festgelegt. Auswahlaktionen werden als Funktion in folgender Form dargestellt: Auswahl (). In der Klammer steht das auszuwählende Element. Das gilt sowohl für Dateien, als auch für Konstruktionselemente und andere Modellkomponenten. Die oben dargestellten umrahmten Textfelder, die Befehle nach methodischen und didaktischen Gesichtspunkten bündeln, werden vor allem am Anfang dieses Praktikums verwendet. Sie werden später mehr und mehr durch kursive Textzeilen ersetzt.

3

2 Einführung in die Arbeit mit Wildfire 5.0 2.1 Allgemeines Neben grundlegenden Funktionen zur Bauteil- und Baugruppenmodellierung sowie zur Zeichnungserstellung sind im System Möglichkeiten vorhanden, Produktwissen zu digitalisieren, Produktmodelle zu analysieren und zu optimieren. Darüber hinaus sind bereits einige branchenspezifische Anwendungstools integriert. Dazu gehören Funktionen u. a. zur Blechteilmodellierung, zur NC-Bearbeitung, zur Verkabelung und zur Toleranzanalyse. Ebenso stehen Module bzw. Schnittstellen zur Verfügung, die u. a. für das Produktdatenmanagement und für die Berechnungsintegration genutzt werden können. Abbildung 2-1 zeigt mögliche Bearbeitungsgebiete, die bei der Erstellung einer neuen Datei ausgewählt werden können. Es wird verdeutlich, dass sich hinter einigen Optionen weitere Untergliederungen verbergen. Durch diese „Schalter“ werden die Benutzeroberfläche und der Funktionsumfang den jeweiligen Anforderungen angepasst.

Abbildung 2-1: Beispiele zur Erzeugung neuen Sitzungskomponenten Falls nichts Anderes bei der Systeminstallation festgelegt wurde, ist das Startverzeichnis auch das Arbeitsverzeichnis, in dem die Bauteile, Baugruppen, Zeichnungen etc. gespeichert werden. Dieses kann über

  Datei Ÿ Arbeitsverzeichnis festlegen geändert werden.

Die Dateinamen sollten so gewählt werden, dass sie das persönliche bzw. firmenspezifische Datenmanagement erleichtern. Allgemeine Regeln für die Namensgebung, wie die Länge der Dateinamen, Groß- und Kleinschreibung usw. hängen vom jeweiligen Betriebssystem ab. Auf keinen Fall dürfen Sonderzeichen (!, /, @, Leerzeichen, ...) enthalten sein.

4

2 Einführung in die Arbeit mit Wildfire 5.0

Das System verwendet bei der Speicherung unterschiedliche Dateiendungen, zum Beispiel *.prt für Bauteile oder *.asm für Baugruppen. Dabei erhalten Arbeitsdateien (Bauteile, Baugruppen, Zeichnungen etc.) einen zusätzlichen Index n. Bei jedem Speichervorgang wird der Index um eins erhöht und damit eine neue Version der Datei erzeugt. Somit lassen sich beliebige Konstruktionszwischenstände aufrufen. Das Löschen alter Konstruktionsstände erfolgt über   Datei Ÿ Löschen Ÿ Alte Versionen. Die komplette Löschung der Arbeitsdatei wird alternativ über die Option Alle Versionen veranlasst. Alternativ können alle Konstruktionsstände im Datei-Browser gelöscht werden. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, Arbeitsdateien aus dem Arbeitsspeicher zu entfernen. Dabei wird zwischen der aktiven (  Datei Ÿ Wegnehmen Ÿ Aktuell) und den nicht angezeigten Dateien (  Datei Ÿ Wegnehmen Ÿ Nicht angezeigte) unterschieden. Allgemeine Voreinstellungen können unter dem Menüpunkt   Tools verändert werden. Hierüber lassen sich u. a. Mapkeys und spezielle Konfigurationsdateien (Optionen) definieren. Ebenso können Darstellungsattribute und Aktionen (Umgebung) sowie die Benutzeroberfläche (Bildschirm anpassen) beeinflusst werden. Die Voreinstellungen der Standardinstallation sind in der Konfigurationsdatei config.pro enthalten. Sie kann über   Tools Ÿ Optionen aufgerufen und angepasst werden. Hier ist insbesondere darauf zu achten, dass das Einheitensystem (Option „pro_unit_sys“) den üblichen SI-Einheiten entspricht, was jedoch bereits bei der Installation eingestellt werden kann. Über   Datei Ÿ Eigenschaften können bestimmte Modelleigenschaften angezeigt und verändert werden. Dazu gehören auch das Einheitensystem sowie Materialeigenschaften und Toleranzklassen.

Informationsbereich

Abbildung 2-2: Hauptfenster

Modellregenerierungsstatus

2.2 Benutzerschnittstelle

5

2.2 Benutzerschnittstelle

2.2.1

Dialogelemente

Der Benutzerdialog wird über das Hauptfenster (Abbildung 2-2) gesteuert, dessen Inhalte sich in Abhängigkeit von der gewählten Option anpassen. Über die obere Menüleiste des Hauptfensters und die dahinter verborgenen Untermenüs können alle Funktionen der jeweils aktiven Arbeitsumgebung ausgewählt werden. Die oben und seitlich verfügbaren Symbolleisten sind „Werkzeugkästen“, die eine spezielle Auswahl der auch über die Hauptmenüleiste erreichbaren Optionen enthalten. Die Symbole können über das Kontextmenü ein- oder ausgeblendet werden. Unter den oberen Symbolleisten befindet sich ein Informationsbereich, in dem alle Mitteilungen angezeigt werden, die sich unmittelbar auf die im betreffenden Fenster durchgeführten Operationen beziehen. Hier ist auch das Ampelsymbol enthalten, dass den Regenerierungsstatus verdeutlicht und möglichst auf „grün“ stehen sollte. Im Grafikfenster werden die Objekte dargestellt und bearbeitet. Für jede geöffnete Datei gibt es ein entsprechendes Fenster. Das aktive Fenster befindet sich jeweils im Vordergrund oder kann über   Fenster oder den Button

festgelegt werden.

Der Navigationsbereich befindet sich auf der linken Seite des Hauptfensters. Dieser Bereich enthält verschiedene Registerkarten (Modellbaum, Ordner-Browser, …). In Abbildung 2-2 ist der Modellbaum im Vordergrund. Hier wird die Modellstruktur in einem hierarchischen Format angezeigt. Der Informationsgehalt kann über verschiedenen Optionen beeinflusst werden. Zu jedem aufgelisteten Konstruktionselement (KE) kann darüber hinaus ein Kontextmenü (rechte Maustaste) aufgerufen werden, welches objektbezogene Änderungsmöglichkeiten anbietet (Umbenennen, Umdefinieren, Löschen, …). Die Sichtbarkeit des gesamten Navigationsbereiches kann, ebenso wie die des daneben liegen Web-Browsers, über „Griffe“ am Fensterrand gesteuert werden. Bei Unklarheiten zur Handhabung der Dialogelemente sind die Hilfe-Optionen zu nutzen. Neben den kurzen Hilfstexten, die passend zur aktuellen Mausposition in der Statusleiste angezeigt werden, erscheint bei längerem Verweilen der Maus eine Kurzhilfe. Um spezielle Informationen zu bestimmten Themen zu erhalten, können unterschiedliche Hilfestellungen des Systems genutzt werden. Alle hierbei möglichen Optionen können über die Menüleiste (  Hilfe) abgerufen werden. Vor allem bei großen Bauteilen und Baugruppen ist das Auffinden bestimmter Objekte mit Hilfe der Selektion im Grafikfenster nicht immer einfach. Häufig wird es sinnvoll sein, über die rechte Maustaste im Grafikbereich die Auswahloption „Aus Liste wählen“ zu verwenden. Das ebenfalls verfügbare Such-Tool bietet die Möglichkeit, Objekte nach bestimmten Regeln auffinden zu können. Die einmal erzeugten Abfragen können gespeichert und die damit aufgefundenen Objekte automatisch auf eine Folie gelegt werden, um so einen schnellen Zugriff zu erhalten.

6

2 Einführung in die Arbeit mit Wildfire 5.0

2.2.2

Interaktionen

Die Bedienung des Programms erfolgt in erster Linie mit der Maus. Sie besitzt eine zentrale Rolle bei der Kommunikation mit dem System. Aus diesem Grund ist die Belegung der Maustasten unterschiedlich, je nachdem, welche Aktion aktuell genutzt wird. Mit der linken Maustaste werden Dialog- oder Modellelemente ausgewählt. Die Tabelle 2-1 liefert einen Überblick über häufig zu nutzende Mausfunktionen. Tabelle 2-1 : Maustastenaktionen Taste

halten

+ Taste

Benutzung im

Aktion

links

nein

–

Dialogfenster

Auswahl des Menüpunktes

nein

–

Doppelklick

–

ja

–

Elementauswahl Elementänderung Modellfenster Auswahlrahmen ziehen

nein mitte

rechts

STRG

Kontextmenü

ja

SHIFT

ja

–

ja

STRG

ja

–

Dynamisches Verschieben Modellfenster

Dynamisches Drehen Dynamisches Zoomen

Dialogfenster

Kontextmenü

Wenn zur Auswahl im Hauptarbeitsfenster oder im Modellbaum mehrere Elemente selektiert werden sollen, muss dies mit gedrückter STRG-Taste erfolgen. Das Löschen von Elementen ist über die ENTF-Taste (DEL) möglich.

2.3 Objektdarstellung

7

2.3 Objektdarstellung

2.3.1

Darstellungsoptionen

Grundeinstellungen zur bildlichen Darstellung von Objekten, zu Objekt- und Hintergrundfarben, zu Linienarten u. a. können über

  Ansicht Ÿ Darstellungseinstellungen Ÿ ... den Erfordernissen angepasst werden. Bei der Arbeit mit modernen 3D-CAD-Systemen gibt es vielfältige Möglichkeiten, die Schnelligkeit des Bildaufbaus und die Bildqualität zu beeinflussen (Tabelle 2-2). Tabelle 2-2: Ausgewählte Darstellungsoptionen Symbol

Bemerkung

Symbol

Bemerkung

Bildaufbau

Objekt auf Bildschirm einpassen

Drehzentrum ein-/ausblenden

Ansicht neu orientieren

Ansichtsmodus Ein/Aus

Gespeicherte Ansichten

Ausschnitt vergrößern

Layer-Ansicht

Schrittweise verkleinern

Ansichtsmanager

Drahtmodelldarstellung

Verdeckte Kanten

Sichtbare Kanten

Schattierte Darstellung

Ebenen ein-/ausblenden

Achsen ein-/ausblenden

Punkte ein-/ausblenden

Koordinatensysteme ein-/ausblenden

Farbeffekte-Galerie

Erhöhter Realismus

Anmerkungen ein-/ausblenden

8

2 Einführung in die Arbeit mit Wildfire 5.0

Funktionalitäten zum Ein- und Ausblenden von Bezugselementen (Bezugsebenen, Achsen, usw.), einzelnen Konstruktionselementen oder auch Bauteilen in Baugruppen erleichtern die Modellbearbeitung. Der Bearbeiter eines Modells sollte sich nur so viele grafische Informationen wie nötig anzeigen lassen, um sich auf das Wesentliche konzentrieren zu können. Auch für Präsentationszwecke, bei denen die Produktgestalt wesentlich ist, kommen diese Filterfunktionen zum Einsatz. Gebräuchliche Ansichten (Isometrie, Vorderansicht, Seitenansicht, Draufsicht ...) sind bereits vordefiniert. Über den Orientierungsdialog lassen sich weitere Ansichten benutzerdefiniert hinzufügen.

2.3.2

Farbe und Farbeffekte

Über den Button Farbeffekte-Galerie können die Farbeigenschaften eines Modells, eines Konstruktionselementes oder einzelner Flächen angepasst werden. Neben der Farbgebung können auch die Transparenz der gewählten Objekte eingestellt oder Oberflächen mit Texturen belegt werden. In Abbildung 2-3 wird die Zuweisung einer voreingestellten Farbe vorgestellt.

1 2 4 3

Abbildung 2-3: Einfärben von Modellen bzw. Modellflächen Möglichkeiten zur Veränderung von Darstellungsattributen sind in Abbildung 2-4 dargestellt. Ein Würfel mit Bohrung erhält hier zunächst verschiedenfarbige Flächen. ž FARBEFFEKTE-GALERIE Ÿ Meine Farbeffekte Ÿ Farbe auswählen Ÿ Fläche(n) auswählen Ÿ OK (für beliebige Flächen und Farben wiederholen) In einem weiteren Schritt wird über die Befehlsfolge ž FARBEFFEKTE-GALERIE Ÿ Weitere Farbeffekte Ÿ Einfach Ÿ Eigenschaften Ÿ Transparenz einer weiteren Fläche eine Farbe zugewiesen, die zusätzlich noch Transparenz aufweist (vgl. transparente grüne Fläche in Abbildung 2-4). So können verdeckte Kanten bzw. innenliegende Komponenten insbesondere in Baugruppen auch im schattierten Modus sichtbar gemacht werden.

2.3 Objektdarstellung

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Durch Tranparenz sichtbare Bohrung

verwendete Farbeffekte

Abbildung 2-4: Farbanpassungen Abbildung 2-5 zeigt die Erzeugung einer neuen Farbe und deren Einstellung anhand eines Farbkreises. Die neu erstellte Farbe wird automatisch im CAD-Modell abgelegt. Zusätzlich ist es möglich, Farben modellunabhängig zu speichern. Eine nachträgliche Änderung der aufgebrachten Farbe wirkt sich direkt auf die Bauteilflächen aus.

Ÿ Auswahl (Bauteil, Fläche) Aktuelle Modellfarbe editieren Farben verwalten, laden, speichern, …

Abbildung 2-5: Farbeinstellung

2.3.3

Folien

Folien (Layer) werden im System zur Gruppierung von Konstruktionselementen genutzt, um bestimmte Darstellungs- und Manipulierungsaktionen zu vereinfachen. Beispielsweise zum Ausblenden zeitweise nicht benötigter Elemente, die ansonsten eine weitere Bearbeitung des Modells unübersichtlich werden lässt. Das Ausblenden und Zeigen von Folien wirkt sich nicht auf die Modellgeometrie aus, da diese Funktionen nur die KEs betreffen, die keinen Einfluss

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2 Einführung in die Arbeit mit Wildfire 5.0

auf die Massenwerte haben, wie z. B. Bezugsebenen, Achsen und Koordinatensysteme. Andererseits lassen einige Bearbeitungsfunktionen, wie das Gruppieren, die Auswahl von Elementen einer bestimmten Folie zu. Im Folienbaum können Folien, deren Elemente und der jeweilige Darstellungsstatus bearbeitet werden. Über die Befehlsfolge   Zeigen Ÿ Folienbaum im Modellbaum-Navigatorfenster oder durch die entsprechende Schaltfläche wird der Folienbaum angezeigt. Die einzelnen Folienfunktionen (Folien editieren, Einstellungen oder Zeigen) können über die abgebildeten Schaltflächen aufgerufen werden. Änderungen an den Folien sind immer separat im Folienbaum über sichern, um sie für einen späteren Bauteilaufruf zu speichern.

Ÿ Status speichern zu

Die Folientypen werden durch entsprechende Symbolik unterschieden in: Einfache Folien: Elemente werden manuell zur Folie hinzugefügt. Standardfolien: Mit der Konfigurationsoption def_layer erstellt. Regelfolien: Primär mit Regeln definierte Folien. Verschachtelte Folie: Folie, die primär andere Folien enthält. Folie mit gleichem Namen: Hält für alle Komponenten alle Folien mit gleichem Namen in der Baugruppe. Die prinzipielle Vorgehensweise zum Umgang mit Folien veranschaulicht Abbildung 2-6 anhand eines Beispiels. Sämtliche Rundungen und Fasen der detaillierten Welle werden mit der Absicht zusammen auf einer Folie abgelegt, um diese gemeinsam unterdrücken und wieder zurückholen zu können. im Foliennavigator Ÿ neue Folie ž FOLIENEIGENSCHAFTEN Ÿ Name Ÿ Fasen_Rundungen Ÿ Einschließen Ÿ KEs auswählen Ÿ OK

STRG

Fasen_Rundungen Ÿ Elemente ausw

  Editieren Ÿ Unterdrücken Ÿ Unterdrücken Ÿ OK

Abbildung 2-6: Folientechnik zur Gruppierung von KEs Die Folienerstellung sowie die Zuordnung von Konstruktionselementen kann ebenso mit Hilfe spezieller Einträge in der Konfigurationsdatei config.pro automatisiert werden. Eine weitere Möglichkeit, um Elemente in Folien zu gruppieren, bietet das Such-Tool. Abbildung 2-7 zeigt, wie in einem Bauteil alle Bohrungen aufgefunden und in der Folie Bohrung abgelegt werden.

2.3 Objektdarstellung

11

5

1

Bohrung

Ergebnis: - hervorgehobene KEs

2

6

3

7

4

- Folie mit Bohrungs-KEs

Abbildung 2-7: Automatische Folienerzeugung durch das Such-Tool

2.3.4

Unterdrückung von Konstruktionselementen

Durch die vorübergehende Vereinfachung des rechnerinternen Modells können gerade bei komplexeren Teilen und Baugruppen die systeminternen Algorithmen zur Sichtbarkeitsklärung, zum Schattieren usw. wesentlich beschleunigt werden. Auch bei der Modellierung selbst können so ungewollte „Eltern-Kind“-Beziehungen vermieden werden. Das Herauslösen von Elementen eignet sich ebenfalls zur nachträglichen Dokumentation unterschiedlicher Bearbeitungszustände. Exemplarisch zeigt dies Abbildung 2-8 für die in Kapitel 5 erzeugte Spindel. Durch

Ÿ Auswahl (KE)   Editieren Ÿ Unterdrücken

können ein oder mehrere Konstruktionselemente unterdrückt werden. Gleiches kann über die rechte Maustaste veranlasst werden. Falls „Kinder“ solcher Elemente nicht mit zur Unterdrückung ausgewählt wurden, sind weitere Interaktionen notwendig. Unterdrückte Elemente werden weiterhin im Modellbaum angezeigt, jedoch entsprechend markiert. Das Zurückholen unterdrückter Elemente geschieht ebenfalls über

Ÿ Zurückholen Klar zu unterscheiden sind diese „Unterdrückungsmöglichkeiten“ von der Option zur vorübergehenden Elementausblendung bei der grafischen Bildschirmdarstellung:

Ÿ Auswahl (KE)   Ansicht Ÿ Sichtbarkeit Ÿ Ausblenden/Einblenden

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2 Einführung in die Arbeit mit Wildfire 5.0

Damit kann vor grafischen Interaktionen die Übersichtlichkeit auf dem Bildschirm verbessert bzw. erhöht werden. Das Feature nimmt dann immer noch am physischen Modell teil, z. B. bei der Berechnung von Masseneigenschaften.

Weitere Bearbeitungsschritte

Symbol für unterdrückte Features

Abbildung 2-8: Bearbeitungszustände der Spindel

2.4 Ansichtsmanager

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2.4 Ansichtsmanager Im Ansichtsmanager (Abbildung 2-9) sind verschiedene Optionen der Objektdarstellung zusammengefasst. So können hier vereinfachte Darstellungen, Querschnitte, vordefinierte Ansichten und kombinierte Zustände definiert und angezeigt werden. Die Einstellung und Speicherung vordefinierter Ansichten erfolgt über den Menüreiter Orientieren. Gleiches kann über das bereits genannte Icon erfolgen.

Abbildung 2-9: Ansichtsmanager

2.4.1

Vereinfachte Darstellungen

Vereinfachte Darstellungen sind in den meisten Umgebungen bzw. Modulen verfügbar. Der Name der aktiven vereinfachten Darstellung erscheint im Grafikfenster als Kennung in der Form VEREINF DARST (SIMPLFD REP): Name. Im Teilemodus dienen vereinfachte Darstellungen der Vereinfachung der Geometrie eines Bauteils, indem einzelne KEs ein- oder ausgeschlossen werden. Dadurch können Regenerierungs- und Darstellungszeiten verringert werden, da der Speicherbedarf sinkt. Im Baugruppenmodus kann z. B. das Ausblenden sämtlicher Fasen und Rundungen signifikanten Einfluss auf die Ladezeit der Baugruppe haben. Ein weiterer positiver Effekt ist, dass auf diese Weise die Übersichtlichkeit im augenblicklichen Arbeitsbereich erhöht werden kann, wobei die „Unterdrückung“ der gewählten KEs dauerhaft gespeichert werden kann. Die Verfügbarkeit von vereinfachten Darstellungen ist auch für die Baugruppen- und Zeichnungserstellung gegeben. Im Zeichnungsmodus können so mit Hilfe unterschiedlicher vereinfachter Darstellungen mehrfache Ansichten einer Baugruppe erzeugt werden. Eine praxisorientierte Anwendung dieser Option ist die Darstellung unterschiedlicher Bearbeitungszustände eines Bauteils. Vereinfachte Darstellungen sind nicht für das in Kapitel 8 erwähnte Defeaturing – Vereinfachung eines Modells für die Simulation – nutzbar. In vereinfachten Darstellungen können auch Konstruktionselemente hinzugefügt werden, die in der Masterdarstellung nicht enthalten sind. Das macht allerdings nur dann Sinn, wenn damit in der vereinfachten Darstellung komplexere Gruppierungen von Konstruktionselementen der Masterdarstellung ersetzt werden sollen. Diese neu hinzugefügten Konstruktionselemente werden nicht Bestandteil der Masterdarstellung. Sie sind damit ausschließlich der vereinfachten Darstellung zugeordnet, in der sie erzeugt wurden.

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2 Einführung in die Arbeit mit Wildfire 5.0

Für das Bauteil „Finger“ soll eine vereinfachte Darstellung definiert werden, in der alle Fasen und Rundungen unterdrückt sind (Abbildung 2-10). Durch

  Ansicht Ÿ Ansichtsmanager ž A...MANAGER Ÿ Vereinf. Darst. Ÿ Neu Ÿ REP0001 ist zunächst der Name für die zu definierende vereinfachte Modelldarstellung einzugeben bzw. zu bestätigen. Über Eigenschaften wird nach Erzeugung der Ansicht angezeigt, welche Elemente zur Zeit welchen Status haben. Eine Änderung wird über die entsprechenden Icons vorgenommen. Im Fenster ž ANSICHTSMANAGER wird per Doppelklick festgelegt, welche Ansichtsoption aktiv ist. ž ANSICHTSMANAGER Ÿ Vereinf. Darst Ÿ Neu Ÿ Name: Rep0001 Ÿ ENTER

ž EDIT METHOD Ÿ KEs ž KEs EINSCHL/AUS Ÿ Ausschließen Ÿ KEs wählen (STRG) Ÿ OK Ÿ Fertig Ÿ Fertig/Zurück

Abbildung 2-10: Vereinfachte Bauteildarstellung Wie bei der Einzelteilmodellierung, kann auch bei Baugruppen eine vereinfachte Darstellung sinnvoll sein, um z. B. die Übersichtlichkeit zu erhöhen. Das Vorgehen ist analog zum Vorgehen bei der Erzeugung einer vereinfachten Darstellung bei der Einzelteilmodellierung. Hier soll die zuvor erzeugte vereinfachte Darstellung für den Finger in einer vereinfachten Darstellung der Baugruppe Arm angezeigt werden. ž ANSICHTSMANAGER Ÿ Vereinf Darst Ÿ Neu Ÿ Name: Rep0001 Ÿ Return

Über das sich öffnende Dialogfenster werden die notwendigen Festlegungen für die gewünschte vereinfachte Darstellung getroffen. Die Pull-Down-Menüs lassen verschiedene Optionen zu,

2.4 Ansichtsmanager

15

die hier aber nicht im Einzelnen behandelt werden. Die notwendigen Einstellungen sind Abbildung 2-11 zu entnehmen. ž EDITIEREN:REP0001 Ÿ ARM.ASM Ÿ Strd: MasterDarst Ÿ Finger Ÿ Benutzerdefiniert ž Darst Ausw Ÿ REP0001 Ÿ Zuweisen Ÿ OK Ÿ Schließen

Pull-Down-Menüs zur Auswahl der Darstellungsoptionen

Abbildung 2-11: Einrichten einer vereinfachten Darstellung im Baugruppenmodus

2.4.2

Speicherung von Darstellungsvarianten in Baugruppen

In Kapitel 2 wurden bereits einige Möglichkeiten zur Anpassung der Baueildarstellung erläutert, die nun noch um Baugruppenoptionen ergänzt werden. Auf Bauteilebene zugewiesene Darstellungsattribute werden mit in die Baugruppe übernommen. Zu beachten ist, dass Attributseinstellungen, die einer Unterbaugruppe oder Komponente innerhalb der Baugruppe zugewiesen wurden, auch nur dort gültig sind. Verdeckte Baugruppenkomponenten werden sichtbar, wenn andere Komponenten transparente Farben haben. Die grundsätzliche Vorgehensweise wurde bereits in Kapitel 2.3.2 erläutert und soll hier zur Festigung selbstständig auf die Deckel und den Gehäusemantel der Gesamtbaugruppe Greifer angewendet werden (Abbildung 2-12).

Abbildung 2-12: Transparenz in der Baugruppe Die Zuweisung der Änderung kann allgemein für einzelne Flächen, Komponenten oder die gesamte Baugruppe erfolgen. Neben der Farbzuordnung einzelner Komponenten lässt sich

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2 Einführung in die Arbeit mit Wildfire 5.0

auch deren Darstellungsart verändern. Die neue Ansicht wird unter einem entsprechenden Namen abgespeichert. Das Vorgehen wird in den folgenden Abschnitten thematisiert. In der Baugruppe Arm soll dem Bauteil Finger die Drahtmodelldarstellung zugewiesen werden. Nach dem Aufruf der Baugruppe Arm wird diese schattiert dargestellt. Um spezielle Visualisierungsformen einzustellen, ist wie folgt vorzugehen:

  Ansicht Ÿ Ansichtsmanager ž ANSICHTSMANAGER Ÿ Stil Ÿ neu Ÿ Namen eingeben: Style0001 Ÿ Return Der Name Style0001 wird standardmäßig vorgeschlagen, kann aber auch geändert werden. Im nächsten Schritt können die Darstellungsarten ausgewählt und den einzelnen Komponenten zugeordnet werden:

ž EDIT:STYLE0001 Ÿ Zeigen Ÿ Drahtgitter Ÿ Auswahl (Finger) Ÿ Die neue Darstellungsvariante wird direkt angezeigt (Abbildung 2-13).

Abbildung 2-13: Arm in veränderter Darstellung Der Darstellungszustand lässt sich auf ähnliche Weise im Ansichtsmanager-Fenster (Ÿ Stil Ÿ

Ÿ Aktive Einst) wieder in den Ursprungszustand zurückversetzen. Ebenso Master-Stil Ÿ ist ein Löschen und Umdefinieren möglich.

2.4.3

Explosionsdarstellung

Explosionsdarstellungen von Baugruppen dienen der übersichtlichen Wiedergabe der eingebauten Komponenten. Es lassen sich beliebige Explosionsdarstellungen erzeugen und ein- oder ausblenden. Abbildung 2-14 zeigt den Explosionszustand für die Baugruppe Arm, der über eine Standardeinstellung des Systems sofort angezeigt werden kann.   Ansicht Ÿ Explodieren Ÿ Ansicht explodieren

Abbildung 2-14: Standard-Explosion

2.4 Ansichtsmanager

17

Im Gegensatz dazu zeigt Abbildung 2-15, wie eine eigene Explosionsdarstellung definiert werden kann. Dazu ist nun der Ansichtsmanager zu nutzen, der über die entsprechende Ansichtsoption der Hauptmenüleiste aufgerufen werden kann. Im Menü Position editieren stehen verschiedene Positionierungsmethoden zur Verfügung (s. Abbildung 2-15). Der aktive Explosionszustand kann später im Ansichtsmanager ausgewählt und dann über   Ansicht Ÿ Explosionszustand Ÿ Einblenden/Ausblenden gesteuert werden.   Ansicht Ÿ Ansichtsmanager ž ANSICHTSMANAGER Ÿ Explodieren Ÿ Neu Ÿ Name: Explo-Arm Ÿ Eigenschaften Ÿ

Ebene Rotationsachse 3 Translationsachsen

ž POSITION EDITIEREN Ÿ Auswahl (Stift) Ÿ Auswahl + halten Ÿ positionieren

ž POSITION EDITIEREN Ÿ Auswahl (Backe) Ÿ Auswahl + halten Ÿ positionieren

Abbildung 2-15: Benutzerdefinierte Explosionsdarstellung Die Abbildung 2-16 zeigt die Explosionsdarstellung des kompletten Greifers. Sie soll den Zusammenbau und die funktionale Zusammengehörigkeit der einzelnen Komponenten verdeutlichen.

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2 Einführung in die Arbeit mit Wildfire 5.0

Abbildung 2-16: Explosionsdarstellung des Greifers

2.4.4

Querschnitte

Die Menüoption Querschnitt dient in Pro/ENGINEER der Erzeugung und Verwaltung von einfachen und stufenförmigen Schnittdarstellungen, die dann auch im Zeichnungsmodus zur Verfügung stehen. Sie können auch genutzt werden, um Bezugskurven zu erzeugen. Für die definierten Querschnitte können darüber hinaus vom System die interessierenden Größen wie Flächenschwerpunkt, Trägheitsmomente u. a. berechnet werden. Darauf wird später noch näher eingegangen. Die Erzeugung von Querschnitten wird über den Ansichtsmanager (Symbol oder   Ansicht Ÿ Ansichtsmanager) eingeleitet. Das weitere Vorgehen wird anhand des Bauteils „Deckel_2“ erläutert (Abbildung 2-17). Nachdem die Namensfestlegung mit der Enter-Taste abgeschlossen wurde, ist die Komplexität des Schnittes festzulegen. Im ersten Beispiel ist es ein Vollschnitt. Auf dem Bildschirm wird der erzeugte Querschnitt im 3D-Modell angezeigt. Die Sichtbarkeit kann über ž ANSICHTSMANAGER Ÿ Darstellung gesteuert werden. Das Schraffurmuster kann ebenfalls den Erfordernissen angepasst werden.

2.4 Ansichtsmanager

19

ž ANSICHTSMANAGER Ÿ QSchnitt Ÿ Neu Ÿ Name: A Ÿ OK Q-SSCHNITT OPT Ÿ Planar Ÿ Einzeln Ÿ Fertig Ÿ Bezug anlegen Ÿ Durch Ÿ Auswahl (Achse) Ÿ Durch Ÿ Auswahl (Achse) Ÿ Fertig (ž ANSICHTSMANAGER) Ÿ Editieren Ÿ Umdefinieren

ž QSCHNITT ÄND Ÿ Schraffur Ÿ evtl. Winkel und Versatz ändern

Abbildung 2-17: Querschnitt In Abbildung 2-18 ist die Definition eines Stufenschnitts an einer Bohrplatte verdeutlicht. Als Skizzierfläche kann eine Deckfläche oder auch eine Referenzebene gewählt werden. Die Option Beide Seiten sichert, dass der Schnitt wie gewünscht erzeugt wird. ž ANSICHTSMANAGER Ÿ QSchnitt Ÿ Neu Ÿ Name: A Ÿ OK

Q-SCHNITT OPT Ÿ Stufenschnitt Ÿ beide Seiten Ÿ Fertig

A A Ÿ Auswahl (Ebene) Ÿ Skizze (Schnittverlauf A-A)

Abbildung 2-18: Stufenschnitt Die Erzeugung eines Baugruppenquerschnittes erfolgt analog zu der Querschnittserzeugung für Bauteile. Es ist jedoch darauf zu achten, dass als Schnittebene oder Skizzierebene für einen Stufenschnitt eine Baugruppenbezugsebene gewählt wird. Im Baugruppenmodus bestehen darüber hinaus weitere Möglichkeiten, um Bereiche und Arbeitsräume hervorzuheben.

20

2 Einführung in die Arbeit mit Wildfire 5.0

2.5 Modellinformationen Es gibt vielfältige Möglichkeiten zur Beschaffung detaillierter Modellinformationen und deren Archivierung. Über   Info können verschiedene Informationen zum aktuellen Bearbeitungszustand des Modells abgerufen werden. Dazu gehören eine KE-Liste, Eltern-Kind-Beziehungen, Modellreferenzen und andere Zusammenhänge. Durch die Befehlsfolge   Info Ÿ Modellgröße wird das System veranlasst, den kleinsten Quader zu ermitteln, der das Teil umschließt. Im Mitteilungsfenster wird die Länge der entsprechenden Raumdiagonale angezeigt. Weiterreichende Geometrieinformationen können über die Hauptmenüoption   Analyse ermittelt werden. Neben reinen Messfunktionenen können hierüber auch weiterführende Modellprüfungen vorgenommen werden. In Abbildung 2-19 ist die Ermittlung von Masseneigenschaften dargestellt. Falls für das Bauteil bereits über   Datei Ÿ Eigenschaften ž MODELLEIGENSCHAFTEN Ÿ … der Werkstoff festgelegt wurde, übernimmt das System automatisch die vorhandenen Kennwerte. Ansonsten ist für das Einheitensystem [mmNs] die Dichte in [t/mm3] anzugeben.

  Analyse Ÿ Modell Ÿ Masseneigenschaften

Eingabe der umgerechneten Dichte für Stahl in t/mm³

Abbildung 2-19: Modellmassenwerte

2.5 Modellinformationen

21

Neben der Berechnung von Abständen, Kurvenlängen, Flächeninhalten, Flächen- und Bauteilschwerpunkten sind auch Kurven-, Flächen- und Bauteilanalysen nach differentialgeometrischen Gesichtspunkten durchführbar. Nach der Befehlsfolge

  Analyse Ÿ Geometrie Ÿ ... kann wieder festgelegt werden, welche Größe berechnet werden soll. Zur Auswahl stehen bei einer Kurvenanalyse unter anderem Krümmung, Radius, Versatz und Abweichung. Bevor die Berechnung entsprechend des ausgewählten Typs gestartet werden kann, ist die Kurve bzw. Kantenkette auszuwählen. Bei einigen Analysemöglichkeiten können die Ergebnisse auch grafisch dargestellt werden. Das gilt im besonderen Maße für durchgeführte Flächenanalysen (Abbildung 2-20).

  Analyse Ÿ Geometrie Ÿ Schattierte Krümmung

STRG

Abbildung 2-20: Flächenanalyse Für das in der Abbildung dargestellte Blechteil (Übergangsstück in der Mitte) wurde untersucht, ob die Mantelfläche exakt abwickelbar modelliert wurde. Dafür müsste die Gauß´sche Krümmung gleich Null sein. Die Farbskala bzw. die berechneten Krümmungswerte zeigen, dass dies nicht der Fall ist. Eine abwicklungsgerechte Modellierung dieses Bauteils wird in Kapitel 5 beschrieben.

23

3 Modellreferenzen

3.1 Standardbezugselemente Wenn ein neues Teil oder eine neue Baugruppe erzeugt werden soll, hat der Nutzer die Möglichkeit, über eine systeminterne oder selbst definierte Standardschablone notwendige Bezugselemente als erste Elemente automatisch in den Modellbaum einzubinden. In der Grundeinstellung enthält die Standardschablone ein Koordinatensystem und drei Ebenen (Abbildung 3-1).

Abbildung 3-1: Bauteil mit Standard-Schablone Die Namensgebung kann über die Option Umbenennen im Kontextmenü jedes Modellbaumelements verändert werden. Die Erzeugung zusätzlich erforderlicher Bezugselemente wird über die Auswahl des entsprechenden Icons bzw. über   Einfügen Ÿ Modellbezug initiiert. Das in Abbildung 3-1 dargestellte Bezugssystem soll um eine Ebene erweitert werden, die senkrecht zur FRONT-Ebene und winklig zu TOP-Ebene steht. Die Lage dieser Ebene soll über einen Abstandwert auf der y-Achse und einen Neigungswinkel gesteuert werden. Für die Erzeugung einer solchen Ebene gibt es mehrere Möglichkeiten. Da keine drei Punkte dieser Ebene bekannt sind, wird zunächst eine Versatzebene (DTM1) zur TOP-Ebene erzeugt, aus der dann mit der RIGHT-Ebene eine Bezugsachse (Achse_A1) generiert wird. (   Eigenschaften Ÿ Name: DTM1)   Platzierung Ÿ Auswahl (TOP) Ÿ Versatz: 500 Ÿ OK

STRG

(Ÿ Auswahl (Ebene DTM1)) Ÿ Auswahl (RIGHT)

(  Eigenschaften Ÿ Name: A_1) Ÿ OK

24

3 Modellreferenzen

Diese Bezugsachse dient nun gemeinsam mit der TOP-Ebene der Definition der gewünschten Ebene (Abbildung 3-2). Damit im Modellbaum nicht unnötig viele Elemente sichtbar sind, kann die Generierung bzw. Anordnung von Bezugselementen auch verschachtelt erfolgen. Über eine Kontextmenüoption kann auch die Sichtbarkeit im Modellfenster individuell gesteuert werden. Im Bild wurde DTM1 ausgeblendet. (Ÿ Auswahl (Achse A_1)) Ÿ Auswahl (TOP) Ÿ Rotation: 45 (   Eigenschaften Ÿ Name: DTM2) Ÿ OK STRG

Abbildung 3-2: Hinzufügen von Bezugselementen Statt der zur FRONT-Ebene parallelen Bezugsebene kann auch ein Bezugspunkt über die Option Versatz zum Koordinatensystem erzeugt werden. In diesem Punkt werden dann senkrecht zur FRONT-Ebene die Achse und anschließend die schräg liegende Ebene erzeugt. VERSATZ-KSYS-BEZUGSPUNKT Ÿ Referenz Ÿ Auswahl (Koordinatensystem) Ÿ Typ Ÿ kartesisch Ÿ Name: PNT0 Ÿ x-Wert: 0 Ÿ y-Wert: 500 Ÿ z-Wert: 0 Ÿ OK (Ÿ Auswahl (Bezugspunkt) Ÿ Auswahl (FRONT-Ebene) (Ÿ senkrecht) (  Eigenschaften Ÿ Name: A_1) Ÿ OK STRG

(Ÿ Auswahl (Achse A_1)) Ÿ Auswahl (TOP) Ÿ Rotation: 45 ( EigenschaftenŸ Name: DTM1Ÿ OK) STRG

In ein Bezugspunkt-KE können mehrere Bezugspunkte integriert werden und dennoch kann jeder Punkt einzeln, z. B. zur Definition einer Bezugsachse, ausgewählt werden. Eine besondere Art von Bezugspunkten sind die Feldpunkte, die im Zusammenhang mit benutzerdefinierten Analysen ausführlicher erläutert werden (siehe Kapitel 8). Bezugspunkte und ebene Bezugskurven können auch über eine Skizze definiert werden. Abbildung 3-3 verdeutlicht dies an einer weiteren Alternative zur Erzeugung der schrägen Be-

3.1 Standardbezugselemente

25

zugsebene. Dabei wird eine Gerade mit beliebiger Länge in der FRONT-Ebene skizziert, wobei ein Endpunkt auf der senkrechten Referenz (RIGHT-Ebene) liegt. Statt der Geraden könnten auch nur zwei Bezugspunkte in der Skizze erzeugt werden, die dann mit der FRONTEbene die neue Ebene definieren. Ausführlicher wird auf skizzierte Elemente in Kapitel 4 eingegangen.

ŸSkizzierebene ŸAuswahl (FRONT) Ÿ Referenz (RIGHT) Ÿ SKIZZE Ÿ Erzeugung und Bemaßung der Geraden Ÿ Werte anpassen ŸFertig STRG

45° 300 500

Ÿ Auswahl (Gerade) Ÿ Auswahl (FRONT) Ÿ senkrecht Ÿ OK

Abbildung 3-3: Ebene durch Bezugsgerade In einigen Fällen wird es sinnvoll sein, ein zusätzliches räumliches Koordinatensystem zu definieren, das dann Ausgangspunkt für weitere Aktionen ist. Für das bisherige Beispiel sollte dieser Weg selbstständig ausprobiert werden. Nachfolgend wird über ein zusätzliches Koordinatensystem eine Ebene erzeugt, die später für eine schiefe Kreisverbundfläche benötigt wird. Zur Überprüfung der erreichten „Schieflage“ kann die entsprechende Analysefunktion genutzt werden (Abbildung 3-4). KOORDINATENSYSTEM (CS0)   Ursprung Ÿ Referenz Ÿ Auswahl (CSYS) Ÿ Versatztyp Ÿ kartesisch Ÿ x-Wert: 150 Ÿ y-Wert: 100 Ÿ z-Wert: 250   Orientierung Ÿ um x: 0 um y: 30 Ÿ um z: 45 Ÿ OK

BEZUGSEBENE Ÿ Auswahl (Neues Koordinatensystem) Ÿ Verschiebung Ÿ z: 0 Ÿ OK

  Analyse ŸMessenŸWinkel WINKEL Ÿ Auswahl (2 Ebenen)

Abbildung 3-4: Einbindung eines benutzerdefinierten Koordinatensystems

26

3 Modellreferenzen

3.2 Benutzerdefinierte Bezugskurven Häufig genutzte Möglichkeiten zur Erzeugung von Bezugskurven sind • „Skizzieren“ von ebenen Bezugskurven (siehe Kapitel 4) • Bezugskurven aus virtuellen Körperschnitten • analytische Beschreibung von Kurven in einer Parameterform • Kurvenerzeugung aus vorher definierten Punkten • Ermittlung von Flächendurchdringungen (siehe Kapitel 3.3) • Kurvenprojektion (siehe Kapitel 3.3) • Einlesen von extern definierten Kurven (siehe Kapitel 3.5). Wenn Bezugskurven einem ebenen Querschnitt entsprechen sollen, ist vorher über den Ansichtsmanager (Kapitel 2.5) ein Querschnitt mit der Option „planar“ zu definieren! Anschließend kann die Querschnittkurve als Bezugskurve auch im Modellbaum verankert werden. KRV OPTIONEN Ÿ Q-Schnitt nutzen Ÿ Fertig Q-SCHNITTNAME Ÿ Auswahl (Querschnitt)

Abbildung 3-5 zeigt eine Windung einer zylindrischer Schraubenlinie, die unter Einbeziehung des Gleichungseditors generiert wurde. Für die analytische Beschreibung von Kurven ist eine Parameterform zu verwenden, wobei zu beachten ist, dass der verwendete Parameter t stets den Werteberich von 0 bis 1 durchläuft! Um auch diese Kurve anpassungsfähig im Modell zu integrieren, sollten daher geeignete Parameter (im Beispiel: r, n und h) festgelegt werden. KRV OPTIONEN Ÿ Aus Gleichung Ÿ Fertig KURVE Ÿ Auswahl (Koordinatensystem) Ÿ Kartesisch KURVE Ÿ OK

Abbildung 3-5: Parametrische Bezugskurve

ž EDITOR Ÿ Gleichungen: r = 15 /*Zylinderradius n=1 /*Anzahl der Windungen h=8 /*Steigungshöhe x = r* cos ( t * 360 *n) y = r* sin ( t * 360*n) z = h* t *n Ÿ Speichern Ÿ Schließen

3.2 Benutzerdefinierte Bezugskurven

27

Für das in Abbildung 3-6 dargestellte Beispiel wurde die Punkt- und Kurvendefinition verknüpft. Das Punktefeld kann jedoch auch vorher generiert oder eingelesen werden (siehe Kapitel 3.5). Bei der Kurvenerzeugung soll am Startpunkt die Splinedefinition so angepasst werden, dass die Kurve stets senkrecht auf die RIGHT-Ebene trifft. Hier ist bei der Richtung des Tangentenvektors darauf zu achten (evtl. „umschalten“), dass er in Richtung der Kurve zeigt. KURVE ž KRV OPTIONEN Ÿ Durch Punkte Ÿ Fertig ž ANSCHLUSSTYP Ÿ Spline Ÿ Ganzer Array Ÿ Ÿ BEZUGSPUNKTE ŸAuswahl(Koordinatensystem) Ÿ Punkteingabe: 0 8 6 -40 0 -5 -70 -2 0 -90 10 5 -120 35 -10 Ÿ OK ž ANSCHLUSSTYP Ÿ Fertig Ÿ OPTION Tangential ž TANG-DEFIN Ÿ Start Ÿ Fläche Ÿ senkrecht Ÿ Auswahl (RIGHT) ž RICHTUNG Ÿ OK (evtl. umschalten) Ÿ Fertig Ÿ OK

Abbildung 3-6: Räumliche Splinekurve Für Abbildung 3-7 wurde nicht die Spline- sondern die Radiusoption zur Punkteverknüpfung verwendet. An den so generierten Bezugskurven kann der Radius auch nachträglich den Erfordernissen angepasst werden. Je kleiner der Radius gewählt wird, desto mehr nähert sich die Kurve einem Polygonzug. Punkteliste_1.pts (Tabelle 3-1) Einlesen (siehe Abbildung 3-15) KURVE ž KRV OPTIONEN Ÿ Durch Punkte Ÿ Fertig ž ANSCHLUSSTYP Ÿ Einzelradius Ÿ Ganzes Array Ÿ Auswahl (Punkt) Ÿ Radius: 10 Ÿ Fertig Ÿ OK

Abbildung 3-7: Bezugskurve

28

3 Modellreferenzen

Sollen unterschiedliche Radien an den Eckpunkten realisiert werden, sind die Punkte über Einzelpunkt (anstelle von Ganzes Array) auszuwählen und mit einem Radius jeweils zu verändern. Sollen geschlossene Kurven entstehen, ist bei der Kurvendefinition als letzter Punkt nochmals der erste Punkt zu wählen. Im Bild ist zu erkennen, dass im Endpunkt nicht verrundet wird. Hier könnte ein neu einzufügender Punkt helfen, der linear zwischen zwei bereits vorhandenen Punkten liegt. Dieser Punkt muss dann als Anfangs- und Endpunkt der zu schließenden Kurve ausgewählt werden. Bei Splinekurven kann die Option Tangential bei der Kurvendefinition genutzt werden, um die zuschließende Kurve den Erfordernissen anzupassen. Für das Beispiel wurde dazu durch den Start-/Endpunkt eine Hilfsachse erzeugt, die senkrecht zu der xy-Ebene liegt (Abbildung 3-8). KRV OPTIONS Ÿ Durch Punkte Ÿ fertig Ÿ KURVE Ÿ Spline Ÿ Ganzes Array Ÿ Fertig Ÿ Tangential Ÿ Definieren (evtl.Ÿ Achse erzeugen Ÿ…..) Ÿ Start Ÿ Auswahl (Achse) Ÿ Ende Ÿ Auswahl (Achse) Ÿ Fertig Ÿ OK

Abbildung 3-8: Tangential geschlossene Spline-Kurve

3.3 Referenzen aus Elementverknüpfungen In Abbildung 3-9 wird eine Punktreferenz aus zwei Flächen und einer Ebene erzeugt. BEZUGSPUNKT ž Platzierung Ÿ Referenzen Ÿ Auswahl (Fläche1) STRG Ÿ Auswahl (Fläche2) Ÿ Auswahl (RIGHT) Ÿ OK

Abbildung 3-9: Punktreferenz Nahezu jedes bereits rechnerintern vorhandene Geometrieelement kann als Referenz für andere Modellierungsschritte verwendet werden. Nicht in jedem Fall ist es jedoch erforderlich,

3.3 Referenzen aus Elementverknüpfungen

29

mehrere Bezugsflächen nur gegeneinander zu trimmen bzw. zu verschneiden, um neue Referenzkurven bzw. Referenzpunkte zu erhalten. Abbildung 3-10 zeigt dies am Beispiel einer Bezugskurve, die sich aus der virtuellen Durchdringung zweier nicht verknüpfter Flächenelemente ergibt.

STRG

Ÿ Auswahl (Fläche1) Ÿ Auswahl (Fläche2)

  EDITIEREN Ÿ

Abbildung 3-10: Verschneidungskurven Aus den im Modell bereits vorhandenen Kurven können durch spezielle Projektionstechniken weitere Bezugskurven generiert werden. In Abbildung 3-11 wird eine Bezugskurve durch eine senkrechte Parallelprojektion auf die TOP-Ebene übertragen, so dass sich eine neue Bezugskurve ergibt.   EDITIEREN Ÿ

Ÿ Auswahl (Kurve) Ÿ Flächen Ÿ Auswahl (TOP-Ebene) Ÿ Richtung Ÿ Senkrecht zur Fläche Ÿ

Abbildung 3-11: Projizierte Bezugskurve Abbildung 3-12 zeigt, dass skizzierte ebene Bezugskurven durch spezielle Abbildungstechniken auf Oberflächen so übertragen werden können, dass die Bogenlängen dieser Kurven unverändert bleiben. Das gelingt allerdings nur, wenn diese Oberflächen „einfach“ gekrümmt

30

3 Modellreferenzen

sind und zwischen den beteiligten Oberflächenelementen gerade Kanten oder zylinderförmige Verbindungen bestehen. Im Beispiel wurde ein Pyramidenstumpf mit einem skizzierten Oval versehen. Die Vorschaugeometrie zeigt die gewickelte Bezugskurve auf der ersten Körperfläche bzw. Sammelfläche, die das Tool in der Standard-Wickelrichtung findet. Über das Kontextmenü kann nach Wunsch eine andere Fläche als Ziel gewählt werden. Im gewählten Beispiel gibt es allerdings dazu keine Alternativen.   EDITIEREN Ÿ Wickeln

Ÿ Auswahl (Skizze 1) Ÿ

Abbildung 3-12: Gewickelte Bezugskurve

3.4 Referenzen aus Modellanalysen Unter Einbeziehung von Modellanalysen können vor allem benötigte Punktreferenzen ermittelt werden. Dazu gehören Flächen- und Körperschwerpunkte sowie Punkte mit besonderen Lageeigenschaften zu bereits vorhandenen Elementen. Üblicherweise ermittelt das System diese Modellgrößen nicht nach jedem Modellierungsschritt. Der Anwender hat aber die Möglichkeit, dies zu erzwingen, indem die Analyse in ein Konstruktionselement verwandelt und in den Modellbaum eingeordnet wird. Die so erzeugten neuen Bezugselemente sind allerdings nur im Modellfenster direkt auswählbar. Abbildung 3-14 zeigt, wie der Körperschwerpunkt so ermittelt werden kann, dass er für nachfolgende Operation (zum Beispiel zur Erzeugung einer Bezugsachse) als Bezugspunkt zur Verfügung steht. Statt des Bezugspunktes bzw. zusätzlich könnte im Körperschwerpunkt auch ein weiteres Koordinatensystem erzeugt werden. Da es im gewählten Beispiel nur um die Ermittlung des Körperschwerpunktes ging, spielt der Dichte-Wert keine Rolle. Dennoch wird es sinnvoll sein, für das Teil vorher einen geeigneten Werkstoff festzulegen. Ähnlich kann vorgegangen werden, wenn der Schwerpunkt einer bereits vorhandenen Querschnittsfläche als Bezugspunkt für nachfolgende Modellierungsoptionen zur Verfügung stehen soll.

3.4 Referenzen aus Modellanalysen

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  Analyse Ÿ Modell Ÿ Masseneigenschaften MASSENEIGENSCHAFTEN ž Analyse Ÿ VolGeometrie Ÿ Auswahl (Koordinatensystem) Ÿ Typ: KE Ÿ ž KE Ÿ Bezüge: Ÿ Auswahl (Punkt …) Ÿ Name: Schwerpunkt

Ÿ

Abbildung 3-13: Körperschwerpunkt Wenn es darum geht, auf einer Kurve einen oder mehrere Teilungspunkte in bestimmten Verhältnissen zur Bogenlänge zu erzeugen, kann jedoch auf Analyse-KEs verzichtet werden. Abbildung 3-14 zeigt, wie eine vorhandene Bezugskurve gleichmäßig mit einer definierten Anzahl von Punkten (im Beispiel sind es 11) belegt werden kann. Dafür wird zunächst ein Referenzpunkt erzeugt, entweder durch Angabe der Versatzbogenlänge oder wie im Beispiel durch die Option „Verhältnis“. Anschließend wird dieser Punkt entlang der Kurve „gemustert“. Der Inkrement-Wert ergibt sich bei gleichmäßiger Aufteilung aus 1/(Anzahl-1), da schon der erste Punkt bei der Punktanzahl mitgezählt wird. BEZUGSPUNKT ž Platzierung Ÿ Referenzen Ÿ Auswahl(Kurve) Ÿ Versatz: 0 Ÿ Typ Ÿ Verhältnis Ÿ OK

Abbildung 3-14: Punktmuster entlang einer Kurve

MUSTER Ÿ Auswahl (Bemaßung) Ÿ Inkrement: 0.1 Ÿ Anzahl: 11 Ÿ

32

3 Modellreferenzen

3.5 Import von Bezugselementen Hier ist zu unterscheiden, ob eine Fremddatei in ProENGINEER geöffnet und weiter bearbeitet werden soll oder ob in eine bereits geöffnete Modelldatei ein neues Element zu integrieren ist. Nachfolgend soll vor allem auf den Import strukturierten Textdateien eingegangen werden, da deren „externe“ Erzeugung von jedem Nutzer mit einem einfachen Editor erfolgen kann. Zu beachten ist allerdings, dass für Punktfelder die Dateiendung *.pts und für Kurven die Dateiendung *.ibl verwendet werden muss. Tabelle 3-1 und Tabelle 3-2 enthalten die Punktelisten für zwei Bezugskurven, die außerhalb von ProENGINEER jeweils in die Textdatei zu schreiben sind. Pro Zeile ist nur ein Punkt einzutragen. Die Koordinatenwerte sind durch Leerzeichen zu trennen. Kommentare können nach einem Ausrufezeichen (!) eingegeben werden. Tabelle 3-1: Punkteliste 1

Tabelle 3-2: Punkteliste 2

EDI45 30 0 0 -5 0 0 30 45

EDITOR(Punkteliste2.pts) -10 -5 0 30 45 30 0 -5 -10

0 10 15 10 0 -10 -15 -10 0

!X 0 -40 -70 -90 -120

Y 8 0 -2 10 35

Z 6 -5 0 5 -10

Punktdateien können in Pro/ENGINEER über die Option Koord.Systemversatz eingelesen werden. Dafür ist in jedem Fall ein Koordinatensystem festzulegen. VERSATZ-KSYS-BEZUGSPUNKT Ÿ Referenz Ÿ Auswahl (PRT_CSYS_DEF) Ÿ Typ Ÿ kartesisch Ÿ Importieren ÖFFNEN Ÿ Auswahl (Punkteliste_1.pts) Ÿ Öffnen

Ÿ OK

Abbildung 3-15: Punkteimport Jeder Punkt kann auch nach dem Einlesen noch verändert werden. Mit den Punkten können nun, wie in Kapitel 3.4 beschrieben, Bezugskurven generiert werden.

3.5 Import von Bezugselementen

33

Wenn sofort durch das Einlesen der Bezugspunkte vom System eine Kurve erzeugt werden soll, muss die einzulesende Textdatei neben den Punktkoordinaten weitere Informationen enthalten. Derartige Text-Dateien haben in Pro/ENGINEER die Endung *.ibl. Sobald für ein Kurvensegment mehr als zwei Punkte definiert werden, erzeugt das System eine Spline-Kurve, ansonsten Geraden. Im Beispiel wurde für die Erzeugung der Kurvendatei Leitkurve1.ibl (Tabelle 3-3) eine Kopie der Punktedatei (Tabelle 3-2) verwendet, die um einige Kopfzeilen erweitert wurde. Die Kurvendatei Sattel.ibl (Tabelle 3-4) enthält Kurven des im Kapitel 5 enthaltenen Sattels. Jede Sektion kann auch aus mehreren Kurven (begin curve) bestehen. Damit ist es beispielsweise möglich, Geraden in eine gekrümmte Bezugskurve zu integrieren. Tabelle 3-3: Kurvendatei 1

Tabelle 3-4: Kurvendatei 2

EDITOR(Leitkurve1.ibl)

EDITOR(Sattel.ibl)

Open arclength Begin section Begin curve 0 8 -40 0 -70 -2 -90 10 -120 35

Open arclength Begin section Begin curve -273 -54 44 -243 -76 81 -203 -109 84 -163 -134 54 -123 -129 43 -83 -120 37 0 -102 29 Begin section Begin curve -273 -49 0 -243 -39 0 -203 -70 0 -163 -81 0 -123 -86 0 -83 -89 0 0 -90 0

6 -5 0 5 -10

KRV OPTIONEN Ÿ Aus Datei Ÿ Fertig Ÿ Auswahl (Koordinatensystem) Ÿ Auswahl (Sattel.ibl) Ÿ Öffnen Ÿ OK

Abbildung 3-16: Kurvenimport

34

3 Modellreferenzen

3.6 Definition von Parametern und Beziehungen

3.6.1 Parameterbezeichnung Zunächst soll gezeigt werden, wie die Bezeichnungen von Maßparametern geändert werden können. Vom System werden alle Maße mit dem Buchstaben (z. B. d (wie dimension)) und einer fortlaufenden Ziffer bezeichnet. Gerade für den Zusammenbau einer Baugruppe oder für die Definition von Maßbeziehungen sind markantere Maßbezeichnungen sinnvoll. In Abbildung 3-17 wurde der Durchmesser mit einem entsprechenden Namen versehen. Auf die gleiche Weise können die Bezeichnungen weiterer gestaltbestimmender Größen geändert werden. Über   Info Ÿ Bemaßungen wechseln kann beim Editieren zwischen dem Anzeigen der Modellmaße und der Maßbezeichnungen gewechselt werden. Ÿ Auswahl (Komponenten) Ÿ Ÿ Editieren

Ÿ Auswahl (Durchmessermaß) Ÿ Ÿ Editieren Ÿ Eigenschaften ž BEMASS.EIGENSCHAFTEN Ÿ Bem.Text Ÿ Name: D_Bohrung Ÿ OK Ÿ … (evtl. für andere Maße wiederholen)

Abbildung 3-17: Maßkosmetik Neben den Geometrieparametern können über   Tools Ÿ Parameter … oder über   Tools Ÿ Beziehungen Ÿ lokale Parameter… auch weitere Parameter (Integer, real Number, String, Yes-No) definiert werden, die dann als Steuergrößen zum Geometrieaufbau oder zur Integration technischer Größen in komplexere Beziehungen dienen können.

3.6 Definition von Parametern und Beziehungen

35

3.6.2 Maßbeziehungen Abbildung 3-18 zeigt, wie Beziehungen zwischen Geometrieparametern dazu eingesetzt werden können, um Konstruktionsabsichten im Modell zu verankern. Im Beispiel wurde bereits beim Skizzieren des Querschnitts das Beziehungstool genutzt. Hierbei wird die Dicke des Bolzenkopfes, die in diesem Fall nicht als Bemaßung in der Skizze vorhanden ist, durch die beiden Durchmesserparameter gesteuert. Die Maßsymbole sind der Bildschirmdarstellung zu entnehmen. Statt der Eingabe über die Tastatur können die Parameter auch während der Beziehungsdefinition auf dem Bildschirm oder aus einer Liste ausgewählt werden.   Tools Ÿ Beziehungen ž BEZIEHUNGEN Ÿ Beziehungen: … Ÿ OK

Steuern der Bemaßungsdarstellung

Hier können neben der Tastatur auch die mathematischen Symbole des Tools genutzt werden. Maßparameter sind auch am Bildschirm wählbar. Ÿ Regenerieren

Abbildung 3-18: Maßanpassungen In der Abbildung ist auch das Grobmodell des Bolzens mit den Modellparametern dargestellt. Es ist zu erkennen, dass die Geometrieparameter hier andere Namen haben. Systemintern sind die Skizzenparameter jedoch mit den Modellparametern verknüpft, so dass im Beispiel der Modellparameter d4 durch die im Skizzierer erzeugte Beziehung für sd0 gesteuert wird und daher auch nicht mehr geändert werden kann. Das Gleiche gilt auch umgekehrt, wenn die Beziehungen im 3D-Modell definiert werden.

36

3 Modellreferenzen

In Beziehungen können auch trigonometrische und andere mathematische Funktionen verwendet werden. Ebenso ist es möglich, neue Parameter (Integer, real Number, String, Yes-No) zu erzeugen und in die Beziehungen zu integrieren. Auch zwischen Komponenten einer Baugruppe können Maßbeziehungen aufgebaut werden. Um die notwendigen Parameter zu erhalten, müssen die Komponenten bzw. Konstruktionselemente aktiviert und die entsprechende Bemaßung ausgewählt werden. In Baugruppen werden die Parameternamen um einen Index erweitert, so dass eindeutige Zuordnungen jederzeit gesichert sind.

3.6.3 Layoutsteuerung Layoutdokumente sind Ansammlungen verschiedener 2D-Skizzenblätter, die dazu verwendet werden, bestimmte Konstruktionsabsichten modellübergreifend festzulegen und zu dokumentieren. 2D-Konzeptskizze Dokumentation von Baugruppen und -teilen Erzeugung globaler Bezüge Mathematische Beziehungen zwischen kritischen Parametern

Layout Layout Layout

3D-Modell

Abbildung 3-19: Nutzung von Layouts zur Wahrung der Konstruktionsabsicht Layouts stellen einen spezielle Dateityp dar (  Neu Ÿ Layout). Nach Festlegung der Blattgröße können Skizzen erzeugt oder auch vorhandenen grafische Darstellungen (keine 3DObjekte!) eingebunden werden. Die zeichnerischen Optionen entsprechen denen in Kapitel 7. Diese zeichnerischen Elemente dienen allerdings nur der bildhaften Erläuterung von Zusammenhängen. Die gewünschte Konstruktionsabsicht wird in Form von Parameterdefinitionen und mathematische Beziehungen verankert. Ebenso können globale Bezugselemente festgelegt werden. Layouts werden einem oder mehreren Modellen zugeordnet. Die Inhalte können allerdings nur im Layout selbst verändert werden. Im Beispiel wurde in das Layout eine vorher erzeugte grafische Darstellung des Arms eingebunden. Es handelt sich um eine Explosionsdarstellung der Unterbaugruppe, die als CGMDatei im Baugruppenmodus exportiert wurde:

  Einfügen Ÿ Gemeinsam benutzte Daten Ÿ Aus Datei Ÿ Auswahl (Arm.cgm) Ÿ OK. Sollten Position und Größe nicht dem Wunsch entsprechen, können diese über das Menü   Editieren Ÿ Transformieren manipuliert werden.

3.6 Definition von Parametern und Beziehungen

37

Zur Einbindung der gewünschten Zusammenhänge sind an den Bohrungen der Bauteile Backe und Finger sowie am Außendurchmesser des Stiftes entsprechende Bemaßungen zu erzeugen. Die Art der Bemaßungserstellung ist beliebig, da in erster Linie der visuelle Eindruck im Vordergrund steht. Anschließend werden diese Bemaßungen miteinander in Beziehung gesetzt (Abbildung 3-20).   Tools Ÿ Beziehungen

Ÿ Auswahl (Element) Ÿ Ÿ Symbol: D_Backe Ÿ Wert: 10 (2x wiederholen) D Backe D Finger

D Stift

Abbildung 3-20: Erstellung eines Layoutmodells Das so erstellte Layout kann nun einer Modelldatei zugeordnet werden, so dass die definierten Parameter und Beziehungen für weitere Aktionen im Bauteil- oder Baugruppenmodell zur Verfügung stehen. In Abbildung 3-21 erfolgt die Layout-Deklaration und die Parameterzuordnung in einer Baugruppe.   Fenster Ÿ Arm.asm   Datei Ÿ Deklarieren Ÿ Layout deklarieren Ÿ Auswahl (Armlayout)

  Tools Ÿ Beziehungen

Abbildung 3-21: Layoutzuordnung und Verlinkung der Baugruppenparameter Ein Verändern des Parameters D_Backe im Layout (Kontextmenü des Parameters) hat nach dem Regenerieren im Layout mit anschließendem Regenerieren innerhalb der Unterbaugruppe ein entsprechendes Anpassen des Durchmessers der beteiligten Komponenten zur Folge.

38

3 Modellreferenzen

3.7 Baugruppenskelette

3.7.1 Einführung Ein Baugruppenskelett ist ein Strukturmodell zur Festlegung und Charakterisierung von Referenzen, Verbindungen oder Größenverhältnissen. Es besteht in der Regel aus einem Flächen-, Linien- und Punktgerüst, das die Struktur einer Baugruppe repräsentiert. Die Verwendung eines solchen Bezugssystems bietet einige Vorteile, da sich die einzubauenden Komponenten nur auf das Strukturmodell beziehen und somit nicht in direkten Abhängigkeiten zu anderen Komponenten stehen. So können u. a. verschiedenen Bearbeitern eines Projektes geeignete Einfügepunkte und Bauräume vorgegeben werden. Ebenso lassen sich Komponenten einfacher austauschen. Wenn geeignete Bezugselemente definiert werden, sind auch einfache Bewegungsanalysen ohne aufwendige geometrische Beziehungen realisierbar. Das Strukturmodell wird vor dem Einbau der ersten Komponente direkt in der Baugruppe erzeugt. Es wird automatisch an der Standardposition eingebaut und kann dann über das entsprechende Kontextmenü im Modellbaum als Bauteil geöffnet werden. Es ist wie ein normales Bauteil zu bearbeiten. Der Name wird standardmäßig vergeben und hat die Form Baugruppenname_Skel.prt.

3.7.2 Aufbau des Strukturmodells Abbildung 3-22 zeigt das Strukturmodell für die Baugruppe Greifer. Die Verwendung von Bezugselementen sollte sich an den Einbaubedingungen und den Struktur-Eigenschaften der Baugruppe orientieren. Daher werden in dem Strukturmodell zur Baugruppe Greifer Bezugselemente verwendet, die zum einen die Struktur und das Bewegungsverhalten des Greifers verdeutlichen und zum anderen das Erstellen der Platzierungsbedingungen vereinfachen. Gelenkpunkte am Deckel

Gelenkpunkte an der Verbindungslasche

Abbildung 3-22: Baugruppenskelett

3.7 Baugruppenskelette

39

Zunächst wird das leere Skelettmodell Greifer_Skel innerhalb der Baugruppe erzeugt und anschließend als Bauteil geöffnet (Abbildung 3-23). Dort werden dann ein Koordinatensystem und die drei Standardebenen erzeugt. Die Ebenen werden zunächst entsprechend den Achsen des Koordinatensystems umbenannt, dann wird eine zur XY-Ebene parallele Bezugsebene erzeugt, die dazu dient, die Greifarme zu bewegen. Der Abstand beträgt 190 mm. Wenn die Standardebenen umbenannt wurden, erhält die neue Ebene standardmäßig den Namen DTM1. Im weiteren Verlauf wird von diesem Namen ausgegangen. Baugruppe erzeugen Ÿ Untertyp Konstruktion Name: Greifer

Ÿ Auswahl (Greifer_Skel) ž KONTEXTMENÜ Ÿ Öffnen

Ÿ Auswahl (DTM1) ž KONTEXTMENÜ Ÿ Umbenennen Ÿ Name: YZ Ÿ Auswahl (DTM2) ž KONTEXTMENÜ Ÿ Umbenennen Ÿ Name: XZ Ÿ Auswahl (DTM3) ž KONTEXTMENÜ Ÿ Umbenennen Ÿ Name: XY

Ÿ Auswahl (YZ-Ebene) Ÿ Verschiebung: 190 Ÿ Auswahl (XZ-Ebene)

Abbildung 3-23: Skelettmodell In der XY-Ebene wird die in Abbildung 3-24 gezeigte Bezugskurve erzeugt. Zusätzlich zu den vom System vorgeschlagenen Referenzen ist die Bezugsebene DTM1 als Referenz festzulegen. Beim Skizzieren muss der Endpunkt der auf der x-Achse liegenden Geraden auf der Ebene DTM1 ausgerichtet werden. Im Einzelnen bildet die Gerade mit der Länge 18 mm den Grundkörper Führung, die Gerade mit der Länge 36 mm jeweils eine Verbindungslasche und die Gerade mit der Länge 69 mm

40

3 Modellreferenzen

den funktionalen Zusammenhang zwischen der Unterbaugruppe Arm und dem Deckel ab. Die Endpunkte dieser Geraden müssen auf der YZ-Ebene fixiert werden.

Abbildung 3-24: Bezugskurve des Skelettmodells Nach dem Verlassen des Skizzierers wird noch an jedem Endpunkt einer Geraden ein Bezugspunkt erzeugt (Abbildung 3-25). Diese dienen im weiteren Verlauf zur Ausrichtung der Komponenten.

Ÿ Punktauswahl

Datei sichern Name: Greifer_Skel

Abbildung 3-25: Bezugspunkte

3.8 Modellinterne und modellübergreifende Elementkopien

41

3.8 Modellinterne und modellübergreifende Elementkopien Bei der Modellierung stehen eine Reihe von Funktionen zur Verfügung, die es dem Nutzer ermöglichen, bereits vorhandene Elemente zu kopieren. Dabei kann noch festgelegt werden, ob die Duplikate von den gleichen oder neuen Geometrieparametern gesteuert werden sollen. Zu den modellinternen Dupliziermethoden gehören das Spiegeln und Mustern von Elementen. Beispiele dazu sind in den folgenden Kapiteln enthalten. Möglich ist auch die Option

  Editieren Ÿ KE-Operationen Ÿ Kopieren Ÿ … bzw. Copy & Paste. In jedem Fall müssen entsprechende Referenzen vorhanden sein. Nachfolgend wird auf die Abbildung geometrischer Abhängigkeiten zwischen Partialmodellen eingegangen, die beispielsweise für unterschiedliche Bearbeitungszustände der Fertigungsplanung oder für die Berechnung und Simulation notwendig sein kann.

3.8.1 Weitergabe geometrischer Referenzen Mit Kopiegeometrie-KEs können beliebige Arten geometrischer Referenzinformationen und benutzerdefinierte Parameter, aber keine (!) Volumenelemente weitergegeben werden. In Abbildung 3-26 ist dargestellt, wie aus dem Konzeptmodell der Zange Bezugspunkte und Bezugskurven in das Bauteilmodell des Zangeninnenteils übernommen werden können. Teil: Zangeninnenteil

  Einfügen Ÿ Gemeinsam benutzte Daten Ÿ Kopie-Geometrie Ÿ Publiziergeometrie ausschalten Zangenskizze

Ÿ Standardplatzierung

Auswahl (2 Ketten) Auswahl (2 Punkte)

Abbildung 3-26: Kopie-Geometrien

42

3 Modellreferenzen

Alternativ zur benutzerdefinierten Auswahl von Elementen kann eine zulässige Auswahlmenge bereits im Vorfeld im Quellenmodell als Publiziergeometrie definiert werden. Dadurch können abgestimmte Konstruktionsabsichten leichter bzw. sicherer übernommen werden. Abbildung 3-27 verdeutlicht, wie im Konzeptmodell die später im Zangenaußenteil benötigten Bezugselemente vorgruppiert werden können. Zangenskizze

  Einfügen Ÿ Gemeinsam benutzte Daten Ÿ Publiziergeometrie

Auswahl (2 Ketten)

Auswahl (3 Punkte)

Abbildung 3-27: Festlegung einer Publiziergeometrie

Teil: Zangenaußenteil

  Einfügen Ÿ Gemeinsam benutzte Daten Ÿ Kopie-Geometrie

Zangenskizze

Abbildung 3-28: Einbindung einer Publiziergeometrie

3.8 Modellinterne und modellübergreifende Elementkopien

43

Abbildung 3-28 zeigt die Einbindung der Publiziergeometrie in das Zangenaußenteil. Da das Referenzmodell (im Beispiel Zangenskizze) mehrere vordefinierte Publiziergeometrien enthalten kann, muss die gewünschte Gruppierung im eingeblendeten Modellbaum ausgewählt werden. Im Kapitel 8 wird am Beispiel eines Gussteiles gezeigt, dass auch Flächen über KopieGeometrien übernommen werden können.

3.8.2 Geometrievererbung Vererbungs-KEs ermöglichen die assoziative Übertragung von Daten von einem Referenzmodell zu einem Zielmodell. Mit Vererbungs-KEs lassen sich Varianten bestehender Modelle erzeugen, die unterschiedliche Detaillierungsgrade aufweisen. Dadurch kann Materialgeometrie hinzugefügt oder auch entfernt werden. Ebenso kann eingestellt werden, ob die Abhängigkeit zum Referenzteil aufgehoben werden soll. Abbildung 3-29 zeigt, wie in einem bereits geöffneten Bauteil ein anderes Bauteil (hier: Bolzen.prt) dazu genutzt werden kann, um einen Materialschnitt anzubringen. Änderungen im Bauteil Bolzen führen so automatisch auch zur Anpassung des Bauteils. Das kann aber auch Nachteile haben, so dass der Einsatz dieser Feature in ein Gesamtkonzept des Produktdatenmanagements einzuordnen ist, um ungewollte Anpassungen zu verhindern. Im Kapitel 8 wird dies am Beispiel einer Baugruppe verdeutlicht.   Einfügen Ÿ Gemeinsam benutzte Daten Ÿ Verschmelzung/Vererbung

Auswahl (Bolzen.prt) Platzierung (Bolzen)

Ÿ Materialsubstraktion Ÿ

Abbildung 3-29: Volumenkopien

44

3 Modellreferenzen

3.9 Referenzkurven aus Bewegungsanalysen Bei der Modellierung mit Hilfe der Zusatzapplikation Mechanismus lassen sich kinematische Zusammenhänge untersuchen. Bei Bedarf können Bewegungsbahnen von einzelnen Punkten (oder auch Körpern) mitgeschrieben werden. Die so ermittelten räumlichen Kurven können dann als Referenzelement der Bauteilmodellierung dienen. Nachfolgend wird gezeigt, wie die Kontur einer Kurvenscheibe (Abbildung 3-30) ermittelt werden kann, wenn die Bewegung der Schubstange vorgegeben wird. Im Beispiel soll sich bei einer kompletten Drehung der Kurvenscheibe die Schubstange zweimal auf und ab bewegen. Auf der Schubstange ist dafür ein Bezugspunkt (PNT0) zu erzeugen.

ÆBaugruppe Einbau des Ständerwerkes über Standardplatzierung

Schubstange

Einbau der Kurvenscheibe als Drehgelenk

Einbau der Schubstange als Schubgelenk

Kurvenscheibe

Ablauf der Simulation: Ÿ ServoMotoren definieren, dazu die erzeugten Gelenke nutzen Ÿ Analyse erstellen

Abbildung 3-30: Aufbau des kinematisches Modells Abbildung 3-31 zeigt die Spurkurve des Punktes PNT0, die sich durch die Simulation ergab. Sie kann nun als Leitkurve für einen Materialschnitt auf der Kurvenscheibe genutzt werden.

3.9 Referenzkurven aus Bewegungsanalysen

Erstellen der Spurkurve   Einfügen Ÿ Ÿ Papierteil (Kurvenscheibe) Ÿ Bezugspunkt (PNT0) Ÿ Simulation wählen Ÿ Spurkurve wird im Teil Kurvenscheibe als Spline durch Bezugspunkte erzeugt

Spurkurve wird als Leitkurve für Zug-KE mit Schnittoption genutzt

Abbildung 3-31: Ermittlung der Kurvenscheibenkontur

45

46

3 Modellreferenzen

3.10 Schnittstellen für den Datenaustausch Definierte Datenschnittstellen in durchgängigen CAx-Prozessketten sind dann erforderlich, wenn die zu integrierenden Softwaresysteme kein einheitliches Datenformat verwenden. Der Austausch von Daten erfolgt dann nach einem der folgenden Konzepte: • direkte Konvertierung der Daten von einem System in das andere oder • Verwendung eines systemneutralen Datenformates . Häufig verwendete neutrale Modelldatenschnittstellen sind IGES (Initial Graphics Exchange Specification) und STEP (Standard for the Exchange of Product Model Data). Hier sind eine Reihe von Einstellungsoptionen für den Datenexport und Import möglich. Darüber hinaus sind weitere Optionen in den Konfigurationsdateien einstellbar. Für STEP ist unter Umständen zu überprüfen, welches Anwendungsprotokoll (AP) in der aktuellen Konfiguration aktiviert ist. [2] Festzuhalten ist, dass in beiden Fällen die Parametrik nicht mit exportiert wird. Das Importieren von Modell-Dateien erfolgt wie das Öffnen anderer Produktdateien. Das System fragt entsprechend des Typs ab, was erzeugt werden soll (Teil, Baugruppe, Zeichnung, ...). Der Import wird durch die Ausgabe eines Informationsfensters, das verschiedene Informationen zu den importierten Elementen enthält, abgeschlossen. Das Exportieren von bildlichen Darstellungen erfolgt entsprechend der aktuell eingestellten Darstellungsoptionen. Vektorgrafiken (z. B. im CGM-Format) können daher nur dann abgespeichert werden, wenn die schattierte Darstellung nicht aktiv ist. Pixelformate (TIF, JPEG, ...) sind dagegen immer ableitbar.

47

4 Skizzieren 4.1 Die Arbeitsumgebung Die Arbeitsumgebung zum Skizzieren kann auf verschiedene Arten erreicht werden, z. B.: ¾

Wahl des Modus Skizze zur Erzeugung einer neuen Datei

¾

Öffnen einer vorhandenen Skizze

¾

über das Skizzensymbol in der jeweiligen Arbeitsumgebung

¾

KE-interner Skizzierer.

Bevor in den beiden letztgenannten Fällen die Skizzieroberfläche endgültig aktiviert wird, ist eine Skizzierebene festzulegen. Dies kann eine Bezugsebene oder eine ebene Fläche eines Volumen- oder Flächenelements sein. Falls kein geeignetes Element zur Verfügung steht, muss eine neue Bezugsebene erzeugt werden. Die Auswahl der Arbeitsebene ist erst abgeschlossen, wenn auch die Blickrichtung auf die Skizze und die Lage des „Skizzenblattes“ festgelegt wurde. Dazu wird eine weitere (orthogonale) Referenzebene benötigt. Skizzierebene Y X Z

Referenzebene Richtung des Normalenvektors der Referenz

Abbildung 4-1: Einrichten der Skizzierebene Jede Bezugsebene und jede Bauteilfläche hat zwei Richtungen. Das Vorzeichen der Richtung hängt von der Lage des Normalenvektors ab. Bei Bezugsebenen wird die Richtung durch die Farbe gekennzeichnet. Standardmäßig ist die positive Seite braun, die negative Seite grau gefärbt. Die Körperflächen weisen einen positiven Normalenvektor in dem Material entgegengesetzter Richtung auf. Abbildung 4-1 verdeutlicht die Einrichtung der Skizzierebene und ihrer Lage.

48

4 Skizzieren

Als Skizzierebene können neben den Bezugsebenen auch Körperflächen genutzt werden. In Abbildung 4-2 ist dies beispielhaft gezeigt.

Abbildung 4-2: Auswahl einer Körperfläche als Skizzierebene In dem Dialogfenster REFERENZEN können die vom System vorgeschlagenen Bezugselemente durch andere ersetzt bzw. ergänzt werden. Diese Referenzen dienen der Skizzenfixierung bzw. der Verknüpfung der Skizze mit dem Modell. Sie sind daher auch Grundlage der Systembemaßungen im Skizzenmodus. Nach dem Aufruf des Skizzierers werden die Symbolleisten erweitert bzw. verändert. Zur Unterstützung kann über Icons ein Raster aktiviert werden. Ebenso können Bemaßungen oder Zwangsbedingungen ein- und ausgeblendet werden. Einige Voreinstellungen können über Hauptmenüleiste (  SkizzeŸ Optionen...) angepasst werden. Hier kann z. B. veranlasst werden, dass Rasterpunkte „gefangen“ werden. Die Skizzierfunktionen sind durch ihre Symbole mit der eingeblendeten Kurzhilfe selbsterklärend. Diese Funktionen können auch über die Option „Skizze“ der oberen Menüleiste ausgewählt werden. Wenn sich der Cursor bereits im Grafikfenster befindet, sind einige auch über die rechte Maustaste erreichbar. Einige Funktionen sind in der Arbeitsumgebung gruppiert, so dass nur das zuletzt Genutzte angezeigt wird. Gruppierungen sind durch „>“ gekennzeichnet. Bei den Strich-Punkt-Linien ist zwischen den einfachen Mittellinien, die nur in der Skizze für Symmetrieeigenschaften genutzt werden, und Geometriemittellinien, die beispielsweise auch im Modell als Rotationsachse genutzt werden können, zu unterscheiden. Bereits vorhandene Skizzen können über   SkizzeŸ Daten aus Datei... in die aktuelle Sitzung eingebunden werden, wobei die vordefinierten Elemente der Palette auch über das entsprechende Symbol aufrufbar sind. Die Auswahl eines Palettenelements (Vielecke etc.) erfolgt durch einen Doppelklick mit der linken Maustaste. Anschließend ist mit der gleichen Taste im Grafikbereich ein Fenster aufzuziehen, das grob die Skizzengröße definiert. Über das Dialogfenster SKALIEREN/ROTIEREN können die einzufügenden Elemente entsprechend angepasst werden.

4.1 Die Arbeitsumgebung

49

Die Symbolleiste Diagnose bietet hilfreiche Tools zur Überprüfung der skizzierten Kontur, was die Fehlersuche vereinfacht (Tabelle 4-1). Tabelle 4-1: Diagnoseoptionen Geschlossene Schleifen schattieren

Offene Enden hervorheben

KE-Anforderungen

Überlappende Geometrie

50

4 Skizzieren

4.2 Skizziermethodik In Pro/ENGINEER wird ausschließlich parametrisch gearbeitet. Das System erzeugt und löscht automatisch notwendige bzw. überflüssige Bemaßungen und Zwangsbedingungen. Die Geometrieelemente werden daher erst grob „skizziert“ und anschließend über die Bemaßungsfunktionen oder verschiedene Zwangsbedingungen den Erfordernissen angepasst. (Abbildung 4-3). Bei jeder Änderung und Anpassung wird das Datenmodell vom System automatisch regeneriert. 60 H 15

V

∅10 H

Y

20 30

V

15

25

V

X H

Abbildung 4-3: Parametrische Skizze Während des Skizzierens werden in Abhängigkeit von der Mausposition aktuelle Bedingungen angezeigt bzw. vorgeschlagen. Dazu gehören das Ausrichten auf vorhandene End- und Mittelpunkte, die Kennzeichnung horizontaler und vertikaler Linien, die Festlegung paralleler, senkrechter, tangentialer oder koaxialer Ausrichtungen sowie Symmetrieeigenschaften. Diese geometrischen Zwangsbedingungen helfen, die Anzahl der Bemaßungsparameter zu reduzieren. Alle Zwangsbedingungen können jederzeit gelöscht werden. Das System fügt dann selbstständig notwendige Bemaßungen hinzu. Systemgetriebene („schwache“) Bemaßungen können vom Anwender nicht gelöscht werden. Sie werden allerdings automatisch entfernt, falls sie durch benutzerdefinierte Bemaßungen oder Zwangsbedingung überflüssig werden. Wenn dies verhindert werden soll, ist die entsprechende Bemaßung mit Hilfe des Kontextmenüs der rechten Maustaste zu „stärken“. Dies ist nicht mehr notwendig, wenn die Maßzahl durch den Benutzer bereits korrigiert wurde. 2

1

oder 3

1

2

3

2

2

1 3

1

1

4 2

Rotationsachse

Abbildung 4-4: Erzeugung von Längenbemaßungen

4.2 Skizziermethodik

51

Benutzerdefinierte Bemaßungen können nach der Wahl der Bemaßungsfunktion eingefügt werden. Die Maßzahl wird bei allen Bemaßungsvorgängen erst angezeigt, nachdem das Maß mit der mittleren Maustaste an der gewünschten Stelle abgelegt wurde. Abbildung 4-4 und Abbildung 4-5 verdeutlichen das Vorgehen an ausgewählten Beispielen. 1

1

1

2

3

1

2 2

3 2

3

2

2

11

1

d

R R

Abbildung 4-5: Bemaßung von Winkeln, Durchmessern und Radien Jede Maßzahl kann für eine Anpassung durch einen Doppelklick ausgewählt werden. Umfangreichere Maßänderungen sollten über das in Abbildung 4-6 gezeigte Symbol eingeleitet werden. Anschließend können die entsprechenden Maßzahlen mit der Maus ausgewählt und über Tasteneingabe oder Regler verändert werden. Um eine Konturverzerrung zu vermeiden, sollte die Option Regenerieren ausgeschaltet werden.

Eventuell vorübergehend deaktivieren

Abbildung 4-6: Bemaßungsanpassung Falls verhindert werden soll, dass bereits festgelegte Bemaßungswerte durch andere Änderungen in der Skizze vom System geändert werden, kann die Bemaßung über das Kontextmenü gesperrt werden. Häufig wird es zweckmäßig sein, Hilfselemente zu verwenden. Jedes Linien- oder Kurvenelement kann über die rechte Maustaste zu einem Hilfselement (Konstruktion) umgewandelt werden. Die Auswahl einzelner Elemente erfolgt mit der linken Maustaste. Mehrere Elemente werden durch Mehrfachauswahl mittels gedrückter Strg-Taste oder über ein Auswahlfenster ausgewählt. Hier ist allerdings darauf zu achten, dass die Bemaßung vorher ausgeblendet wird. Alle ausgewählten Elemente werden auf dem Bildschirm rot dargestellt. Die Konstruktionshilfselemente werden durch eine Strich-Strich-Linie verdeutlicht.

52

4 Skizzieren

4.3 Skizzierübungen

4.3.1

Ein einführendes Beispiel

Im ersten Beispiel wird ausdrücklich die Option „Skizze“ bei der Erzeugung einer neuen Datei gewählt. Es soll ein Viereck gezeichnet werden, dessen Eckpunkte auf einem Hilfskreis liegen und bei dem zwei Seiten stets gleich lang sind. Die Lage einer dieser Geraden soll über ihre Mittelsenkrechte gesteuert werden können (Abbildung 4-7). NEU Ÿ Skizze Ÿ Name: Skizze1

Auswahl (2 Punkte) Auswahl (2 Punkte)

Auswahl (Schnittpunkt, Punkt) Ÿ Konstruktion Auswahl (4 Punkte auf dem Kreis)

Auswahl (1 Gerade) falls noch erforderlich (Æ H) Auswahl (1 Gerade, 1 Mittellinie), falls noch erforderlich (Æ ŏ) Auswahl (2 Geraden) falls noch erforderlich (Æ L1)

Bemaßungen stärken bzw. neue hinzufügen und Wertanpassung

Abbildung 4-7: Viereck mit Hilfskreis Um zu prüfen, ob alle Randbedingungen beachtet wurden, sind die Bemaßungswerte testweise zu verändern.

4.3 Skizzierübungen

4.3.2

53

Symmetrische Skizzen

Nachfolgend wird in einem neuen Bauteilmodell mit Standardbezugselementen eine symmetrisches Querschnittprofil erzeugt (Abbildung 4-8). Die Skizze wird so zu den Bezugsebenen positioniert, dass der Koordinatenursprung dort liegt, wo später die Bohrung platziert wird. NEU Ÿ Teil Ÿ Volumenkörper Ÿ Name: Backe

Ÿ Skizzierebene : Auswahl (FRONT) Ÿ Referenz (RIGHT) Auswahl (2 Punkte auf senkrechter Referenz) Auswahl (3 Punkte)

Auswahl (2 Linien)

STRG

Auswahl (Mittellinie)

8

Auswahl (2 Endpunkte) Auswahl (2 Endpunkte)

45°

Bemaßung und Wertanpassung

18 12 Backe

40 Abbildung 4-8: Skizze der Backe Bei bereits vorhandenen Mittellinien zeigt das System bei der weiteren Elementerzeugung erkannte Symmetrieeigenschaften an. Wird die Skizze nicht gespiegelt, kann die Symmetriebedingung nach der groben Fertigstellung der Skizze auch manuell hergestellt werden. Nach der Auswahl der Funktion „symmetrisch“ müssen hierzu auf beiden Seiten der Geometriemittellinie jeweils ein Eckpunkt der Linien, die symmetrisch sein sollen, und anschließend die Geometriemittellinie selbst angeklickt werden.

54

4.3.3

4 Skizzieren

Rotationsskizzen

Die Querschnittskizze eines Rotationskörpers unterscheidet sich nicht von der eines Profilkörpers. Allerdings sollte die Skizze die Rotationsachse (Geometriemittellinie) enthalten und gegebenenfalls sind Abstandsmaße bereits als Durchmesser zu bemaßen. Im ersten Beispiel wird eine Skizze erzeugt, die später für die Modellierung des Stiftes der Greifer-Baugruppe verwendet werden kann. Hier werden zunächst eine Geometriemittellinie, die später als Rotationsachse dienen kann, sowie eine normale Mittellinie als Symmetrielinie gezeichnet. Das weitere Vorgehen wird aus Abbildung 4-9 ersichtlich. NEU Ÿ Skizze Ÿ Name: Stift Auswahl (2 Punkte), senkrecht 6

Auswahl (2 Punkte), waagerecht Auswahl (Bogenmittelpunkt + Bogenendpunkte)

Auswahl (senkrechte Mittellinie)

Auswahl (2 Endpunkte) Auswahl (2 Endpunkte)

R1

R1

6

∅6 Bemaßung und Wertanpassung

R1

R1

6 20

Abbildung 4-9: Stift In Abbildung 4-10 ist die Rotationsskizze für das Grobmodell eines Flansches dargestellt. Bei dem in Abbildung 4-11 dargestellten Lösungsweg wird zunächst ein grober Linienzug skizziert. Dabei sollte sichergestellt werden, dass die horizontalen und vertikalen Linien von dem System auch als solche erkannt werden können. In weiteren Schritten werden die Rundung und die Fase erzeugt. Prinzipiell lässt sich die Fase bereits mit dem Linienzug herstellen. Noch sinnvoller ist unter Umständen, Fasen und Rundungen erst am 3D-Modell zu erzeugen. In dieser Übung steht aber das Kennenlernen neuer Funktionen im Vordergrund. Zum Erzeugen der Fase wird eine weitere schräge Gerade skizziert. Die dann zu verwendende Trimmfunktion dient dem Verlängern und Verkürzen von Linien und Bögen bis zum Schnittpunkt mit anderen Elementen (Abbildung 4-11). Beachtet werden muss, dass die Linie an dem Segment angewählt wird, das erhalten bleiben soll. Ein versehentlich falsches Trimmen lässt sich durch die Option Widerrufen rückgängig machen. Bei der alternativen Trimmfunktion sind die Elementenden zu wählen, die gelöscht werden sollen.

4.3 Skizzierübungen

55 70 4

30

7°

R10 15 75° 18 8 Geometriemittellinie

∅40

∅150

Abbildung 4-10: Maßskizze für ein Rotationsteil Skizze: Flansch

Geometriemittellinie Linienzug Auswahl (2 Linien) Auswahl (2 Punkte)

Trimmen Ÿ Auswahl (2 Linien) Ÿ Auswahl (2 Linien)

Durchmesser-, Längenund Winkelbemaßung Ausrichtung Flansch

Abbildung 4-11: Skizzenentwurf Nachdem die Skizze fertig gestellt wurde, ist die Bemaßung entsprechend der Vorlage (Abbildung 4-10) anzupassen.

56

4.3.4

4 Skizzieren

Entwurfsskizze für eine Rohrzange

Nachfolgend soll bereits in der Skizze das Gestaltungskonzept für eine Rohrzange verankert werden. Um die Übersicht beim Skizzieren nicht zu verlieren, wird die Entwurfsskizze auf mehrere Skizzen verteilt. Nach gestalterischen Gesichtspunkten sind zunächst die Kontur des Zangenkopfes und dessen Neigung und Lage festgelegt worden. In Abbildung 4-12 ist zu erkennen, dass der Zangengriff des Innenteils durch die senkrechte Linie repräsentiert wird und der Drehpunkt genau im Nullpunkt liegt. NEU Ÿ Teil Ÿ Volumenkörper Ÿ Name: Zangenskizze Ÿ Skizzierebene : Auswahl (TOP) Ÿ Referenz(RIGHT) Auswahl (Nullpunkt) Auswahl (2 Punkte) Auswahl (Nullpunkt, Punkt auf senkrechter Referenz) Auswahl (Mittelpunkt der Geraden, Punkt) Auswahl (Punkt auf Mittellinie + Bogenendpunkte) Auswahl (Punkt auf Linie)

Radius-, Abstands-, Längenund Winkelbemaßung Ÿ

Abbildung 4-12: Skizze für das Zangeninnenteil Um die gewünschten Spannweite, die in Abbildung 4-13 durch einen Kreis verdeutlicht ist, in bestimmten Stufungen zu gewährleisten, wird im Beispiel ein Neigungswinkel von 8° festgelegt, den die Spannbacken beim Spannen des größten Durchmessers haben sollen. Hieraus ergibt sich auch der Drehmittelpunkt zur kreisförmigen Bewegung der oberen Spannbacke. Die Geometrielinien, Mittellinien und Bemaßungen sind daher so zu erzeugen, dass sich die

4.3 Skizzierübungen

57

obere Backe sowie der Kreisbogen (R120) und die sich anschließende Gerade entlang der Kreisbahn bewegt werden können. Das kann geprüft werden, indem der 4°-Winkel entsprechend verändert wird. Vorher ist es unter Umständen empfehlenswert, Maßparameter, die das System nicht mehr ändern soll, zu sperren. Ÿ Skizzierebene : Auswahl (TOP) Ÿ Referenz (RIGHT)

M

  Skizze Ÿ Referenzen Ÿ Auswahl (PNT0, PNT1)   Skizze Ÿ Kante Ÿ Verwenden Ÿ Auswahl (Bogen und Linie von Skizze1) 1 Mittellinie durch die Kantenreferenz von Skizze1 + 1 dazu schräge Mittellinie

R120

2 Kreisbögen im Schnittpunkte der Mittellinien mit Ausrichtung auf PNT0 bzw. PNT1 Vollkreis durch M

1 Bogen + Vollkreis in „Konstruktion“ umwandeln

PNT 2

Auswahl (Bogen und Linie) Auswahl (Mittellinie)

Je 1 Mittellinie durch Mittelpunkt und Endpunkt des PNT0-Bogens Auswahl (Punkt auf gespiegelter Gerade) mit Symmetrieeigenschaft zu PNT1 (Æ PNT2) Auswahl (oberer Endpunkt des PNT0Bogens) mit Abstandsbemaßung zur gespiegelten Geraden (Æ PNT3) Radius-, Abstands-, Längenund Winkelbemaßung

Linie (50 mm) durch Bogenendpunkt mit Ausrichtung auf PNT2

Abbildung 4-13: Skizze für Zangenaußenteil

4°

Ø28

PNT 3

58

4 Skizzieren

Für Abbildung 4-14 wurden die Linienelemente, die dem Zangenaußenteil zugeordnet wurden, in einer dritte Skizze übernommen und anschließend um den Nullpunkt im Winkel von 10° gedreht, so dass auch diese Bewegungsmöglichkeiten vor der Detaillierung des Zangenentwurfes überprüft werden kann. Ÿ Skizzierebene : Auswahl (TOP) Ÿ Referenz (RIGHT)

  Skizze ŸKante Ÿ Verwenden Ÿ Auswahl (2 Bogen und 2 Linien von Skizze2)

Abbildung 4-14: Konzeptskizze

59

5 Bauteilmodellierung 5.1 Die Arbeitsumgebung Die Aktivierung der Arbeitsumgebung zur Bauteilmodellierung erfolgt für neue Teile über das Icon oder die Menüleiste: ž NEU Ÿ Typ Ÿ Teil Ÿ Auswahl (Untertyp) Ÿ …

Falls die Standardschablone für zu integrierende Bezugselemente deaktiviert wird, kann in einem weiteren Dialogfenster die Schablone aus bereits vorhandenen Alternativen ausgewählt werden. Für häufig genutzte Funktionen zur Modellgenerierung und Modellaufbereitung gibt es grafische Symbole. Der komplette Funktionsvorrat verbirgt sich hinter den Optionen der Hauptmenüleiste. Ein Bauteil wird schrittweise aus geeigneten Konstruktionselementen (Feature) aufgebaut. Hier sollte darauf geachtet werden, dass die Bearbeitungsfeature zur Feingestaltung (Rundungen, Fasen, Bohrungen, ...) erst nach Fertigstellung der Grobgestalt im Modellbaum aufgeführt werden. So kann vermieden werden, dass unnötige Referenzierungen bzw. „Eltern-KindBeziehungen“ im Datenmodell hinterlegt werden. Bei dem schrittweisen Modellaufbau werden vom System vorübergehend weitere Dialogelemente auf dem Bildschirm eingeblendet. Abbildung 5-1 zeigt dies für die Generierung eines Profilkörpers. Aktuelle Optionen sind hell hinterlegt. Wenn ein Flächenelement generiert werden soll, ist daher die Option „Fläche“ zu aktivieren. Damit wird automatisch die Option „Körper“ deaktiviert. Ein „Materialschnitt“ ist erst wählbar, wenn bereits ein zu bearbeitendes Konstruktionselement vorhanden ist. Bei der Aktivierung der Option „Schalenelement“ öffnet sich ein weiteres Werteingabefenster. Ebenso muss hierfür über einen Richtungsschalter festgelegt werden, ob nach innen, nach außen oder beidseitig aufgedickt wird.

Fläche

Materialschnitt

Abbildung 5-1: Definitionsleiste für das Extrudieren

Schalenelement

Voransicht

60

5 Bauteilmodellierung

5.2 Skizzierte Bezugselemente Bei querschnittorientierter Modellierung sind prinzipiell zwei Vorgehensweisen für die Erstellung der Gestalt bestimmenden ebenen Bezugskurven denkbar. Zum einen kann jede Kurve zunächst als eigenständiges Bezugselement definiert werden, zum anderen kann die Skizzendefinition auch erst im Zusammenhang mit einer Komponentenerzeugung initiiert werden. Im ersten Fall wird die Skizze dann als referenzierte Kopie in die Komponente eingebunden. Sowohl die Skizze als auch das mit ihr erzeugte KE erscheinen in der obersten Stufe des Modellbaums, wobei diese „externe“ Skizze ausgeblendet wird. Soll die Skizze für weitere KEs verwendet werden, ist sie einzublenden (Kontextmenü). Wird die Verknüpfung von Skizze und Komponente aufgelöst (Abbildung 5-2), so wird eine Skizzenkopie in das KE eingebunden, die dann wie eine interne Skizze behandelt wird. Wenn die Skizze erst innerhalb des KEs erzeugt wird, bleibt sie im KE gekapselt und steht nur diesem zur Verfügung. Dies zeigt sich auch in der Namensgebung, da die KE-interne Skizze mit „S2Dxxx“ benannt wird, die externe Skizze mit „SKIZZEx“ (Abbildung 5-2).

Skizze erzeugen Skizze in Profilkörper eingebunden

Kopie der externen Skizze (eingebunden in KE)

Abbildung 5-2: Skizzenintegration Für jede Skizzendefinition ist eine geeignete Bezugsebene oder eine bereits vorhandene Bauteilebene auszuwählen. Die Auswahl der Arbeitsebene ist erst abgeschlossen, wenn auch die Blickrichtung auf die Skizze und die Lage des „Skizzenblattes“ festgelegt wurden. Dazu wird eine weitere (orthogonale) Referenzebene benötig. Die Arbeit mit dem Skizziertool wurde bereits in Kapitel 4 an Beispielen erläutert.

5.3 Profil- und Rotationskörper

61

5.3 Profil- und Rotationskörper 5.3.1

Einführende Beispiele

Häufig werden Profil- oder Rotationskörper die ersten Gestaltungselemente sein, mit denen die Bauteilmodellierung begonnen wird. Charakteristisch für diese Bauteile ist, dass sie einen Gestalt bestimmenden Querschnitt haben. Dieser kann neu erstellt oder aus bereits vorhandenen Komponenten übernommen werden. Nachfolgend soll zunächst gezeigt werden, wie eine bereits vorhandene ebene Bezugskurve in die Profilkörpergenerierung eingebunden werden kann. Dafür wird die im Bauteilmodell Backe erzeugte symmetrische Profilskizze aus Kapitel 4 genutzt werden (Abbildung 5-3). Im Definitionsdialog wird die räumliche Ausdehnung senkrecht zum Profil festgelegt. Hier stehen neben einer Maßangabe verschiedene Optionen zur Verfügung, die sich auf vorhandene Geometrieelemente beziehen. Für das Grobmodell der Backe soll eine zur Skizzierebene symmetrische Ausdehnung von 20 mm erzeugt werden. Teil: Backe Externe Profilskizze gemäß Kapitel 4 erzeugen   Platzierung Ÿ Auswahl (Skizze)   Option Ÿ Tiefe Ÿ symmetrisch Ÿ Werteingabe: 20 Ÿ

Optionen für Extrusionstiefe, hier: symmetrisch

Voransicht

Abbildung 5-3: Profilkörperdefiniton Über den Schalter Voransicht kann das Teil in der gewünschten Ansicht betrachtet werden. Bei Bedarf können die einzelnen Definitionsschritte nochmals wiederholt bzw. korrigiert werden. Üblicherweise werden Bohrungen über entsprechende Feature in das 3D-Modell integriert. Die gewählte Vorgehensweise sollte jedoch zeigen, dass die Profilquerschnitte nicht nur durch eine Außenkontur definiert sind, sondern auch Innenformen haben können. Entscheidend ist, dass die erzeugten Konturen immer eine geschlossene Schleife bilden. Eine Überprüfung kann mit den Diagnosetools (Kapitel 4) durchgeführt werden. An sich wäre es völlig ausreichend, für die „Backe“ zunächst nur einen Quader (40 x 18 x 20) zu generieren, denn auch die beiden Abschrägungen können über ein spezielles Konstruktionsfeature (Fase) erzeugt werden. Darauf wird später noch ausführlicher eingegangen.

62

5 Bauteilmodellierung

Die weitere Bearbeitung der Backe erfolgt mit der gleichen Modellierungsoption. Nun wird allerdings Material entfernt und die Skizze „intern“ erzeugt. Als Skizzierebene soll eine der beiden Stirnflächen der Backe gewählt werden. Als Schnittwerkzeug wird ein Rechteck gezeichnet, dessen Überstand zum vorhandenen Körperumriss in vertikaler Richtung beliebig festgelegt werden kann. Auch der Wert Null ist möglich, aber insbesondere bei komplexeren Geometrien nicht immer sinnvoll, da sonst störende „Materialreste“ aufgrund der systeminternen Toleranzen entstehen können. Da sich die Bemaßungen im Beispiel auf bereits vorhandene Körperkanten beziehen, werden in der Skizze entsprechenden Referenzen (  Skizze Ÿ Referenzen) hinzugefügt. 12 6

Stirnfläche 4

  Platzierung Ÿ Definieren

Ÿ Auswahl (Stirnfläche) Ÿ SKIZZE (Rechteck)

4

  Option Ÿ Durch alle Ÿ Material entfernen Ÿ Richtung anpassen

Backe Schnitt

Materialseite

Voransicht

Abbildung 5-4: Materialschnitt Die Festlegung der Schnitttiefe über den Typ Durch alles sichert, dass die Nut auch bei Änderungen das ganze Bauteil erfasst. Wenn für den Materialschnitt statt der Bauteilebene die mittige Bezugsebene genutzt wurde, muss auch in die entgegengesetzte Richtung extrudiert werden. Das kann über den Reiter Optionen festgelegt werden. Bei Unklarheiten sollte die Voranzeige genutzt werden. Gleiches gilt für die Materialrichtung, durch die festgelegt wird, ob das innere oder das äußere Material weggeschnitten wird.

5.3 Profil- und Rotationskörper

63

Analog zur erläuterten Vorgehensweise für Profilkörper können auch Drehkörper generiert werden, wobei nun statt der Längenausprägung ein Winkel (0 - 360°) festzulegen ist. Im Modell oder in der Querschnittskizze muss hier jedoch eine Rotationsachse vorhanden sein. Im Folgenden wird das Grobmodell eines Flansches erzeugt (Abbildung 5-5). Für den Querschnitt soll die Skizzendatei Flansch.sec verwendet werden, deren Aufbau in Kapitel 4 beschrieben ist. Das Einfügen dieser Skizze erfolgt, nachdem über Platzierung das Skizziertool aufgerufen wurde. Die Querschnittskizze kann bei Bedarf gedreht, verschoben oder skaliert werden. Sie wird durch zwei Bedingungen oder Bemaßungen in der Bauteilskizze fixiert. Teil: Flansch

  Platzierung Ÿ Definieren

Ÿ Auswahl (FRONT) Ÿ SKIZZE

  SKIZZE Ÿ Daten aus Datei… Ÿ Dateisystem… Ÿ Auswahl (Flansch.sec) Ÿ Öffnen Ÿ Einfügepunkt anklicken Ÿ Skalieren: 1 Ÿ

Ÿ je eine Linie der Skizze mit einer Bezugsebene ausrichten Ÿ Skizze schließen Ÿ Option Ÿ variabel Ÿ Winkel: 360

Abbildung 5-5: Grobgestalt des Flansches

Flansch

64

5 Bauteilmodellierung

Abbildung 5-6 zeigt einen möglichen Dialog zur Modellierung des zylindrischen Gehäuses für die Baugruppe Greifer. Bei dünnen Körpern muss die Querschnittkurve nicht geschlossen sein, da die sich ergebende Oberfläche mit einem konstanten Wert aufgedickt wird. Im Beispiel wird in der Skizze auf eine Symmetrielinie verzichtet. Stattdessen wird vorher im Modell eine Bezugsachse erzeugt, die dann als Drehachse dient. Teil: Gehaeusemantel Ÿ Auswahl (FRONT + RIGHT)

Ÿ

STRG

Ÿ Dicke: 2

  Platzierung Ÿ Definieren

2 55

Ÿ Auswahl (FRONT) Ÿ SKIZZE (Gerade)

105

∅110

Ÿ Auswahl (Achse A1) Ÿ Drehwinkel: 360 Ÿ

105

Ÿ

Gehaeusemantel

Abbildung 5-6: Gehäusemantel Abbildung 5-7 und Abbildung 5-8 zeigen Maßskizzen von Bauteilen, die selbstständig zu modellieren sind. Teil: Antriebswelle 135 80

68

1.5 x 45°

1.5 x 45° 218

Abbildung 5-7: Grobgestalt einer Antriebswelle

Ø 30

Ø 35

Ø 45

Ø 35

Ø 40

40

1.5 x 45°

5.3 Profil- und Rotationskörper

Teil: Ventilkegel

65

Teil: Gewindebuchse

Teil: Ventildeckel Teil: Spindel

Abbildung 5-8: Maßskizzen für ausgewählte Bauteile der Ventilbaugruppe

66

5.3.2

5 Bauteilmodellierung

Anwendungsbeispiel „Ventilkorpus“

Abbildung 5-9 zeigt die Modellierungskomponenten für das Grobmodell des Ventilkorpus. Bevor mit der Modellierung begonnen wird, werden zwei Bezugsachsen x-Achse A_1 und y-Achse A_2) sowie eine weitere Bezugsebene (parallel zu RIGHT) eingefügt. Der Ventilkorpus wird zunächst als Vollkörper modelliert, um die Featureverknüpfungen bzw. die durchzuführenden Materialschnitte nicht unnötig kompliziert zu machen. Flanschdom

Ellipsoid

Sechskant Abbildung 5-9: Modellbaum und Volumenelemente des grobgestalteten Ventilgehäuses Die Reihenfolge der Modellierung ist bei den drei Ausgangskörperelementen gleichgültig, da hier keine wechselseitigen Referenzen nötig sind. Im gewählten Beispiel werden die Features umbenannt, so dass schon im Modellbaum das entsprechende Körperelement erkennbar wird. Abbildung 5-10 zeigt die Modellierung des Rotationselementes Ellipsoid für das zu generierende Bauteil Ventilkorpus.

Teil: Ventilkorpus

Erzeugen der Bezugsachse A1 Erzeugen der Bezugsachse A2

Ÿ   Platzierung Ÿ Definieren Ÿ Auswahl (FRONT) SKIZZE Ÿ Geometriemittellinie, Gerade und halbe Ellipse zeichnen Ÿ Ausrichten und Bemaßen Ÿ Ÿ Auswahl (Achse A_2) Ÿ Drehwinkel: 360 Ÿ

Abbildung 5-10: Rotationsellipsoid

Umbenennen des Features in Ellipsoid

5.3 Profil- und Rotationskörper

67

Im nächsten Schritt wird das Modell um den Flanschdom erweitert (Abbildung 5-11). Um die Übersichtlichkeit beim Skizzieren zu erhöhen und um nicht versehentlich unnötige Referenzen aufzubauen, kann das Ellipsoid vorübergehend unterdrückt werden. Ÿ   Platzierung Ÿ Definieren Ÿ Auswahl (FRONT) SKIZZE Ÿ Geometriemittellinie, 5 Geraden und 2 tangentiale Bögen mit gleichen Radien Ÿ Ausrichten und Bemaßen Ÿ Ÿ Auswahl (Achse A_1) Ÿ Drehwinkel: 360 Ÿ

Umbenennen des Features in Flanschdom

Abbildung 5-11: Flanschdom Für den sechseckigen Profilkörper wird zunächst eine neue Bezugsebene erzeugt, die dann als Skizzierebene dient (Abbildung 5-12). Da diese Ebene nur von einer anderen Bezugsebene abhängt, kann sie nach der Erzeugung im Modellbaum verschoben werden (Abbildung 5-9).   Platzierung Ÿ Auswahl (RIGHT) Ÿ Versatz: 40 Ÿ OK Ÿ

  Platzierung Ÿ Definieren Ÿ Auswahl (DTM1) SKIZZE

Ÿ Palette Ÿ Auswahl (Hexagon) Ÿ Positionierung und Skalierung

1

Ÿ Ausrichten und Bemaßen Ÿ   Option Ÿ Tiefe Ÿ eine Seite Ÿ Werteingabe: 20 Ÿ Ÿ

Umbenennen in Sechskant

Ÿ Auswahl (SECHSKANT) Ÿ Ÿ Auswahl (RIGHT) Ÿ

Abbildung 5-12: Erzeugung des sechseckigen Profilkörpers

68

5 Bauteilmodellierung

Für den weiteren Modellaufbau wird zunächst ein Hohlraum um die Achse A_2 erzeugt (Abbildung 5-13), der anschließend durch einen weiteren Profilkörper in zwei Bereiche aufgeteilt wird (Abbildung 5-14). Um tatsächlich einen Hohlraum zu erzeugen, muss die Option Materialschnitt aktiviert sein. 3

Ÿ

Ÿ

  Platzierung Ÿ Definieren Ÿ Auswahl (FRONT) SKIZZE Ÿ Auswahl (Umrisskurve) ŸVersatz: 8 (nach innen) Ÿ „Zusammenfallen“ löschen (2x) Ÿ Rotationskontur vervollständigen Ÿ Ausrichten und Bemaßen Ÿ Ÿ Auswahl (Achse A_2) Ÿ Drehwinkel: 360 Ÿ

Abbildung 5-13: Erzeugung des Hohlraums

Ÿ   Platzierung Ÿ Definieren Ÿ Auswahl (FRONT) SKIZZE Ÿ Kontur skizzieren (8 Linien, 2 Bögen) Ÿ Ausrichten und Bemaßen Ÿ   Option Ÿ Tiefe Ÿ Seite1 Ÿ Bis Fläche Ÿ Seite2 Ÿ Bis Fläche Ÿ

Ventilkorpus

Abbildung 5-14: Abtrennung des Strömungsvolumens Mit diesem Schritt ist die Modellierung der Grobgestalt abgeschlossen. Die weitere Detaillierung erfolgt in späteren Kapiteln.

5.4 Gezogene Teile

69

5.4 Gezogene Teile Nachfolgend werden Körperelemente beschrieben, die durch die Bewegung eines Querschnitts entlang einer oder mehrerer Kurven entstehen. Die bereits behandelten Profil- und Rotationskörper sind demnach auch diesen Trajektionen zuzuordnen.

5.4.1

Ebene Trajektionen

Ein in einer Ebene gezogenes Konstruktionselement wird durch eine Leitkurve und ein Querschnittprofils bestimmt. Abbildung 5-15 zeigt die Generierung des Bauteils „Finger“ als Zug-KE mit konstantem Querschnitt. Hier ist die Leitkurve ist vor der Körpergenerierung separat in die Modellstruktur zu integrieren. Eine Gerade der Leitkurve wird mit der TOP-Ebene ausgerichtet. Der um 20 mm versetzte Anfangspunkt dieser Geraden ist zugleich der Startpunkt für die Trajektion. Der Startpunkt kann beliebig auf der Kurve (und deren Verlängerungen) verschoben werden. Die Richtungsänderung erfolgt durch Anklicken des gelben Pfeiles.

Teil: Finger_A

200 90

Skizze (FRONT) Ÿ Leitkurve erzeugen

Ÿ Auswahl (Leitkurve)

R12 20

12 45°

R12 Querschnitt skizzieren

1

2

6 12

Finger_A 6 12

Abbildung 5-15: Trajektion Die Leitkurve soll in den Knickpunkten abgerundet werden, da der Finger durch Biegen eines Vierkantprofils gefertigt werden soll. Dabei ist darauf zu achten, dass der Rundungsradius

70

5 Bauteilmodellierung

mindestens so groß ist wie der kleinste Abstand der Querschnittkanten zum Startpunkt. Im Beispiel sind dies 6 mm. Ansonsten würden Selbstüberschneidungen auftreten, die das System nicht zulässt. Für einen alternativen „Finger“ wird nun die entsprechende Modellierungsoption über die obere Hauptmenüleiste aufgerufen (Abbildung 5-16). Die Dialoggestaltung verändert sich dadurch etwas. Der Anfangspunkt der Leitkurve soll wieder einen Abstand von 20 mm vom Nullpunkt haben. Beim Skizzieren der Leitkurve deutet ein Pfeil den aktuellen Startpunkt für die Trajektion an. Er kann über Skizze Werkzeug verändert werden. Bei offenen Leitkurven muss dieser Punkt allerdings immer einer der beiden Endpunkte sein. Durch diesen Startpunkt der Leitkurve und dem entsprechenden Tangentenvektor ist auch die Skizzierebene des zu ziehenden Querschnitts festgelegt. 200

. Teil: Finger   Einfügen Ÿ Ziehen Ÿ Körper ZIEHEN Ÿ Leitkurve ž DEF Ÿ Skizze Leitkurve Ÿ Auswahl (FRONT) Ÿ SKIZZE (Leitkurve) Ÿ SKIZZE (Querschnitt)

95

95

y

12

20

x

Leitkurve z

6

Querschnitt 12

ž Vorschau Ÿ OK

y

6 Trajektion

12

Finger

Abbildung 5-16: Gezogener Körper

5.4.2

Spiralförmige Trajektionen

Ein bekanntes räumliches Schiebeelement ist die Spiralfeder (Abbildung 5-17). Sie entsteht durch die Bewegung eines Kreises entlang einer Schraubenlinie. Über die Funktion Spiralförmiges-Zug-KE können in Pro/ENGINEER Spiralkörper um beliebige Rotationsflächen mit konstanten oder variablen Steigungen generiert werden. Diese Rotationsflächen müssen jedoch nicht wirklich vorhanden sein, sondern werden durch eine Leitkurve repräsentiert, die gemeinsam mit der Rotationsachse zu skizzieren ist. In Abbildung 5-17 ist eine Spiralfeder dargestellt, die im mittleren Bereich konisch ausgeführt wurde. Bei der gewählten Attributoption Senkrecht zur Leitkurve müssen die Elemente der Leitkurve tangential aneinander anschließen. Dies wird durch die beiden Rundungen erreicht.

5.4 Gezogene Teile

71 ∅200

Teil: Spiralfeder   Einfügen Ÿ Spiralförmiges-Zug-KE Ÿ Körper SPIRALFÖRMIGES-ZUG-KE ž ATTRIBUTE Ÿ konstant Ÿ senkrecht zur Leitkurve Ÿ rechtsseitig Ÿ Fertig

R100

100 400

R100

Ÿ Auswahl (FRONT) Ÿ SKIZZE (Leitkurve, Achse)

∅100

100

Ÿ Steigung: 25Ÿ OK SKIZZE (Kreis ∅10 mm) Mittelpunt des Kreises liegt im Ursprung der Leitkurve Spiralfeder ž Vorschau Ÿ OK

Abbildung 5-17: Spiralfeder Abbildung 5-18 zeigt eine Druckfeder, die analog zur Spiralfeder zu modellieren ist. Nun soll allerdings der Querschnitt nicht senkrecht zur Leitkurve, sondern stets parallel zur Rotationsachse liegen, so dass dann an jedes Ende ein halber Ringe als Rotationsfeature angesetzt werden kann. Nach der ersten Modellgenerierung ist eine Gleichung für die Steigung in das Modell zu integrieren und an beiden Enden eine Abflachung vorzunehmen. Teil: Druckfeder Spiralförmiges Zug-KE ž ATTRIBUTE Ÿ konstant Ÿ Durch Achse Ÿ … (Steigung: 2 mm, Drahtdurchmesser: 1 mm Federdurchmesser: 12 mm und Federlänge: 20 mm) Rotationsfeature (180°) (an beiden Enden)

Abbildung 5-18: Druckfeder

Beziehung: Steigung = 1/8 Federlänge

Materialschnitt (0.5 mm) (an beiden Enden)

72

5.4.3

5 Bauteilmodellierung

Räumliche Trajektionen

Komplexe Geometrien lassen sich häufig als Zug-Körper modellieren. Ein wichtiges Hilfsmittel hierbei sind Kurven, die als so genannte Leitkurven den zu ziehenden Schnitt in ihrer Ausprägung steuern. Für das einführende Beispiel (Abbildung 5-19) werden zunächst die notwendigen räumlichen Bezugskurven über eine Funktion definiert. Entsprechende Parameterdarstellungen von Schraubenlinien und anderen Kurven sind in der Fachliteratur nachlesbar (z. B. in [2]). Die Radien der Spiralen r legen den Innen- bzw. Außendurchmesser des Ringes fest, der Parameter n die Anzahl der Windungen und h die Höhe der Steigung. ž EDITOR Ÿ Gleichungen: r=15 n=1 h=8 x = r* cos ( t * 360 *n ) y = r* sin ( t * 360*n ) z = h* t *n Ÿ Speichern Ÿ Beenden

Teil: Federring KRV OPTIONEN Ÿ Aus Gleichung Ÿ Fertig KURVE Ÿ Auswahl (Koordinatensystem)Ÿ Kartesisch KURVE Ÿ OK

1 x wiederholen oder Kopie erstellen mit r=24 Ÿ

Ÿ

Ÿ REFERENZEN STRG Ÿ Auswahl (2 Leitkurven) Ÿ X-Leitkurve ŸSkizze (Rechteck, zwei Eckpunkte auf Leitkurvenendpunkten)

6

Leitkurve 2

Leitkurve 1

Federring

Abbildung 5-19: Federring Um einen korrekten Federring zu erhalten, sollte der Spalt noch mit einem Materialschnitt bearbeitet werden.

5.4 Gezogene Teile

5.4.4

73

Trajektionen mit Querschnittsänderung

Die im Feature Zug-KE mit variablem Schnitt zur Verfügung stehen Steuerkurven lassen sich einsetzen, um gezielt den Querschnitt entlang der Leitkurve zu verändern. Dies wird in Abbildung 5-21 am Beispiel eines Handrades verdeutlicht. Teil: Handrad_2 KRV OPTIONEN Ÿ Aus Gleichung Ÿ Fertig KURVE Ÿ Auswahl (Koordinatensystem)Ÿ Zylindrisch KURVE Ÿ OK

ž EDITOR Ÿ Gleichungen: r=45-2.5*(cos(6*theta)) theta=t*360 z=0 Ÿ Speichern Ÿ Beenden

Kreis Ø=65 auf xy-Ebene im Nullpunkt erzeugen Ÿ Ÿ

Ÿ REFERENZEN Ÿ Auswahl (2 Leitkurven) ŸSkizze (Rechteck, senkrechte Linien auf die Leitkurvenendpunkte referenziert)

STRG

2

1

weitere Detaillierung

Abbildung 5-20: Handrad als Zug-KE mit variablem Schnitt

74

5 Bauteilmodellierung

Auch diese Optionen können für die Durchführung von Materialschnitten genutzt werden. Für das Beispiel in Abbildung 5-21 wurden vor Aufruf der Funktion drei Bezugskurven definiert. Die Gerade dient hier als Zugrichtungsleitkurve, während die beiden Kreisbögen (2 und 3) den Schnitt steuern, welcher ebenfalls durch einen Kreisbogen begrenzt wird.

Teil: Wuerfel

Würfel erzeugen (Kantenlänge 200 mm) Gerade auf Würfelkante erzeugen (Ursprungsleitkurve) Kreisbögen (R=200) erzeugen (Steuerkurven) Ÿ 1. Auswahl (Gerade) Ÿ 2. Auswahl (Bogen 1) Ÿ 3. Auswahl (Bogen 2)

STRG

In der Skizze den Bogen durch die Endpunkte von Bogen 1 und 2 skizzieren, Schnitt mit zwei Geraden bis zur Würfelecke schließen.

Material schneiden einstellen ggf. Seite umschalten ggf. unter Ÿ Referenzen Ÿ Details Ÿ Optionen Startpunkt der Leitkurve umkehren

Abbildung 5-21: Leitkurvengesteuerte Verrundung

5.5 Verbundkörper

75

5.5 Verbundkörper 5.5.1

Übergangsstücke

Zunächst soll ein Verbundkörper zwischen zwei parallelen Querschnitten erzeugt werden. Dazu werden im Skizzierer vordefinierte Konturen genutzt, die gemäß Abbildung 5-22 positioniert und in den Maßen verändert werden. Beide Skizzen werden bei parallelen Verbundelementen in einer Sitzung erstellt. Dem System muss allerdings mitgeteilt werden, welche Skizze gerade bearbeitet wird (ÆSchnitt umschalten). Der Abstand der Querschnittebenen wird erst nach dem Verlassen des „Skizzierers“ abgefragt. Teil: Oval-Oval

  Einfügen Ÿ Verbund Ÿ Körper… ž VERBUNDOPTION Ÿ Parallel Ÿ Skizzenebene Ÿ Fertig ž ATTRIBUT Ÿ Gerade Ÿ Fertig

10

ž SKIZZIEREBENE Ÿ Auswahl (XY-Ebene) ... SKIZZE Ÿ Ÿ Formen Ÿ Abgerundetes Rechteck Ÿ Positionieren ž DEF Ÿ Skalierung: 1 Ÿ Rotation: 0 Ÿ Bemaßung anpassen ... (   SKIZZE Ÿ KE-Werkzeug ) Ÿ Schnitt Umschalten Ÿ Ÿ Formen Ÿ Abgerundetes Rechteck Ÿ Positionieren ž DEF Ÿ Skalierung: 1 Ÿ Rotation: 0 Ÿ Bemaßung anpassen ... Ÿ evtl. Startpunkte anpassen auf Endpunkte

50

30

55

100 120

60 120 R20

60

Abbildung 5-22: Querschnittanpassung Die vom System vorgeschlagenen Startpunkte und Erzeugungsrichtungen sind zu überprüfen. Die für die Flächenerzeugung relevanten Startpunkte sollten sich gegenüber einer der gewünschten Verbindungsgeraden befinden (Abbildung 5-23). Im Kontextmenü eines im Skizzierer ausgewählten (!) Punktes (oder über die Hauptmenüleiste   Skizze Ÿ KE-WERKZG) kann diese Option gewählt werden. Die beiden Querschnitte des Übergangsstückes bestehen jeweils

76

5 Bauteilmodellierung

aus 8 Segmenten (4 Geraden und 4 Kreisbögen). Diese Gleichheit ist bei der Anwendung dieser Verbund-Option stets zu sichern. Gegebenenfalls sind in einem Querschnitt Teilungspunkte einzusetzen. verschobene Startpunkte

VERBUNDKOERPER Ÿ Vorschau Ÿ OK

Oval-Oval

Abbildung 5-23: Übergang Oval-Oval Neben den Möglichkeiten zur Geometrieerzeugung, bietet das Verbund-KE auch die Option, Material zu entfernen. Diese Variante wird an der Spindel der Baugruppe Ventil vorgestellt (Abbildung 5-24). Das Ausgangsmodell der Spindel sollte vorher bereits anhand der Abbildung 5-8 selbstständig modelliert worden sein. Teil: Spindel   Einfügen Ÿ Verbund Ÿ Schnitt … ž VERBUNDOPT Ÿ parallel Ÿ Fertig ž ATTRIBUTE Ÿ Gerade Ÿ Fertig ž EBENE EINST Ÿ Ebene (Planfläche) Ÿ OK Ÿ Standard Ÿ Skizze 1. Querschnitt (7 mm) Ÿ

Ÿ Schnitt umschalten

Ÿ Skizze 2. Querschnitt (8 mm) Ÿ Ÿ Materialseite: RICHTUNG (Pfeil nach außen) Ÿ TIEFE: Werteingabe Ÿ Fertig: 10 Ÿ

Abbildung 5-24: Verbundkörper mit Materialschnitt

5.5 Verbundkörper

77

Das wieder als Volumenelement zu modellierende Übergangsstück in Abbildung 5-25 besteht aus drei geglättet zu verbindenden Querschnitten. Teil: Parallelverbund   Einfügen Ÿ Verbund Ÿ Körper ... ž VERBUNDOPTION Ÿ Parallel Ÿ Skizzenebene Ÿ Fertig ž ATTRIBUT Ÿ Glatt Ÿ Fertig ž SKIZZIEREBENE Ÿ Auswahl (TOP) .... SKIZZE Ÿ 1. Querschnitt (2 Geraden, 2 Kreisbögen) Ÿ Schnitt Umschalten Ÿ 2. Querschnitt (Ellipse) auf Geradenendpunkte ausrichten, 4 Teilungspunkte setzen, evtl. Startpunkt anpassen Ÿ Schnitt Umschalten Ÿ 3. Querschnitt (2 Mittellinien, 1Kreis) Mittellinien auf Punkte ausrichten, 4 Teilungspunkte setzen evtl. Startpunkt anpassen Ÿ

Ÿ Tiefe für Schnitt2: 400 Ÿ Ÿ Tiefe für Schnitt3: 500 Ÿ

VERBUNDKOERPER Ÿ Vorschau Ÿ OK

Parallelverbund

Abbildung 5-25: Verbundhohlkörper Nachfolgend wird ein dünnes Übergangsstück zwischen zwei nicht parallelen Kreisquerschnitten erzeugt. Hier wird die Hohlkörperoption genutzt (Abbildung 5-26). Die Lage der zweiten Querschnittebene wird über Drehwinkel bezüglich der Achsen des in der ersten Skizze eingefügten Koordinatensystems und einem Abstandswert der Nullpunkte der beiden Skizzenkoor-

78

5 Bauteilmodellierung

dinatensysteme festgelegt. Auf die gleiche Weise könnten weitere Querschnitte hinzugefügt werden. Bei Vollkreisquerschnitten setzt das System den Startpunkt der Verbundgenerierung selbstständig. Der Benutzer kann dies jedoch verändern, indem der Vollkreis in zwei oder mehr Segmente aufgeteilt wird. Das beeinflusst vor allem die Krümmung der Mantelfläche. Teil: Kreis-Kreis

  Einfügen Ÿ Verbund... Ÿ dünner Körper ž OPTION Ÿ allgemein Ÿ Fertig ž ATTRIBUT Ÿ Gerade Ÿ Fertig Ÿ Auswahl (XY-Ebene) 150

Ÿ

x

Skizze 1

Skizze (1. Querschnitt) Ÿ Kreis Ÿ

100

Ÿ

ž SEITE Ÿ beidseitig ž LAGE Ÿ Drehwinkel um x: 0 Ÿ Drehwinkel um y: 30 Ÿ Drehwinkel um z: 45

y

∅200 Skizze 2

∅150

y x

Skizze (2. Querschnitt) Ÿ Kreis Ÿ

Ÿ

Ÿ

ž SEITE Ÿ beidseitig Ÿ Nächster Querschnitt: nein Ÿ Dicke: 5 Ÿ Abstand: 250

  DEFINITION Ÿ Vorschau Ÿ OK

Kreis-Kreis

Abbildung 5-26: Kreisübergang

5.5.2

Gekrümmte Verbundelemente

In der folgenden Übung soll ein Krümmer aus drei Querschnitten erzeugt werden (Abbildung 5-27). Der Krümmer dient der Verbindung zweier Rohre mit den Innendurchmessern 30 mm und 20 mm, über einen Winkel von 90°. Im mittleren Krümmerbereich soll der um 5 mm seit-

5.5 Verbundkörper

79

lich versetzte Querschnitt ebenfalls einen Durchmesser von 20 mm haben. Alle drei Ebenen, auf denen die Querschnitte liegen, haben im Beispiel eine gemeinsame Schnittgerade, so dass die Verbundoption „Rotation“ genutzt werden kann. In die Querschnittsskizzen sind zusätzlich Koordinatensysteme einzufügen, deren Nullpunkt auf dieser gedachten Achse liegt. Teil: Kruemmer_1 ∅20

  Einfügen Ÿ Verbund. Ÿ dünner Körper ž OPTION Ÿ Rotation Ÿ Fertig ž ATTRIBUTE Ÿ Glatt Ÿ offen Ÿ Fertig Ÿ Auswahl (xy-Ebene) Ÿ ...

50

40

∅20 10 ∅30

g 40

Skizze (1. Querschnitt) Ÿ Kreis Ÿ

Ÿ

Ÿ

y*

∅30

x*

ž SEITE Ÿ nach außen Ÿ OK Ÿ Drehwinkel um y: 45 40 Skizze (2. Querschnitt) Ÿ Kreis Ÿ

Ÿ

∅20

Ÿ ž SEITEŸ nach außen Ÿ OK Ÿ Nächster Querschnitt: ja Ÿ Drehwinkel um y: 45

Skizze (3. Querschnitt) Ÿ Kreis Ÿ

Ÿ

40 ∅20

Ÿ ž SEITE Ÿ nach außen Ÿ OK Ÿ Nächster Querschnitt: nein

Ÿ Dicke: 2

10

  DEFINITION Ÿ Vorschau

Abbildung 5-27: Verbundkrümmer

50

80

5 Bauteilmodellierung

Abbildung 5-28 zeigt, welche Auswirkungen die verschiedenen Attributoptionen haben, die über das Definitionsfenster des Konstruktionselementes Verbundkörper eingestellt bzw. verändert werden können. Wenn die Attribute Gerade und Geschlossen gewählt werden, zieht das für die aktuelle Gestalt des gewählten Verbundkörpers eine Fehlermeldung nach sich, da die mit dem Attribut Gerade erzeugte Rotationsverbundkörper nur dann geschlossen werden können, wenn keiner der Winkel zwischen zwei benachbarten Querschnittsebenen größer als 120° ist. Glatt, offen

Gerade, offen

  DEFINITION Ÿ Auswahl (Attribute) Ÿ Definieren ž ATTRIBUT Ÿ ....

Glatt, geschlossen

Kruemmer_1

Abbildung 5-28: Auswirkungen von Attributsänderungen Eine Glättung der Mantelfläche ist auch bei parallelen und allgemeinen Verbundelementen möglich, wenn diese mindestens drei Querschnitte haben. Für einen „gedrehten“ Verbund erfolgt dies schon bei zwei Querschnitten.

5.5.3

Gezogene Verbundelemente

Bei gezogenen Verbundelementen wird die Flächenkrümmung durch eine Leitkurve beeinflusst. Die Definition der Querschnittkurven kann vor oder während der Verbunddefinition erfolgen. Für den Krümmer in Abbildung 5-29 erfolgt dies erst nach Aufruf der Funktion. Davor sind jedoch in jedem Fall eine oder mehrere Leitkurven zu erzeugen. Für Abbildung 5-30 wurde die gleiche Bezugskurve verwendet. Nun wurde jedoch auch im Punkt PNT2 ein Querschnitt (Ellipse) eingefügt. Durch das Setzen von Teilungspunkten kann die Oberflächenkrümmung beeinflusst werden. In jedem Fall ist zu sichern, dass alle Skizzen aus der gleichen Elementanzahl bestehen.

5.5 Verbundkörper

81

BEZUGSPUNKTE ŸAuswahl(Koordinatensystem) Ÿ Punkteingabe: 0 8 6 -40 0 -5 -70 -2 0 -90 10 5 -120 35 -10 Ÿ OK

PNT1 PNT3

PNT0

  Einfügen Ÿ Zug-Verbund-KE Ÿ Referenzen Ÿ Auswahl(Kurve) Ÿ Schnitte Ÿ Auswahl (PNT0) Ÿ Skizze Skizze (Kreis ∅20) Ÿ Schnitte Ÿ Einfügen Ÿ Auswahl (PNT4) Ÿ Skizze

PNT4

Kurve durch Punkte erzeugen

Skizze (Kreis ∅35)

Abbildung 5-29: Krümmer als Zug-Verbund-KE

ŸAuswahl (Zug-Verbund-KE) Ÿ Ÿ Definition editieren

Ÿ Schnitte Ÿ neuen Schnitt in PNT2 anlegen Ÿ Ellipse konstruieren Ÿ evtl. Teilungspunkte ergänzen Ÿ

Abbildung 5-30: Zug-Verbund mit verschiedenen Querschnitten

PNT2

82

5 Bauteilmodellierung

5.6 Konstruktionsfeature Häufig benötigte geometrische Details und Operationen sind in so genannten Features zusammengefasst. Es stehen unter anderem Bohrungen, Nuten, Rundungen und Fasen zur Verfügung. Ergänzend dazu kann der Anwender eigene Feature erzeugen und einsetzen. Darauf wird im Abschnitt 8.2 näher eingegangen. Im Folgenden sollen die bereits erstellten Einzelteile mit vorhandenen „Werkzeugen“ weiter bearbeitet werden. Hier sollte man allerdings nicht übertreiben, denn auch bei der Nutzung von 3D-Systemen wird es ausreichend sein, z. B. die Bearbeitung von Werkstückkanten erst durch entsprechende Symbolik, beispielsweise nach DIN 6784, bei der Zeichnungserstellung festzulegen.

5.6.1

Fasen und Rundungen

Fasen und Kantenverrundungen gehören zu den Standardfunktionen jedes CAD-Systems. An den ausgewählten Kanten fügt das System selbstständig die notwendigen Generierungs- und Trimmaktionen durch. Für die Backe sind Fasen (45° x 0.5) zu erzeugen, damit das Einpassen des Stiftes unterstützt wird. Durch die gewählte Größe der Fasen ist gesichert, dass auch ein Bolzen mit Kopf nach DIN EN 22341 nicht unmittelbar auf scharfe Kanten stößt.

Backe

ž DEFINITION Ÿ Auswahl (Kante) Ÿ Auswahl (Kante) Ÿ 45 x D Ÿ D: 0.5

STRG

Ÿ

Backe

Abbildung 5-31: Fasen der Backe Nachdem die geometrischen Parameter der Fase festgelegt sind, können die beiden außen liegenden Kanten der Durchgangsbohrung nacheinander mit der Maus ausgewählt werden. Wenn es notwendig ist, kann das Teil auch zwischendurch gedreht und verschoben werden. Dies ist nicht erforderlich, wenn vorher die Standardprojektion in einer Drahtmodelldarstellung gewählt wurde. Hierbei kann es auch hilfreich sein, die bildliche Darstellung durch Ausblenden der Bezugselemente zu vereinfachen. Die beiden innen liegenden Kanten werden nicht mit der Fase versehen, da sie in der Fertigung nur mit größerem Aufwand bearbeitet werden könnten.

5.6 Konstruktionsfeature

83

Am Bauteil Finger sind in gleicher Weise die in den Abbildungen dargestellten drei Fasen anzubringen. Nachdem deren Erzeugung erfolgreich beendet wurde, sind in ähnlicher Weise die vier Verrundungen durchzuführen. Alle Rundungsradien wurden gleich gewählt, um den Zuschnitt in der Fertigung zu vereinfachen (Abbildung 5-32). Ÿ Auswahl (3 Kanten) Ÿ 45 x D Ÿ D: 3 Ÿ

Fase 3x45° R12 R12 Fase 3x45°

Ÿ Auswahl (4 Kanten) Ÿ R: 12 Ÿ

Abbildung 5-32: Fasen und Rundungen Da der Finger gerade in Bearbeitung ist, soll noch am doppelt gefasten Ende ein Materialschnitt erfolgen (Abbildung 5-33). Die Verwendung dieses Konstruktionselementes wurde bereits in Abschnitt 5.2 für das Bauteil Backe erläutert. Analog dazu ist die Nut im Finger zu erzeugen. 15 2 8

Abbildung 5-33: Bauteilnut Zusätzlich ist im Bauteil „Finger“ durch den Schnitt zweier Bezugsebenen die z-Achse explizit zu erzeugen, da diese für weitere Schritte benötigt wird. Zur Festigung wird nun erneut das Bauteil Ventilkorpus bearbeitet. Die äußere Oberfläche des Ventilkorpus kann gemäß Abbildung 5-34 detailliert werden. Ventilkorpus

Ÿ Auswahl (1 Kante)Ÿ R: 5 Ÿ

Ÿ Auswahl (Kante) Ÿ 45xD Ÿ D: 0.25 Ÿ Ÿ Auswahl (2 Kanten) Ÿ R: 2 Ÿ

Abbildung 5-34: Detaillierung der äußeren Kontur

84

5 Bauteilmodellierung

Bei der Verrundung des Innenraums des Ventilkorpus ist auf die Reihenfolge der Rundungen zu achten, da nur so sinnvolle und stabile Rundungs-KEs entstehen können. Im unteren Bereich von Abbildung 5-35 werden daher zunächst die zwei kurzen Kanten mit R = 0.5 verrundet. Dadurch entsteht ein geschlossener Kurvenzug, der mit R = 0.5 versehen wird. Zum Vervollständigen ist das Vorgehen für die gegenüberliegende Seite zu wiederholen. Ÿ Auswahl (2 Kanten) Ÿ R: 5 Ÿ

Ÿ Auswahl (2 Kanten + STRG) Ÿ R: 0.5 Ÿ

Ÿ Auswahl (2 Kanten) Ÿ R: 2 Ÿ

Ÿ Auswahl (1 Kante) Ÿ R: 0.5 Ÿ

Ÿ Wiederholung für die gegenüberliegende Seite

Abbildung 5-35: Detaillierung der inneren Kontur

5.6.2

Bohrungen und Gewinde

Das Bauteil Finger ist mit drei Durchgangsbohrungen zu versehen. Die Maße und Positionen sind der Abbildung 5-36 zu entnehmen. Eine der Bohrungen ∅6 ist koaxial mit der z-Achse auszurichten. Als Platzierungsebene ist die seitliche Bauteilfläche zu wählen. Der Mausklick bei der Auswahl dieser Fläche legt gleichzeitig grob die Position der Bohrung fest. Die beiden anderen Bohrungen werden mit Hilfe linearer Abstände von den Außenkanten exakt positioniert. Über die Ausdehnung Durch alle wird gesichert, dass in jedem Fall die gewünschten Durchgangsbohrungen entstehen. Am Bauteil Finger_A sind die gleichen Bohrungen und Fasen anzubringen wie am Finger.

5.6 Konstruktionsfeature

85

Finger

ž DEFINITION Ÿ   Platzierung: Mehrfachauswahl (Fläche & Achse) Ÿ Durchmesser: 6 Ÿ

STRG

Ÿ

ž DEFINITION Ÿ Ÿ Auswahl (Fläche)   Platzierung Ÿ Typ Ÿ Linear Ÿ Versatzreferenzen STRG Ÿ Auswahl (Fläche/Kante) Ÿ Abstand: 6 Ÿ Auswahl (Fläche/Kante) Ÿ Abstand: 75 Ÿ Durchmesser: 4 Ÿ

Ÿ

1x mit anderen Werten wiederholen Finger

Abbildung 5-36: Durchgangsbohrungen Im Bauteil Deckel, das zunächst selbstständig als Rotationsteil zu modellieren ist, soll eine auf einem Teilkreis positionierte Durchgangsbohrung erzeugt werden, die dann Grundlage für ein Bohrungsmuster sein wird.

86

5 Bauteilmodellierung

Neues Bauteil Deckel modellieren 16 ž DEFINITION Ÿ Ÿ Auswahl (Kreisfläche)   Platzierung Ÿ Typ Ÿ Durchmesser Ÿ Versatzreferenzen STRG Ÿ Auswahl (Achse) Ÿ Radius: 40 Ÿ Auswahl (Ebene) Ÿ Winkel: 45 Ÿ Durchmesser: 6 Ÿ

2

45°

∅6

∅110

∅80

∅114

Ÿ

Abbildung 5-37: Radiale Platzierung einer Bohrung (Muster-Referenzelement) Die Gewindebohrung im Flanschdom wird ebenfalls über das Bohrungstool erzeugt. Es stehen verschiedene Ausführungen zur Verfügung. Wahlweise können mit Hilfe der Grafiksymbole Kegel- und Stirnsenkungen realisiert werden. Das Gewinde selbst wird lediglich als „kosmetisches“ Element erzeugt. Sichtbar ist daher nur eine Zylinderfläche. Ventilkorpus

ž DEFINITION Ÿ

1

2

Ÿ Ÿ Tiefe: Bis zu nächster Fläche extrudieren

STRG

  Platzierung Ÿ Auswahl (Fläche, Achse A_1) Ÿ

Ventilkorpus

Abbildung 5-38: Gewindebohrung M42 am Flanschdom ž DEFINITION   Form Die Erzeugung einer solchen „Gewindefläche“ kann im Menü deaktiviert werden. Die nun sichtbare Anmerkung zum Gewinde kann über den Button Darstellung von Anmerkungselementen ausgeblendet werden, um so die Übersichtlichkeit zu erhöhen.

Das Bauteil Ventilkorpus muss noch um eine weitere Bohrung ergänzt werden. Die Stufenbohrung am inneren Steg soll als benutzerdefinierte Bohrung ausgeführt werden. Das bedeutet, dass wie bei einem Rotationsschnitt eine Drehachse und ein Rotationsprofil definiert werden und anschließend die Platzierung wie oben vorgestellt durchgeführt wird.

5.6 Konstruktionsfeature

87

ž DEFINITION Ÿ

Ÿ Stufenbohrung skizzieren Ÿ

2

  Platzierung Ÿ Auswahl (Fläche, Achse A_1) STRG

Ÿ

1

Abbildung 5-39: Benutzerdefinierte Bohrung im Trennungssteg Neben der Platzierung von Bohrungen auf ebenen Flächen, existiert auch die Möglichkeit, eine zylindrische Oberfläche als primäre Referenz zu wählen. Der Flansch soll auf diese Weise um eine Gewindebohrung M6x1 erweitert werden Abbildung 5-40. (Bezugsebene)

Flansch ž DEFINITION Ÿ Ÿ Auswahl (Zylinderfläche)   Platzierung Ÿ Typ Ÿ radial Ÿ Versatzreferenzen STRG Ÿ Auswahl (Bezugsebene) Ÿ Winkel: 0 Ÿ Auswahl (Flanschebene) Ÿ Abstand: 14 Ÿ ISO Ÿ M6x1Ÿ

Ÿ Tiefe: 12

Ÿ Form Ÿ Gewindelänge: 10 Ÿ Senkungsdurchmesser: 8 Ÿ

Abbildung 5-40: Radiale Bohrungsplatzierung Gewindedefinition

(Flanschebene)

88

5.6.3

5 Bauteilmodellierung

Rippen In Pro/ENGINEER kann über die Funktion Profilrippe ein Rippenfeature angebracht werden. Abbildung 5-41 zeigt dies anhand des Bauteils Lagerbock, der zunächst selbstständig zu modellieren ist. Teil: Lagerbock Ÿ Grundplatte (130x80x15) erzeugen Ÿ Zylinder erzeugen Ÿ Steg erzeugen (Versatz 10mm, Breite 15mm) „Anschlagfläche“ als Materialschnitt erzeugen Ÿ Tiefe: bis Stegfläche

ŸReferenzen Ÿ Auswahl (Skizzierebene)   Skizze Ÿ Referenzen Ÿ Referenzen festlegen Ÿ eine Linie zeichnen Fehlerhafte Rippe

Abbildung 5-41: Lagerbock Der Materialschnitt für die Anschlagfläche sichert eine „gerade“ Rippe. Wird dieser Schritt ausgelassen, entsteht die in Abbildung 5-41 unten rechts dargestellte „runde“ Rippe. Der Grund dafür ist, dass die skizzierte Linie der Zylinderkante auf dem Umfang folgt. In der Skizze fällt auf, dass für dieses Beispiel lediglich eine Linie benötigt wird, um die Kontur zu „schließen“; das System erkennt die weiteren Begrenzungsflächen automatisch. Sollte dies nicht der Fall sein, können weitere Linien eingefügt werden, um das gewünschte Ergebnis zu erhalten.

5.6 Konstruktionsfeature

5.6.4

89

Fertigungsbedingte Anpassungen

Am Bauteil Flansch soll der Flanschtellerrand mit einer Einformschräge versehen werden (Abbildung 5-42). Dieses Modellierungselement dient vor allem der Absicherung einer gussgerechten Ausführung der Konstruktion. Bei der Schrägung wird im Beispiel Material hinzugefügt. Flansch 1. ž DEFINITION (Ÿ Referenzen Ÿ Schrägenfläche) Ÿ Auswahl (1.Fläche) Ÿ Schrägenscharniere Ÿ Auswahl (2.Fläche) Ÿ Öffnungsrichtung Ÿ

2.

Ÿ Winkel: 5 Ÿ

Abbildung 5-42: Flanschbearbeitung

5.6.5

Schalenelemente

Bei fast allen Körpergenerierungselementen ist Option „dünner Körper“ vorhanden. Häufig ist es jedoch sinnvoll, zunächst Vollkörperelemente zu erzeugen, die dann später im Gesamtzusammenhang ausgedünnt bzw. deren Oberflächenelemente aufgedickt werden. Die Schalenfunktion erlaubt das Entfernen einzelner Teilflächen. Im Beispiel soll eine Anschlussfläche entfernt werden. Die Andere fungiert als Boden, dessen Dicke allerdings doppelt so groß sein soll wie die der Mantelflächen (Abbildung 5-25). Weitere Optionen sind selbstständig auszuprobieren. Parallelverbund

  DEFINITION Ÿ Dicke: 30 Ÿ Ÿ Referenzen

Ÿ Zu entfernende Fläche: Auswahl (Fläche) Ÿ Zu entfernende Fläche: Ÿ Auswahl (1 Fläche)

Abbildung 5-43: Schalendefinition

90

5 Bauteilmodellierung

5.6.6

Kopieren von Elementen

Bereits erzeugte Konstruktionselemente können auf unterschiedlichste Weise kopiert werden. Darunter fallen auch die im Abschnitt 5.6.7 ausführlicher erläuterten Musterungen. Die elementaren Kopierfunktionen (  Editieren Ÿ KE-Operationen Ÿ Kopieren Ÿ ...) ermöglichen das Spiegeln und Bewegen (Verschieben oder Drehen) von Elementen. Hier kann festgelegt werden, ob die Kopie unabhängig vom Original sein soll und damit auch andere Maße besitzen kann. Bei abhängigen Kopien werden automatisch die notwendigen Beziehungen festgelegt. Zum Kopieren können stets mehrere Konstruktionselemente ausgewählt werden. Möglich ist auch die Verarbeitung von Gruppierungen, die über

  Editieren Ÿ Gruppe bzw. nach Auswahl der Elemente im Modellbaum über das Kontextmenü gebildet werden können. Beim Kopieren wird die Kopie vom System stets als Gruppe erzeugt, auch wenn diese nur aus einem Element besteht. Nachfolgend wird die Kopieroption „Spiegeln“ verwendet, um einen Stab mit gleichartigen Enden zu erhalten (Abbildung 5-44). Zunächst wird eine neue Bezugsebene erzeugt, an der dann gespiegelt wird. Nachdem die Kopie erzeugt wurde, wird im Beispiel das noch fehlende Zwischenstück als Profilkörper modelliert.

Oval-Oval

ž BEZUGSEBENE Ÿ Auswahl (Ebene) Ÿ Versatz: 100 Ÿ

Ÿ Auswahl (Körper) Ÿ Spiegelebene: Auswahl (Ebene DTM!) Ÿ Option (Abhängig)

Kopie speichern Name: Stab

Abbildung 5-44: Stab

5.6 Konstruktionsfeature

5.6.7

91

Mustererzeugung

Im Folgenden wird die bisherige Grobgestalt des Ausgangsteiles für die Gehäusedeckel weiter verfeinert (Abbildung 5-45). Die nachfolgend beschriebene Vorgehensweise zur Erzeugung eines Musters ist nicht an das Konstruktionselement Bohrung gebunden. Jedes in der Teilestruktur (Modellbaum) bereits vorhandene Konstruktionselement kann gemustert werden. Für das zu realisierende radiale Bohrungsmuster wird die Positionierung der Bohrungen über das Winkelmaß 45° gesteuert. Alternativ können derartige Muster auch über die Option Achse erzeugt werden. 90° Deckel

Ÿ Auswahl (Bohrung)

ž DEFINITION Ÿ Auswahl (Maß 45°) Ÿ (Exemplare) 1: 4 Ÿ Winkelabstand: 90 Ÿ OK

Kopie speichern Name: Deckel_2

Abbildung 5-45: Bohrungsmuster Zur Erzeugung des hinteren Deckels kann der bereits erzeugte (vordere) Deckel_2 verwendet werden. Er ist als Kopie unter dem Namen Deckel_1 zu sichern. Dieser Deckel besitzt radiale Gewindebohrungen, um den Mantel zwischen den beiden Deckeln mit 4 InnensechskantSchrauben zu verspannen. Das Bohrungsmuster ist identisch, nur die generische Bohrung ist zu einem M6-Gewinde umzudefinieren. Ergänzend soll geklärt werden, wie Muster aus mehreren Konstruktionselementen erzeugt werden können. Die Bohrungen des Deckels_2 soll gemäß Abbildung 5-46 modifiziert werden. Da die Bohrungen ∅6 bereits vorhanden sind, muss lediglich noch eine Bohrung ∅11 mit einer Tiefe von 6 mm hinzugefügt werden, die dann gemustert wird. Die neue Bohrung ∅11 muss dazu auf die zuerst erstellte Bohrung ∅6 modelliert werden. Eine Alternative hierzu ist das Umdefinieren der Ausgangsbohrung mit Hilfe der Option „Skizzierte Bohrung“. ž DEFINITION Ÿ Ÿ Platzierung Ÿ Auswahl (vorhandene 1. Bohrungsachse und Kreisfläche) Ÿ Durchmesser: 11 Ÿ

Ÿ

STRG

∅11

Tiefe: 6 Ÿ

ž DEFINITION Ÿ Referenz Ÿ Auswahl (1. Muster) Ÿ OK

Abbildung 5-46: Muster aus zwei Bohrungen

6

∅6

92

5 Bauteilmodellierung

Im Folgenden soll noch eine tabellengesteuerte Mustererzeugung erläutert werden. Dazu wird wieder eine Kopie des Deckels verwendet. Das bereits vorhandene Bohrungsmuster wird entfernt bzw. entsprechend umdefiniert. Für das variable Bohrungsmuster werden nun auch der Lochkreisdurchmesser und der Bohrungsdurchmesser und die aktuellen Werte dieser Parameter angezeigt. Ab Zeile R10 können nach einem Index die Positionsmaße jeder Bohrung (Winkel und Lochkreisradius) und der Bohrungsdurchmesser eingegeben werden. Im gewählten Beispiel wurden zwei weitere Bohrungen hinzugefügt, so dass dann das Bohrungsmuster insgesamt aus drei Bohrungen besteht (Abbildung 5-47).

Deckel

Ÿ Auswahl (Bohrung)

ž DEFINITION Ÿ Tabelle Ÿ Auswahl (Maß 45°, Radius 40, Ø6) Ÿ EDIT(Table1) Ÿ OK

Pro/TABLE !idx

D12(45)

D13(40)

D14(6)

1

135

40

6

2

270

40

10

Deckel3

Abbildung 5-47: Variables Bohrungsmuster

5.6.8

Kosmetische Konstruktionselemente

Nicht alles, was später am realen Produkt vorhanden ist, muss auch realitätsnah modelliert werden. Das gilt in besonderer Weise für die unterschiedlichsten Gewindearten, für die schon im Bohrungsmenü eine vereinfachte Darstellung (Hilfszylinderfläche) gewählt wurde. Zur Lösung dieser und anderer Problemstellungen sind in Pro/ENGINEER so genannte kosmetische Elemente vorgesehen, die u. a. auch spezielle Schnittdarstellungen und Bauteilbeschriftungen unterstützen. Die so erzeugten Konstruktionselemente werden auch im Modellbaum angezeigt. Kosmetische Elemente werden durch die systeminternen Algorithmen zur Ausblendung verdeckter Kanten nicht beachtet. Sie sind daher im „Drahtmodell“ stets sichtbar. Beachtung finden sie allerdings bei der Zeichnungserstellung. Zur Ausblendung kosmetischer Elemente können Folien verwendet werden. Auch kosmetische Konstruktionselemente können gemustert werden. Am Bauteil Ventilkorpus ist jeweils ein kosmetisches Gewinde für jedes Sechskantprofil zu erzeugen (Abbildung 5-48).

5.6 Konstruktionsfeature

93

  Einfügen Ÿ Kosmetik Ÿ Gewinde ž KOSMETISCH: GEWINDE Ÿ Auswahl: Gewindefläche Ÿ Auswahl: Startfläche Ÿ Richtung: OK bzw. Umschalten Ÿ GewLänge: Werteingabe: 18 Ÿ AußenDurchm: Wert: 42 Ÿ Parameter: Fertig/Zurück Ÿ OK (1x wiederholen)

Abbildung 5-48: Kosmetisches Gewinde am Ventilkorpus Am gleichen Bauteil soll nun noch die äußere Fläche des Ellipsoids beschriftet werden (Abbildung 5-49). Als Skizzierfläche ist eine geeignete ebene Fläche auszuwählen bzw. zu erzeugen. Für einen Zylinder bzw. gekrümmten Körper sollte dies eine Ebene sein, die nicht durch die Zylinderachse geht, da es sonst schwierig wird, Spiegelschrift zu vermeiden. Im Skizzierer wird lediglich der Beschriftungstext erzeugt, der wie jedes andere Geomtrieelement bemaßt bzw. ausgerichtet wird. Die Höhe und Lage des Textfeldes wird im Skizzierer zunächst mit der Maus als Linie festgelegt. Bei waagerechter Schrift muss diese Linie senkrecht sein. Die Textparameter können im Textdefinitionsfenster verändert werden.

Ventilkorpus

Definition der Höhe und Mitte der Textbox

  Einfügen Ÿ Kosmetik Ÿ Gravur… ž KE-REF Ÿ Auswahl (Fläche) Ÿ Fertig

Skizzierebene Ÿ Bezug erzeugen Ÿ Versatz Ÿ Ebene Ÿ Auswahl (XZ-Ebene) (ggf. anpassen) ž VERSATZ Ÿ Werteingabe Ÿ Eingabe: 50 Ÿ OK Ÿ Standard

Skizze Ÿ Linie

ž TEXT Ÿ Textzeile: Nenngröße 42 Ÿ Schriftart: Neographik MT Ÿ Position: Horizontal: Mitte Ÿ OK Abbildung 5-49: Kosmetik-KE „Gravur“ am Ventilkorpus

94

5 Bauteilmodellierung

Im rechnerinternen Datenmodell wird durch die Funktion „gravieren” kein Material entfernt. Dies könnte nur erreicht werden, wenn anstatt einer „Kosmetik” ein „Materialschnitt” erzeugt wird. Am Bauteil „Spindel“ der Ventilbaugruppe sind in den blau eingefärbten Bereichen „kosmetische“ Gewinde anzubringen. Nach Auswahl der entsprechenden Kosmetikoption wird die jeweilige zylindrische Fläche ausgewählt. Als Startfläche für das Gewinde dient in einem Fall die Stirnfläche der Spindel. Die Gewindelänge wird über die Option Werteingabe festgelegt. Vom System wird dann der ermittelte Kerndurchmesser angezeigt, der beim Außengewinde natürlich kleiner als der Nenndurchmesser ist. Die Gewindeparameter können akzeptiert oder auch verändert werden. Für das größere M16-Gewinde sind nun selbstständig geeignete Eingaben zu tätigen.

Abbildung 5-50: Außengewinde

5.7 Benutzerdefinierte Feature Der Anwender hat die Möglichkeit, eigene Feature zu erzeugen, die er dann ähnlich wie eine Fase oder Rundung bei der Erzeugung anderer Bauteile nutzen kann. Diese Benutzerdefinierten Feature (UDF) lassen sich aus bereits erstellten Konstruktionselementen erzeugen. Dabei kann ein UDF einzelne oder mehrere Konstruktionselemente einschließen. Diese UDF dienen zur Erleichterung von wiederkehrenden Modellierungsaufgaben und zur Vereinfachung komplizierter Modellierungswege.

5.7.1

Zentrierbohrung

Zentrierbohrungen werden beim Spannen von Werkstücken benötigt. Für die Formgebung sind in der Norm verschiedene Möglichkeiten festgelegt. In Abbildung 5-51 wird eine Zentrierbohrung der Form DIN 332 - R 4 × 8,5 als benutzerdefiniertes Konstruktionselement erzeugt und anschließend in eine Welle integriert (Abbildung 5-53). In einem ersten Schritt wird ein einfaches Basisteil erzeugt, das die für das UDF notwendigen Konstruktionselemente und Referenzen beinhaltet.

5.7 Benutzerdefinierte Feature

95

Teil: Basisteil

∅ 8,5 30°

Ÿ

T

ž DEFINITION Ÿ Skizziert ž SCHNITT Ÿ Skizzieren (Schnitt) Ÿ Platzierung Ÿ Auswahl (Zylinderachse) STRG Ÿ Auswahl (Kreisfläche) Ÿ

R12,5

7,4

ž DEFINITION ž SCHNITT Ÿ Skizzieren (Kreis ∅20) Ÿ Werteingabe: 10

59°

∅4

Abbildung 5-51: Erzeugung der Zentrierbohrung im Basisteil Mit Hilfe dieses Basisteils wird ein unabhängiges UDF erzeugt, wobei der Zylinder als Referenzteil mit eingeschlossen wird. Wird ein UDF aus einem komplexen Modell erstellt, ist es ratsam, das Referenzteil nicht mit in das UDF zu integrieren. Auf diese Weise kann häufig Speicherplatz eingespart werden. In diesem konkreten Fall wird neben der UDF-Datei eine zusätzliche Datei mit den Modelldaten des Referenzteils angelegt.   Tools Ÿ UDF-Bibliothek ž UDF Ÿ Erzeugen Ÿ UDF-Name: Zentrierbohrung Ÿ unabhängig Ÿ Fertig Ÿ Referenzteil einschließen?: Ja ž UDF-KE Ÿ Auswahl (Bohrung) Ÿ Fertig Ÿ Fertig/Zurück Ÿ Referenzbezeichnungen: Platzierungsfläche, Wellenachse Ÿ Fertig/Zurück Ÿ OK Ÿ Fertig/Zurück Alle Änderungen, die sich später auf ein eingefügtes UDF auswirken sollen, müssen nun im Referenzteil durchgeführt werden.

96

5 Bauteilmodellierung

Das Basisteil ist ab dem Zeitpunkt der abgeschlossenen UDF-Erzeugung für den weiteren Ablauf nicht mehr notwendig und kann gelöscht werden. Hieraus ist ersichtlich, dass bei einem unabhängigen UDF die Konstruktionselemente des UDFs aus jedem beliebigen Bauteil stammen können und nicht extra ein „Trägerbauteil“ erzeugt werden muss. Das UDF soll beispielhaft in einer Antriebswelle, die selbstständig gemäß Abbildung 5-7 zu modellieren ist, eingefügt werden. Im Bauteil Antriebswelle werden die zur Platzierung notwendigen Referenzen gewählt (Abbildung 5-52). In diesem Falle sind dies die Achse und eine Stirnfläche der Welle.   Einfügen Ÿ Benutzerdefiniertes KE ž ÖFFNEN Ÿ Auswahl (Zentrierbohrung.gph) Ÿ Spezialreferenz-Konfiguration Ÿ OK ž UDF-PLATZIERUNG Ÿ Auswahl (Platzierungsfläche) Ÿ Auswahl (Wellenachse) Ÿ

Wellenachse

Platzierungsfläche

Abbildung 5-52: Einfügen des UDF Zentrierbohrung

5.7.2

Passfedernut

Eine einmal erzeugte Passfedernut wird im gewählten Beispiel als UDF gespeichert und an anderer Stelle neu eingefügt werden. Eingebunden wird hierbei die Erzeugung einer tangentialen Bezugsebene zur Definition des Materialschnittes (Abbildung 5-53). Zunächst wird das „Original“ der Nut erzeugt. Die tangentiale Bezugsebene wird hierbei parallel zur TOP-Ebene gelegt.

5.7 Benutzerdefinierte Feature

97

Teil: Antriebswelle

ž BEZUGSEBENE Ÿ Auswahl (Zylinder) Ÿ Tangential STRG Ÿ Auswahl (TOP) Ÿ Parallel Ÿ OK

Materialschnitt erzeugen (siehe Skizze)

Abbildung 5-53: Antriebswelle Nach diesen vorbereitenden Aufgaben folgt jetzt die eigentliche Erzeugung eines UDF über:

  Tools Ÿ UDF Bibliothek Ÿ Erzeugen Ÿ Name: Passfedernut Die UDF-Option wird auf Unabhängig gestellt und die Abfrage, ob das Referenzteil eingeschlossen werden soll, mit Ja beantwortet. Wird das UDF in ein neues Teil eingebaut, sorgt die Option Unabhängig dafür, dass sich Änderungen am Ausgangsteil nicht auf die weiteren Teile auswirken. Die Integration des Referenzteils bietet die Möglichkeit, beim Einbau des UDF das Ausgangsteil in einem weiteren Fenster anzeigen zu lassen und somit die abgefragten Bezüge und Abmessungen verdeutlicht zu bekommen. Anschließend werden die in das UDF einzubindenden Konstruktionselemente aus dem Modellbaum oder dem Grafikfenster ausgewählt:

ž UDF-KE Ÿ Auswahl (tangentiale Bezugsebene, Materialschnitt) Ÿ Fertig Ÿ Festlegung der Bezugsnamen (Abfragen) Ÿ ... Ÿ Fertig. Wäre die tangentiale Bezugsebene nicht Bestandteil des UDF, müsste beim Einfügen des UDF bereits eine solche vorhanden sein. Bei der Festlegung der Abfragen können erklärende Namen für die bei der Modellierung benutzten Elemente vergeben werden. Je nach Modellierungstechnik und Verwendung von Referenzen im Skizzierbereich und zur Platzierung bzw. Orientierung von Skizzen, können sich unterschiedlich viele Abfragen ergeben. Jedes referenzierte Element ergibt eine zusätzliche Abfrage beim späteren Einbau des UDF. Nach der Definition der Bezugsnamen können diese über den Schalter Nächste noch einmal angezeigt werden. Im noch offenen UDF-Dialogfenster können jetzt weitere Optionen eingestellt werden. Das Vorgehen ist anhand von variablen Bemaßungen dargestellt. Diese werden ebenso wie die Bezüge beim späteren Einbau des UDF abgefragt.

98

5 Bauteilmodellierung

ž UDF: PASSFEDERNUT Ÿ Bem variieren Ÿ Definieren Ÿ Auswahl (4 Maße) Ÿ Fertig Ÿ Bezeichnungen Ÿ ... Ÿ Fertig Ÿ OK Ÿ Fertig

Die Maßbezeichnungen werden wie die Bezugsnamen beim Einbau des UDF in der Kommandozeile angezeigt. Nach der Namensvergabe kann die UDF-Definition abgeschlossen werden. Der Einbau des UDF an einer neuen gewünschten Position wird eingeleitet durch:

  Einfügen Ÿ Benutzerdefiniertes KE Ÿ Auswahl (Passfedernut.gph) Ÿ Spezialreferenz-Konfiguration Ÿ OK. Im nachfolgenden Dialogfenster sind die notwendigen Bezüge zur Platzierung des UDF sowie weitere Optionen festzulegen (Abbildung 5-54).

1 …

n Auswahl Bezüge

Abfragetext

Abbildung 5-54: UDF-Einbau Die Registerkarte Optionen bietet dem Anwender die Möglichkeit eines skalierten UDFEinbaus sowie das (Ent-)Sperren von Bemaßungen. Die Registerkarte Variablen führt alle zuvor als variabel definierten Bemaßungsparameter auf, die somit vor dem Einbau geändert werden können. Die Auswahl der notwendigen Bezüge zur Platzierung des UDF sowie die Kennzeichnung der variablen Bemaßungen werden durch die vom Anwender definierten Abfragen bzw. Bezeichnungen erleichtert. Im nächsten Schritt sind die jeweiligen Orientierungen der gewählten Bezüge einzustellen. Bei falscher Wahl der Referenzen oder der Orientierungen wird das UDF unter Umständen außerhalb des Körpers platziert. Zum Abschluss erscheint im Modellbaum eine Gruppe mit dem UDF-Namen. Diese kann wie jedes andere Konstruktionselement verändert werden. Zur Übung ist die als UDF abgespeicherte Passfedernut an der neuen Position (vgl. Abbildung 5-53) mit den veränderten Abmessungen einzufügen. Die Gestalt der Welle kann im Zusammenhang mit der Erstellung der Getriebebaugruppe, die in Kapitel 3 und 6 beschrieben ist, den Erfordernissen angepasst werden. So lassen sich weitere Wellenelemente, wie Freistiche, Zentrierbohrungen oder Fasen, als UDFs abspeichern und beliebig oft wieder verwenden.

5.8 Modellanpassungen

99

5.8 Modellanpassungen Bei Konstruktionsänderungen und Anpassungen werden Vorteile parametrischer CADSysteme deutlich. Es ist sicher auch nicht davon auszugehen, dass bei der Modellierung keine Fehler gemacht werden, so dass die Möglichkeiten zur Bauteilmanipulierung von allgemeinem Interesse sind. Dabei geht es sowohl um geometrische als auch um topologische bzw. semantische Anpassungen. Die Modellregenerierung, bei der das System jeden von der Änderung betroffenen Bearbeitungsschritt wiederholt, kann allerdings auch fehlschlagen. Dies ist in der Regel dann der Fall, wenn bei einer Änderung in der Konstruktionskette eine Referenz für einen nachfolgenden Konstruktionsschritt verloren geht oder die Geometrie nicht mehr sinnvoll generierbar ist. Das System bietet dem Benutzer dann entsprechende Korrekturmöglichkeiten an. Die wohl sicherste ist die Wiederherstellung des Modellzustands vor dem Auftritt des Fehlers. Diese Option (Änderungen widerrufen) gibt die Möglichkeit, den Modellaufbau nochmals zu überdenken. Andernfalls sind die vom System benannten Konstruktionselemente zu korrigieren, zu löschen oder zu unterdrücken.

5.8.1

Veränderung von Maßen und Attributen

Auch nach der Definition eines Konstruktionselementes können noch Veränderungen vorgenommen werden. In Abbildung 5-55 ist der Ablauf für nachträglich Maßänderungen bzw. eine Attributänderung dargestellt. Ÿ Auswahl (Bogen) Ÿ Ÿ Editieren Auswahl (Maß) Ÿ Wert ändern

ŸAuswahl (Konstruktionselement) Ÿ Ÿ Umdefinieren

ž DEFINITION Ÿ Attribut Ÿ definieren Ÿ gerade Ÿ Fertig Ÿ OK

Abbildung 5-55: Maß- und Gestaltanpassung

100

5.8.2

5 Bauteilmodellierung

Gruppieren und Umordnpen von Elementen

Für Konstruktionsschritte, wie Mustern, Spiegeln, Kopieren kann es zweckmäßig sein, vorher mehrere Elemente zu einer Gruppe zusammenzufassen. Bei Kopieroperationen, wie z. B. dem Spiegeln, werden vom System automatische Gruppierungen vorgenommen. Generell helfen sinnvolle Gruppierungen, die Modellstruktur zu ordnen bzw. übersichtlicher zu gestalten. Die Verwendung lokaler Gruppen ist der einzige Weg, um mehrere Elemente gleichzeitig zu mustern. Elemente, die bereits in anderen Gruppen vorkommen, können allein nicht nochmals gruppiert werden. Vor der Gruppierung müssen alle zu integrierenden Elemente im Modellbaum aneinandergereiht sein. Eventuell ist daher eine Umordnung erforderlich, entweder per Drag&Drop im Modellbaum oder über   Editieren Ÿ KE-Operationen. Allerdings ist bei einer Umordnung Vorsicht geboten, da Referenzen zu anderen vorher definierten Elementen bestehen können, die dann geändert werden müssen. Die prinzipielle Vorgehensweise soll am Bauteil Deckel_2 erläutert werden. In den Deckel sollen nun ein Materialschnitt und eine spezielle Gewindebohrung eingebracht werden, die dann anschließend gruppiert und gespiegelt werden (Abbildung 5-56). Zum Abschluss werden beide Gruppen zu Übungszwecken im Modellbaum vor die Bohrungsmuster geschoben.

Deckel_2

Materialschnitt und Stufenbohrung mit Gewinde erzeugen

Ÿ Auswahl (3 KEs) (  Editieren ) Ÿ Gruppe Ÿ Auswahl (Gruppe) Ÿ Umbenennen Eingabe: Gelenkaufnahme

Ÿ Auswahl (Spiegelebene)

Ÿ Auswahl (2 Gruppen) Ÿ per Drag&Drop verschieben

Deckel_2

Abbildung 5-56: Elementgruppierung

5.8 Modellanpassungen

5.8.3

101

Modellparametrisierung

Bereits im Kapitel 2 wurden Hinweise gegeben, wie zwischen Geometrieparametern Beziehungen aufgestellt werden können. Für die Spiralfeder soll sichergestellt werden, dass bei Änderung der Feder-Gesamtlänge die Windungszahl konstant bleibt. Um das zu erreichen, muss die Steigung der Feder abhängig von der Gesamtlänge berechnet werden. Zudem soll verhindert werden, dass es zu Überschneidung der einzelnen Windungen (Blocklänge) bei ungünstigen Abmaßen kommt. Abbildung 5-57 und Abbildung 5-58 zeigen, wie die benötigten Parameter angelegt und im Beziehungseditor mit Geometrieparametern der KEs verknüpft werden. Neue Parameter, die im Beziehungseditor durch eine Gleichung festgelegt werden, übernimmt das System automatisch in die Parameterliste.

Teil: Spiralfeder

  Tools Ÿ PARAMETER

2

L_GES

3

Parametertyp wählen

4

1

Schrittfolge für Parameter D und l wiederholen

Abbildung 5-57: Parameterdefinition

Wert eingeben

102

5 Bauteilmodellierung

  Tools Ÿ Beziehungen BEZIEHUNGEN Ÿ Auswahl (Profil und Schnitt) Ÿ Beziehungen eingeben Ÿ OK

Ÿ Regenerieren

Abbildung 5-58: Parametrisierte Spiralfeder

A

A

B L

Abbildung 5-59: Variantenkonstruktion

5.8 Modellanpassungen

103

Abbildung 5-59 zeigt ein Bauteil, aus dem eine weitere Variante abgeleitet werden soll. Bei der Modellierung ist daher dessen Anpassungsfähigkeit in bestimmten Bereichen zu sichern. Das kann über geschickte Referenzierungen und Parameterbeziehungen erreicht werden. Im Beispiel ist zu sichern, dass über die Länge L des Rohres der Bohrungsabstand B gesteuert werden kann. Die Bohrungen sollen des Weiteren immer symmetrisch zur Bauteilmitte liegen. Das Bauteil ist selbstständig zu modellieren. Die Modellierungsstrategie muss dabei nicht unbedingt der in Abbildung 5-60 entsprechen. In jedem Fall ist zum Schluss eine Kopie des Bauteilmodells zu speichern, in dem dann das Längenmaß verändert wird.

Variante mit L= 200 mm

Abbildung 5-60: Mögliche Teilschritte der Modellierung Für das in Abbildung 5-61 dargestellte Oktaeder wurde zunächst eine Kugel erzeugt, die dann durch ebene Materialschnitte bearbeitet wurde. Bei korrekter Modellierung sollte die Größe des Oktaeders über den Radius dieser Hilfskugel, die letztendlich alle Eckpunkte enthält, gesteuert werden können. Die Skizzen 1 und 2 enthalten jeweils eine Gerade, deren Endpunkte sowohl auf dem Umriss der Kugel als auch auf einer Koordinatenachse liegen. Die Ebene DTM1 geht durch eine dieser Geraden und durch einen Endpunkt der anderen Geraden. Da weitere Ebenen ausschließlich durch Spiegeln erzeugt werden, könnten statt der beiden Skizzen auch drei geeignet definierte Punkte zur Definition der Ebene dienen.

104

5 Bauteilmodellierung

Mehrfaches Spiegeln

Abbildung 5-61: Oktaeder In gleicher Weise sollten selbstständig Strategien zum Modellaufbau der anderen regulären Polyeder entwickelt werden. Merkmale und besondere Eigenschaften dieser Körper sind in der Literatur zu finden [2].

5.9 Flächenorientierte Bauteilmodellierung

105

5.9 Flächenorientierte Bauteilmodellierung In einigen Anwendungsfällen wird es sinnvoll sein, zunächst reine Flächenelemente bzw. Sammelflächen zu generieren, die dann später „aufgedickt“ bzw. anderweitig für eine Körperdefinition genutzt werden. Sammelflächen bestehen aus einer oder mehreren verbundenen Flächen. Das rechnerinterne Datenmodell enthält demzufolge auch Informationen über die Flächenverknüpfungen.

5.9.1

Profil- und Verbundflächen

Im ersten Beispiel soll ein einfacher Bogen erzeugt werden, der zwei unterschiedliche Kreisquerschnitte verbindet (Abbildung 5-62). Verbundoptionen wurden bereits in Kapitel 5.5 behandelt. Teil: Bogen-F

Skizze (

  Einfügen Ÿ Verbund Ÿ Fläche… ž VERBUNDOPT Ÿ Rotation Ÿ Schnitt skizzieren Ÿ Fertig ž ATTRIBUTE Ÿ glatt Ÿ offen Ÿ Fertig Ÿ Auswahl (XY-Ebene)

+ 1.Querschnitt)

Ÿ Drehwinkel: 90 Skizze (

+ 2.Querschnitt)

Ÿ Nächster Querschnitt: nein

In jeder Skizze ein VersatzKS erzeugen!

  DEFINITION Ÿ Vorschau Ÿ OK

Abbildung 5-62: Bogen Bei komplexeren Verbundelementen wird es sinnvoll sein, die Querschnitte vorher zu erzeugen bzw. auf bereits vorhandene oder projizierte Kurven zurückzugreifen. Im nächsten Beispiel (Abbildung 5-63) werden die Bezugselemente zunächst als eigenständige KEs erzeugt. Entlang der Leitkurve werden vier Querschnittskizzen platziert. Jeweils zwei Querschnittkonturen sind identisch, so dass über Kopieroptionen bzw. geschickte Referenzierungen dieser Zusammenhang in das Modell integriert werden kann.

106

5 Bauteilmodellierung

Auswahl (FRONT) Ÿ …Ÿ Skizze (Leitkurve) Ÿ OK

Teil: Kruemmer_2

REFERENZEN Ÿ Endpunkt von L / Endpunkt des Kreisbogens, senkrecht zu L und senkrecht zu FRONT (ÆDTM1 / DTM2 / DTM3)

3x Æ

Auswahl (RIGHT) Ÿ Leitkurvenendpunkt als zus. Referenz Ÿ Skizze (Kurve A1) Ÿ OK Auswahl (DTM1) Ÿ Skizze (Kurve A2) Ÿ OK

2x 8 Teilungen

DTM2: Skizze (B1) DTM3: Skizze (B2)

Querschnittskurve A2 A1

∅60

Leitkurve L 4 Querschnittskurve B1

20 DTM1

Leitkurve L

B2

R200

2x R60

DTM2 Konstruktionshilfslinie

70°

20

DTM3

R5

60

35 RIGHT

Abbildung 5-63: Aufbau des Bauteilskeletts Für den Flächenverlauf sind sowohl die Reihenfolge bei der Auswahl der Querschnitte als auch die jeweiligen Positionen der Startpunkte auf den Querschnitten ausschlaggebend. Gegebenenfalls sind selbstständig Anpassungen vorzunehmen (Abbildung 5-64).

5.9 Flächenorientierte Bauteilmodellierung

  Einfügen Ÿ

107

Zug-Verbund-KE ž Referenzen Ÿ Auswahl (Leitkurve) ž Schnitte Ÿ Gewählte Schnitte Ÿ Auswahl (4 Schnitte) Ÿ evtl. Startpunkt anpassen Ÿ

Kruemmer_2

Abbildung 5-64: Verbundfläche

Teil: Kreis-Verbund Koordinatensystem und Ebene gemäß Kapitel 3, Abbildung 3-6 erzeugen Skizze (TOP) Ÿ Kreis mit Ø200 erzeugen und in 8 Stücke teilen

Skizze (DTM1) Ÿ Kreis mit Ø150 erzeugen und in 8 Stücke teilen ž DEFINITION Ÿ Auswahl (1.Kreis) Ÿ Auswahl (2.Kreis)

STRG

Ÿ

Abbildung 5-65: Bezugselemente für Kreisübergang

Kreis-Verbund

108

5 Bauteilmodellierung

Für das Beispiel in Abbildung 5-65 wird die gleiche Aufgabenstellung wie in Abbildung 5-26 verwendet. Nun werden allerdings die Querschnitte vorab als Bezugskurven definiert. Daher werden noch ein Bezugspunkt bzw. ein Koordinatensystem und eine schräge Bezugsebene benötigt, deren Definition im Kapitel 3 beschrieben ist. Die Bezugskreise werden im Skizzenmodus so erzeugt, dass die Mittelpunkte im jeweiligen Koordinatenursprung liegen. Beide Kreise werden in acht Teile geteilt, um die sich ergebende Verdrehung in Grenzen zu halten bzw. zu steuern. Über eine Krümmungsanalyse (siehe Kapitel 2) kann die Qualität der Flächengenerierung überprüft werden. Auf Möglichkeiten zur Anpassung von Flächeneigenschaften wird später noch eingegangen.

5.9.2

Freiformflächen

Am Beispiel eines Fahrradsattels (Abbildung 5-66) soll zunächst erläutert werden, wie aus einer Kurvenschar eine Flächen generiert werden kann, die dann für die weitere Bearbeitung zur Verfügung steht. Die Kurvendefinition für diesen Sattel wurde bereits im Kapitel 3 beschrieben. Nach der Flächenaufdickung, die hier nach Unten erfolgt, kann der Sattel mit Rundungen und Bohrungen noch weiter bearbeitet werden.

Teil: Fahrradsattel

2 Kurven gemäß Tab. 3-4 und Abb. 3-18 erzeugen bzw. einlesen

1 Kurve spiegeln Ÿ Auswahl (3 Kurven)   Editieren Ÿ Aufdicken Ÿ Dicke: 7 Ÿ

Ÿ

Rundungen und Bohrungen anbringen

Abbildung 5-66: Fahrradsattel Die Flächenaufdickung erfolgt standardmäßig in Richtung der Flächennormalen. Nicht in jedem Fall wird dies jedoch gelingen, da sich die Flächenkrümmungen beim „Offset“ verändern. Am Beispiel des Sattels können einige weiterführende Möglichkeiten verdeutlicht werden.

5.9 Flächenorientierte Bauteilmodellierung

109

Dazu wird eine Kopie des Sattels gespeichert, in der alle Feature gelöscht werden, die im Modellbaum nach der Freiformfläche stehen. Die Aufdickungsrichtung ist nun zu verändern. In Abbildung 5-67 wurde die Option „Manuelles einpassen“ verwendet und dabei festgelegt, dass Punktverschiebungen in x-Richtung nicht erfolgen sollen.

Abbildung 5-67: Manuelle Steuerung der Aufdickung Abbildung 5-68 zeigt in einem weiteren Beispiel die Verbindung zweier Kurven, wie sie ohne weitere Eingriffe mit dem Berandungsverbundtool generiert werden kann. Teil: Berandungsverbund Erzeugung zweier Bezugskurven (1 Halbkreis, 1 Gerade) Ÿ Auswahl (Kreisbogen und Gerade)

  ANALYSE Ÿ Geometrie Ÿ Schattierte Krümmung Ÿ Auswahl (Flächen)

Abbildung 5-68: Berandungsverbund „Linie-Kreisbogen“ Über eine Krümmungsanalyse kann untersucht werden, ob die Flächeneigenschaften den Anforderungen genügen. Falls nicht, muss die Flächengenerierung angepasst werden. Für Abbildung 5-69 wurde die Option „entwickelbar“ genutzt, die letzendlich sichert, dass die

110

5 Bauteilmodellierung

Mantelfläche exakt abwickelbar ist. Ohne diese Option müsste der Anwender selbst geeignete Teilungspunkte auf den Verbundquerschnitten erzeugen und deren Verbindung steuern.

Abbildung 5-69: Einsatz von Steuerpunktoptionen Für Abbildung 5-70 wurde die Steuerpunktoption wieder zurückgesetzt. Stattdessen wurde über die Bedingungsoption festgelegt, dass die Fläche am Halbkreis senkrecht auf die RIGHTEbene und am anderen Ende tangential auf die FRONT-Ebene treffen soll.

Ÿ Fläche umdefinieren Ÿ Steuerpunkte löschen

Abbildung 5-70: Übergangsfläche In Abbildung 5-71 ist angedeutet, wie die Weiterbearbeitung einer Fläche über das Style-Tool erfolgen kann. Dabei kann durch die Reihen- und Spaltenanzahl ein Raster von Stützpunkten definiert werden, die dann nach verschiedenen Optionen (in Richtung der Flächennormalen, senkreckrecht zu einer Fläche, …) bewegt werden können. Klar definierte Konstruktionsabsichten sind so allerdings nur annähernd umsetzbar.

5.9 Flächenorientierte Bauteilmodellierung

  Einfügen Ÿ

111

Style   Styling Ÿ Fläche editieren Ÿ Auswahl (Fläche)

Abbildung 5-71: Flächenmanipulation mit dem Styling-Tool Abbildung 5-72 enthält ein Flächenstück, das über zwei Kurvenscharen definiert werden soll. Im Beispiel besteht die eine Schar aus vier Kurven und die zweite nur aus den beiden Berandungskurven. Eine derartig definiertes Flächenstück kann allerdings schlechter an Krümmungseigenschaften angrenzender Flächenstücke angepasst werden. Wenn zum Beispiel gesichert werden soll, dass die Fläche an einer Berandung senkrecht auf eine unmittelbar angrenzende Fläche oder Ebene trifft, wird das unter Umständen durch die Krümmungseigenschaften der zweiten Kurvenschar verhindert. Wie Krümmungseigenschaften von Kurven beeinflusst werden können, wurde bereits im Kapitel 3 besprochen. Teil: Kanalflaeche

112

5 Bauteilmodellierung

BEZUGSPUNKTE Ÿ Auswahl (Koordinatensystem) Ÿ Punkteingabe: 0 100 50 50 90 50 100 70 55 150 50 60 200 40 65 Ÿ OK

2 Kurven erzeugen und spiegeln

BEZUGSPUNKTE Ÿ Auswahl (Koordinatensystem) Ÿ Punkteingabe: 0 50 100 50 45 110 100 45 115 150 40 118 200 30 120 Ÿ OK

2 Bezugspunkte auf der FRONT-Ebene erzeugen:

dabei PNT10 (200, 30, 0); PNT11 (0, 120, 0)

2 Kurven aus 5 Punkten mit Option Einzelpunkt erzeugen: (PNT5, PNT0, PNT11 und zwei Kurvenendpunkten) (PNT9, PNT4, PNT10 und zwei Kurvenendpunkten) Fläche aus 4 + 2 Kurven erzeugen

Abbildung 5-72: Kanalfläche

5.9.3

Versatzflächen

Von der in Abbildung 5-72 erzeugten Kanalfläche wird in Abbildung 5-73 ein Versatzfläche erzeugt. Hier erfolgt der Versatz mit einem konstanten Wert in Richtung der Flächennormalen. Das rechte Bild zeigt, dass hierbei über „Optionen“ zugleich auch die Seitenflächen generiert werden können.

5.9 Flächenorientierte Bauteilmodellierung

Auswahl (Fläche)

113

  Editieren Ÿ Versatz

Einfacher Versatz

mit Option: Seitenflächen erzeugen

Abbildung 5-73: Versatzoptionen Bereits im Zusammenhang mit der Sattelaufdickung in Abbildung 5-67 wurden Optionen zur Beeinflussung der Versatzrichtung verdeutlicht, die auch bei den Offsetflächen möglich sind. Die Versatzfeature bieten jedoch noch mehr Möglichkeiten. Abbildung 5-74 zeigt dies am Beispiel eines bereichsweise schrägen Versatzes. Der Versatzbereich ist dabei durch eine geschlossene Skizzenkontur in einer geeigneten Ebene zu definieren. Im Beispiel wurde ein Kreisprofil festgelegt, das vom System auf die zu versetzende Fläche übertragen wird. Für die Verbindung der versetzten und unversetzten Teilbereiche kann dem System noch ein Schrägenwinkel (im Beispiel 30°) vorgegeben werden. Über weitere Optionen können auch tangentiale Flächenübergange gefordert werden. Mit Schrägen-KE

Ÿ Option Ÿ Seitenflächenprofil Ÿ tangential

Abbildung 5-74: Versatz eines Teilbereiches

114

5 Bauteilmodellierung

Abbildung 5-75 zeigt am Beispiel der Sattelfläche, wie ein Flächenversatz mit bereichsweise unterschiedlichen Versatzwerten realisiert werden kann. Das Lösungsprinzip setzt hier voraus, dass auf der Ausgangsfläche Bezugskurven vorliegen, die dann mit dem jeweils gewünschten Versatzwert dupliziert werden. Auswahl (Kurve1)

  Editieren Ÿ Versatz (Kurve senkrecht zur Referenzfläche versetzen)

k1

k2

k3

Senkrechte Versatzkurve zu k2 mit 10 mm

Senkrechte Versatzkurve zu k3 mit 15 mm

Fläche aus drei Kurven erzeugen

Abbildung 5-75: Variabler Flächenversatz

5.9.4

Flächenverknüpfungen

Anhand des Krümmers aus Abbildung 5-62 wird aufgezeigt, wie auch ein Flächenmodell noch stärker manipuliert werden kann, um veränderten Aufgabenstellungen gerecht zu werden. Der Bogen wird nun beschnitten, um anschließend durch eine Spiegelung und „Aufdickung“ ein Hosenrohr zu erzeugen (Abbildung 5-76). Wenn noch keine geeignete Symmetrieebene existiert, ist eine neue Bezugsebene zu erzeugen. Bei der Schnittoption wird über das Richtungssymbol festgelegt, welcher Teil erhalten bleiben soll. Nach dem Spiegeln werden beide Flächen zusammengefasst. Nur so kann gesichert werden, dass hieraus ein fehlerfreier Volumenkörper entsteht. Die Aufdickung kann nach innen, nach außen oder beidseitig erfolgen. Auch dies wird über das Richtungssymbol gesteuert.

5.9 Flächenorientierte Bauteilmodellierung

115

Teil: Bogen_F

Ÿ Auswahl (Bogenfläche) Ÿ Auswahl (YZ-Ebene) Ÿ

Ÿ

Ÿ

Ÿ Auswahl (Bogenfläche) Ÿ Auswahl (Trimmen 1)

STRG

Ÿ Auswahl (YZ-Ebene) Ÿ Ÿ Auswahl (2 Bogenflächen)

STRG

Ÿ

Ÿ Auswahl (Verschmelzen 1)   Editieren Ÿ Aufdicken Ÿ Dicke: 4 Ÿ

Ÿ

Abbildung 5-76: Flächenverschmelzung Das obere Bild in Abbildung 5-77 zeigt eine Aufgabenstellung, die bei der Verbindung zweier unterschiedlich großer Rohre zu lösen ist. Aus dem Beispiel von Abbildung 5-65 wird klar, dass zwischen zwei Kreisen nicht in jedem Fall eine abwickelbare Oberfläche generiert werden kann. Daher soll eine Lösung gefunden werden, bei der das Übergangsstück mathematisch gesehen eine Kegelfläche ist. Hierfür wird im Schnittpunkt der Rohrachsen eine Hilfskugel erzeugt, mit der dann die Rohre beschnitten werden, so dass sich die gesuchte Lage der beiden Anschlusskreise ergibt [3].

116

5 Bauteilmodellierung

Teil: Zylinderverbund

Beide Zylinder als Flächenmodelle so erzeugen, dass sich die Achsen schneiden. (Abmaße, Durchmesser und Winkel können beliebig festgelegt werden!)

Kugel als Fläche im Schnittpunkt der Zylinderachsen erzeugen. (Durchmesser geeignet festlegen)

Beide Zylinder an die Kugel trimmen. (Dazu erst den Zylinder wählen, dann den Trimmbefehl und anschließend die Kugel als Trimmobjekt.)

Abbildung 5-77: Schnitt mit Hilfskugel Nun kann zwischen den beiden neuen Kreisquerschnitten das Verbindungsstück erzeugt werden (Abbildung 5-78). Die Krümmungsanalyse zeigt, dass die Gauß´sche Krümmung nicht überall gleich Null ist und daher rechnerintern die Konstruktionsabsicht nicht korrekt umgesetzt wurde.   Einfügen Ÿ Verbund Ÿ Fläche Optionen: Allgemein, Schnitt auswählen Ÿ Verbundkörper zwischen Kreisen erzeugen.

  Analyse Ÿ … Ÿ Gauß’schen Krümmung

Abbildung 5-78: Verbundfläche zwischen zwei Zylindern Um doch noch zwischen den beiden richtig ermittelten Kreisen mit dem „Verbund-KE“ eine abwickelbare Fläche zu erzeugen, wird zunächst eine Übergangsfläche zwischen zwei parallelen Kreisen erzeugt, die dann schräg geschnitten wird. Dafür sind vorher in einer Skizze die

5.9 Flächenorientierte Bauteilmodellierung

117

Umrisslinien so festzulegen, dass sie beide auf der Kugel liegenden Kreise berühren (Abbildung 5-79). Neue Skizze auf einer Ebene in der beide Zylinderachsen liegen Ÿ Schnittpunkte übernehmen Ÿ 3 Linien ergänzen

Durch die horizontale Linie der ersten Skizze eine horizontale Ebene erzeugen

Skizze auf der neuen Ebene mit Kreis erzeugen, Länge der Linie legt den Durchmesser fest!

  Einfügen Ÿ Verbund Ÿ Fläche Optionen: Allgemein, Schnitte auswählen Verbundfläche an Kugel trimmen, dazu erst die Verbundfläche wählen, dann den Trimmbefehl und anschließend die Kugel als Trimmobjekt.

Abbildung 5-79: Abwicklungsgerechte Erzeugung der Verbundfläche Alternativ könnte die benötigte Übergangsfläche zwischen den beiden parallelen Kreisen auch über das das variable Zug-KE generiert werden: ZUG-KE Ÿ Zwei Geraden als Referenz Ÿ Konstante senkr. Richtung (horizontale Ebene) Ÿ In Skizze durch Anfangspunkte der Leitkurven (Geraden) einen Kreis zeichnen

Abbildung 5-80 zeigt, wie die Verbundfläche als Berandungsverbund zwischen den beiden nicht parallelen Ausgangskreisen gleich abwicklungsgerecht modelliert werden kann. Dafür

118

5 Bauteilmodellierung

dürfen allerdings die Anschlussquerschnitte nicht geschlossen sein. Es wird daher zunächst nur mit den Halbkreisen gearbeitet. Abwickelbare Fläche aus 2 Halbkreisen

Abwickelbare Fläche aus 2 Halbkreisen Ÿ Auswahl (2 benachbarte Flächen) Ÿ

Ÿ OK

Abbildung 5-80: Abwicklungsgerechter Berandungsverbund Am Bauteil Kruemmer_2 (siehe Abbildung 5-64) soll ein Freigang angebracht werden, um zu verhindern, dass beim Zusammenbau ein anderes Bauteil im Wege steht. Dafür wird eine Zylinderfläche erzeugt und mit der Krümmerfläche so verschmolzen, dass die „Vertiefung“ entsteht (Abbildung 5-81). Ÿ Profilfläche mit Kreisquerschnitt erzeugen (ca. 100 mm lang) ∅110

170 38

Freigang

Auswahl (2 Flächen)

Ÿ Verschmelzen (Richtung beachten) Ÿ OK

Abbildung 5-81: Definition der Störgeometrie

5.9 Flächenorientierte Bauteilmodellierung

5.9.5

119

Flächenverbund

Bereits in Kapitel 3 wurde verdeutlicht, dass Kurven auf Bezugsebenen sowie andere vorhandene ebene oder gekrümmte Flächen projiziert werden können. Start- und Endpunkte können dabei angepasst werden. Die in Abbildung 5-82 in die Ebene projizierte Flächenumrandung könnte auch in eine Skizze für einen Profilkörper übernommen werden, der dann mit der Option „Bis Fläche“ das „Verbundvolumen“ liefert, das wiederum durch die Schalenfunktion ausgedünnt werden könnte. Nachfolgend wird jedoch zunächst nur ein ebenes Flächenstück aus der projizierten Kurve generiert.   Editieren Ÿ Projizieren

Auswahl(4 Kurven)

  Editieren ŸFüllen

Skizzierebene wählen Ÿ Auswahl (projizierte Schleife)

Abbildung 5-82: Projektionsfläche Die beiden Flächenstücke werden in Abbildung 5-83 zu einem Kanal, dessen Ecken noch vor der Aufdickung abgerundet werden, verbunden. Zur Überprüfung des Verbundvolumens wurde im Modell über den Ansichtsmanager ein Querschnitt definiert und dessen Sichtbarkeit veranlasst.

120

5 Bauteilmodellierung

Ÿ Auswahl (2 Kurven)

Ÿ Auswahl (2 Kurven)

Ÿ Auswahl (2 benachbarte Flächen) Ÿ

Ÿ 2 Referenzen hinzufügen STRG

Ÿ Auswahl (4 Kanten) Ÿ R: 10 Ÿ

  Editieren Ÿ Aufdicken

Ÿ Dicke: 7 Ÿ (in beide Richtungen)

Querschnitt (Ansichtsmanager)

Farbattribute der Innenfläche ändern

Abbildung 5-83: Sammelfläche Im gewählten Beispiel sollte die Verschmelzung der vier Teilflächen problemlos möglich sein, da diese bereits über gemeinsame Begrenzungskurven verfügen. In anderen Fällen ist es besser bzw. sogar notwendig, paarweise vorzugehen, da dann jeweils entschieden werden muss, welche sich ergebenden Teilflächen verschmolzen werden sollen. Diese Möglichkeiten können an einer Kopie der bisher genutzten Modelldatei erprobt werden. Die beiden noch vorhandenen Flächen sollen auf zwei Seiten mit einer gekrümmten Fläche und auf den beiden anderen Seiten mit ebenen Flächen verbunden werden. Hier sind daher geeignete Feature und Trimmoperationen zu wählen. Abbildung 5-84 beschreibt eine der möglichen Strategien.

5.9 Flächenorientierte Bauteilmodellierung

Kopie speichern und in der Kopie alle Feature nach „Füllen 1“ löschen

STRG

Ÿ Auswahl (Kante von „Füllen 1“) Ÿ Auswahl (RIGHT) Ÿ parallel (ÆDTM 1)

Ÿ Auswahl( 2 Leitkurven) Ÿ Kreisbogen skizzieren Ÿ Leitkurven mit Maus oder durch Werteingabe an beiden Seiten verlängern Ÿ Auswahl (Zug-KE) Ÿ Ÿ Auswahl (RIGHT) Ÿ Auswahl (Zug-KE) Ÿ Ÿ Auswahl (DTM1) Ÿ Auswahl (Zug-KE, Trimmen 1, Trimmen 2) Ÿ Spiegeln Ÿ Auswahl (2 benachbarte Flächen) Ÿ

Ÿ Segmente festlegen

2 x wiederholen Ÿ Profilfläche erzeugen und mit Sammelfläche vereinen

Ÿ Auswahl (Flächenverschmelzung)   Editieren Ÿ Verbundvolumen

Abbildung 5-84: Verbundvolumen

121

122

5 Bauteilmodellierung

5.10 Zusätzliche Modellierungsoptionen 5.10.1 Variable Trajektionen Neben der Erzeugung herkömmlicher Zugkörper (Trajektionen) mit konstanten Querschnitten lassen sich auch Körper mit variablem Querschnitt entlang der Leitkurve erzeugen. Die Querschnitte können dabei mit Hilfe von zusätzlichen Steuerkurven oder über den Leitkurvenparameter trajpar variiert werden. Dieser Leitkurvenparameter steht im Beziehungseditor der internen Skizze des Zug-KEs mit variablem Schnitt zur Verfügung und nimmt Werte zwischen 0 (Leitkurvenanfang) und 1 (Leitkurvenende) an. Wird die Geometrie in der Querschnittsskizze durch eine Funktion beschrieben, die als Variable den Parameter trajpar enthält, verändert sie sich bei der „Verschiebung“ entlang der Leitkurve. Abbildung 5-85 zeigt dies am Beispiel einer gebogenen Spitze.

Teil: Spitze Leitkurve skizzieren 1

5

Dreieck skizzieren   Tools ŸBeziehungen

sd4 = 40-trajpar*40 (sd4 = Umkreisradius) 2

ggf. Startpunkt der Leitkurve umschalten ŸDetails Ÿ Optionen Ÿ Umkehren

4

6

Abbildung 5-85: Gebogene Spitze als Zug-KE mit variablem Schnitt

3

5.10 Zusätzliche Modellierungsoptionen

123

Bei der Modellierung eines Faltenbalgs kann ebenfalls der Trajektionsparamter genutzt werden. Zunächst ist die Leitkurve des Faltenbalgs (Abbildung 5-86) mit Hilfe eines Splines durch ein Punktefeld zu erzeugen. Teil: Faltenbalg

Kurve gemäß Abbildung 3-6 erzeugen

Auswahl Leitkurve

Skizzieren (Kreis ∅27)   Tools Ÿ Beziehungen Ÿ sd3 = cos(trajpar⋅360⋅25)⋅2+25 Ÿ 0.5

Auswahl Faltenbalg   Editieren Ÿ Aufdicken

Ÿ in beide Richtungen

Faltenbalg

Abbildung 5-86: Faltenbalg Im Skizzenmodus erhält der Anwender im Kurvenendpunkt eine Ansicht senkrecht zur Leitkurve. Der Ursprung wird durch ein eingeblendetes gelbes Kreuz gekennzeichnet. Um die gewellte Form der Kontur des Faltenbalgs zu realisieren, muss im Skizzenmodus eine Beziehung hinzugefügt werden. Je nach Erzeugungsart kann die Bezeichnung der Durchmesserbemaßung (sd3) abweichen. Diese Beziehung enthält den Leitkurvenparameter trajpar. Somit ändert sich der Durchmesser des Faltenbalgs 25mal entsprechend einer Kosinuskurve zwischen den Werten 27 und 23 mm. Nach Abschluss der Skizze sowie Fertigstellung des Konstruktionselementes Zugkörper soll diese Fläche um 0.5 mm in beide Richtungen aufgedickt werden. Der Einsatz des Trajektionsparameters in einem ZUG-KE sollte selbstständig an weiteren Beispielen erprobt werden, z. B. zur Erzeugung eines Ellipsoides oder kegelförmiger Körper. Auch die Aufgabenstellungen aus Abbildung 5-27 und Abbildung 5-30 können sicher damit alternativ gelöst werden.

124

5 Bauteilmodellierung

5.10.2 Modellformung Pro/ENGINEER erlaubt neben zahlreichen Funktionen zur Manipulation der Geometrie das Biegen von Flächen oder Volumenkörpern um eine gekrümmte Leitkurve. Als Beispiel dient die Erzeugung eines Zahnriemens 10T5×150 nach DIN 7721 (Abbildung 5-87). Teil: Zahnriemen

Ÿ Erzeugen des Profilkörpers 10.15

8

1. 6 R

y

5

20°

R1 .6

t=50

x

20

Ÿ Auswahl: Richtung (lineares Muster, 30 Mitglieder) 141.50 var

Ÿ Skizzieren der Bezugskurve Ÿ Auswahl (alle Kurvenelemente)   Editieren Ÿ Umwandeln in Ÿ Umfang Ÿ Auswahl (Abstandsmaß)

T

T

600.00 Umfang T

80.00

120.00

Ÿ Aufteilen Ÿ Auswahl (Schnittpunkt)

T

T

Abbildung 5-87: Zahnriemen Zunächst wird ein einzelner „Zahn“ als Profilkörper konstruiert (Extrudieren des skizzierten Profils um 50 mm). Anschließend wird dieser gemustert, so dass sich der abgewickelte Zahnriemen ergibt. Der gewünschte Verlauf des Zahnriemens wird durch die ebene Bezugskurve beschrieben. Dabei kann es sich um einen offenen oder, wie in diesem Beispiel, um einen geschlossenen Kurvenzug handeln. Er muss jedoch im Startpunkt tangential zum Bauteil liegen. Ist die Länge des Kurvenzugs nicht identisch mit der Länge des Bauteils, wird der zu biegende Körper entsprechend gestreckt oder gestaucht. Um eine ungewollte Verzerrung des Bauteils zu vermeiden, sollte die Leitkurve mit einem Umfangsmaß versehen werden. Hierzu muss der komplette Kurvenzug im Skizzenmodus selektiert werden. Die Umfangsbemaßung verlangt die Angabe eines Maßes, das vom Umfang gesteuert wird. Im Beispiel wurde das Abstandsmaß der Bo-

5.10 Zusätzliche Modellierungsoptionen

125

genmittelpunkte gewählt. Um später den Startpunkt der Biegung korrekt setzen zu können, ist in der Skizze noch der linke Bogen im Scheitelpunkt aufzuteilen. Im Anschluss an die Leitkurvenerzeugung erfolgt der Biegevorgang (Abbildung 5-88).   Einfügen Ÿ Spezial Ÿ Steuerkurvenbiegung...

5

Auswahl (Kurvenkette) 6

Startpunkt

1 2 4

3

Auswahl Zahnriemen

7

Begrenzungsebene am anderen Ende des Zahnriemens wählen

Abbildung 5-88: Steuerkurvenbiegung Das Menü OPTIONEN erlaubt dem Anwender das Skizzieren einer neuen oder das Selektieren einer bereits bestehenden Leitkurve. Weiterhin kann eingestellt werden, ob der Querschnitt entlang der Leitkurve gesteuert werden soll. Dabei kann die Schnitteigenschaft linear zwischen einem Start- und einem Endwert oder entsprechend einer Graphauswertung variieren. Im gewählten Beispiel wird darauf verzichtet. Nach der Auswahl der Leitkurve sowie des Startpunkts der Steuerkurvenbiegung muss eine Begrenzungsebene definiert werden, die parallel zu der Ebene ist, die im Startpunkt senkrecht zur Kurve liegt. Beide Ebenen begrenzen das Volumen des zu biegenden Elements. In Abbildung 5-89 ist ein einfacher Stab mit quadratischem Querschnitt über die Option „Biegen“ entlang einer Koordinatenachse verdreht worden.   Einfügen Ÿ Krümmen …

Abbildung 5-89: Profilverdrehung

126

5 Bauteilmodellierung

5.10.3 Modellierung eines Zahnrades mit Evolventenverzahnung Die Modellierung von Zahnrädern mit Evolventenverzahnung ist häufig von besonderem Interesse. Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad sind verschiedene Modellierungstechniken möglich. Im Folgenden wird ein Weg zur Erzeugung eines wahlweise gerad- bzw. schrägverzahnten Zahnrads vorgestellt, der die Zahnlückenweite als Funktion vom Radius für die Definition der Zahnflanken verwendet. Im Vordergrund soll hier nicht die geometrische Richtigkeit des Zahnrades stehen, sondern vielmehr die vorgestellten Hilfsmittel zur Umsetzung des mathematischen Modells eines Zahnrades. In einem ersten Schritt müssen die steuernden Parameter sowie Beziehungen zum Aufbau der Verzahnungsgeometrie definiert werden (Abbildung 5-90).

Teil: Zahnrad

Werte

2

Parametertyp

  Tools Ÿ Parameter Parameternamen

1 3

  Tools Ÿ Beziehungen

Evolventengeometrie

Abbildung 5-90: Zahnradgrößen Nach der Definition der Parameter und Beziehungen wird zunächst ein Zylinder erzeugt und der Durchmesser über eine Beziehung mit dem Kopfkreisdurchmesser sowie die Extrusionstiefe mit der Zahnradbreite gleichgesetzt. Als Skizzierebene dient die FRONT-Ebene. „Zylinder“ erzeugen

  Tools Ÿ Beziehungen ž BEZIEHUNGEN Ÿ ...

5.10 Zusätzliche Modellierungsoptionen

127

Anschließend werden an den Kanten der Kopfkreisfläche 2 mm x 60°-Fasen angebracht. In einem weiteren Schritt wird eine Bezugskurve auf der FRONT-Ebene skizziert. Diese besteht aus einer Linie, die den Zylinder radial schneidet (Abbildung 5-91). Ÿ Skizzieren (Gerade)   Tools Ÿ Beziehungen ž BEZIEHUNGEN Ÿ sd2=KOPFKREIS_DURCHM/2 sd3=FUSSKREIS DURCHM/2 Ÿ OK Ÿ

sd2 sd3

Abbildung 5-91: Bezugskurvenskizze Nun wird eine Fläche als Zug-KE mit variabler Breite erzeugt. Als Leitkurve wird die eben gezeichnete Gerade verwendet (Abbildung 5-92). Der Leitkurvenparameter trajpar ermöglicht die Erzeugung des Zahnlückenprofils als Funktion von der Zahnlückenweite. ž DEFINITION

Ÿ Auswahl (Leitkurve) (Hinweis: Startpunkt am Fußkreis) Ÿ Skizzieren (Gerade)   Tools Ÿ Beziehungen Ÿ … Ÿ

Ÿ

sd3

Leitkurvenursprung

Abbildung 5-92: Zahnprofilskizze Die IF-Schleife gewährleistet, dass das Zahnflankenprofil nur oberhalb des Grundkreises einer Evolvente entspricht. Unterhalb des Grundkreises dagegen definieren Geraden das Profil. Zur weiteren Erzeugung der vollständigen Zahnlücke als Zugkörper wird eine Leitkurve benötigt, die sich mit Hilfe von Zylinderkoordinaten beschreiben lässt. Kurve aus Gleichung erzeugen

R = TEILKREIS_DURCHM/2 theta = GAMMA*t+90 z = ZAHNRADBREITE*t

Hinweis positives/negatives theta: Rechts-/Linkssteigung

Für die Ausrichtung des Zahnlückenprofils entlang dieser Leitkurve während des Ziehvorgangs wird eine weitere Leitkurve benötigt. Diese ist analog zur Vorherigen zu erzeugen, jedoch um den Teilungswinkel versetzt (Æ theta = GAMMA * t + 90 + 360 / ZAEHNEZAHL).

128

5 Bauteilmodellierung

1

2

Auswahl Kurven

3

Auswahl FRONT-Ebene

4

5 6 ž OPTIONEN

Ÿ Konstanter Schnitt

Skizze erzeugen Ÿ

Ÿ Kanten aus Zahnlückenprofil verwenden

7

Abbildung 5-93: Zahnlücke Die Erzeugung der Zahnlücke als Material schneidender Zug-Körper erfolgt mit Hilfe der beiden erzeugten Leitkurven (Abbildung 5-93). Im Anschluss ist die Zahnlücke entsprechend der Anzahl der Zähne zu mustern (Abbildung 5-94). 1

Auswahl Zahnlücke

3

Auswahl Mustertyp

2

4

Auswahl Zylinderachse

Anzahl, Winkel beliebig

5

  Tools Ÿ Beziehungen ž BEZIEHUNGEN Ÿ d23=360/ZAEHNEZAHL p26=ZAEHNEZAHL Ÿ OK

Ÿ Wellenbohrung (∅ 40 mm) und Passfedernut (Breite 12 mm, Tiefe 3,3 mm) erzeugen

Abbildung 5-94: Zahnrad

5.10 Zusätzliche Modellierungsoptionen

129

Die für die Beziehungen notwendigen Parameter d23 und p26 entsprechen den Parametern der Musteroperation (Musterwinkel und Anzahl der Musterelemente). Je nach Modelliertechnik können diese System-Parameternamen variieren und müssen vom Anwender angepasst werden. Um später das Zahnrad in die Baugruppe Getriebe einbauen zu können, müssen noch eine Wellenbohrung und eine Passfedernut erzeugt werden. Optional können noch weitere Detaillierungselemente (Zahnfußrundung, Ausdrehung, etc.) an das Modell angebracht werden.

5.10.4 Graphauswertung Eine Graphauswertung ermöglicht die Verwendung von Graph-Konstruktionselementen zum Steuern von Bemaßungen über Beziehungen. Graph-KEs können einfache skizzierte Kurven sein sowie Ergebnisse einer durchgeführten Analyse darstellen. Mit Hilfe einer Auswertungsfunktion können Bemaßungsparametern beliebige Funktionswerte gemäß Graph-KE zugewiesen werden. Die Syntax der Graphauswertung ist dabei wie folgt aufgebaut: graph_name = Name des Graph-KE x = Abszissenwert

evalgraph („graph_name“, x)

Das zweite Argument der Auswertungsfunktion (x) gibt den Abszissenwert des Graphen an, für den der zugehörige Ordinatenwert zurückgegeben werden soll. Mehrfachlösungen bei der Auswertung sind nicht zulässig, d. h. Graphen dürfen für jeden beliebigen x-Wert nur genau einen y-Wert zurückgeben. Werte außerhalb des Graphen werden extrapoliert. 630 38 30

Teil: Nockenwelle

25

RIGHT

ø44

ø34

60 26

R1.2

  Einfügen Ÿ Modellbezug Ÿ Graph

0 R8

12

28

R9

Ÿ Name: GRAPH1 Ÿ ž SCHNITT Ÿ Skizzieren (Koordinatensystem, Skizze) Ÿ

TOP

ø24

ø36 ø24

ø32

20

ø50

Welle erzeugen

47

490

y z

x

Abbildung 5-95: Grundkörper und Graph der Nockenwelle Das vorliegende Beispiel der Modellierung einer Nockenwelle mit Hilfe einer Graphauswertung soll die Möglichkeit einer flexiblen und dennoch stabilen Konstruktion auf der Basis eines Graphen verdeutlichen. Die Welle als Rotationsbauteil (ohne Nocken) stellt den Grundkörper

130

5 Bauteilmodellierung

dar (Abbildung 5-95). Die Geometrie der Nocken wird anschließend als skizzierte Kurve in einem Graphen festgehalten. Anschließend wird die Leitkurve konstruiert, die später für die Erzeugung des Nockens als Zugkörper notwendig sein wird. Bei der Generierung der Leitkurve ist darauf zu achten, dass diese auf einer neu erzeugten Bezugsebene platziert und mit Hilfe einer weiteren neuen Ebene ausgerichtet wird (Abbildung 5-96). Diese beiden Bezugsebenen sind notwendig für die später folgende Musterung des fertigen Nockens. ž BEZUGSEBENE Ÿ Auswahl (RIGHT-Ebene) Ÿ Versatz: 0.00 Ÿ OK

ž BEZUGSEBENE Ÿ Auswahl (Achse) Ÿ Auswahl (FRONT-Ebene) Ÿ Versatz: 30.00 Ÿ OK DTM2

Skizzierebene Ÿ Auswahl (DTM1-Ebene) Skizzen-Orientierung Ÿ Auswahl (DTM2-Ebene) Ÿ Skizzieren (Kreis)

ø20

TOP

Abbildung 5-96: Leitkurve des Nockens Im folgenden Schritt wird ein einzelner Nocken als Zug-Körper mit der zuvor erzeugten Leitkurve ausgeführt (Abbildung 5-97).

Ÿ Skizzieren (Rechteck)

12

sd3 25

ž DEFINITION Ÿ Auswahl (Leitkurve)   Tools Ÿ Beziehungen ž BEZIEHUNGEN Ÿ sd3 = evalgraph("graph1",trajpar*60) Ÿ OK Ÿ

Ÿ

DTM1 Leitkurvenursprung

Abbildung 5-97: Graphauswertung Die Graphauswertungsfunktion enthält hier anstelle eines konkreten Abszissenwerts den Leitkurvenparameter trajpar als zweites Argument, so dass anstelle eines Punktes der gesamte Graph ausgewertet wird. Da trajpar nur Werte zwischen 0 und 1 annimmt, muss dieser mit dem gewünschten maximalen Abszissenwert des Graphen multipliziert werden, damit der gesamte Bereich bei der Auswertung berücksichtigt wird. Nach der Erzeugung des ersten Nockens können seine Kanten mit 1.5 mm verrundet und die für eine Musterung notwendigen Konstruktionselemente gruppiert werden (Abbildung 5-98).

5.10 Zusätzliche Modellierungsoptionen

131

Ÿ Auswahl (DTM1, DTM2, Kurve, Körper, Rundung) Ÿ Ÿ Gruppe Ÿ

ž DEFINITION Ÿ Tabelle

Ÿ TabellBemaßungen Ÿ Auswahl (Abstandsmaß 0, Maß 30°) Ÿ Editieren Ÿ Eingabe (Tabellenwerte) Ÿ

Abbildung 5-98: Nockenwelle Bei eventuell anfallenden Veränderungen an der Kontur des Nockens, braucht lediglich der Verlauf des Graphen editiert zu werden. Dabei kann dieser gelöscht und vollständig neu gezeichnet werden, ohne dass die darauf folgenden Konstruktionselemente beeinträchtigt werden. Dies ist nur aufgrund des Fehlens jeglicher Abhängigkeiten zwischen dem Graph-KE und nachfolgenden Konstruktionselementen möglich. Dieser Umstand macht die Graphauswertung zu einem wichtigen Bestandteil einer flexiblen und gegenüber Modifikationen stabilen Modellierung eines Bauteils. Durch Vergleich zweier Graphen können Abweichungen der Verteilung eines bestimmten Parameters entlang eines anderen Parameters ermittelt werden. Darauf wird im Kapitel 8.3 ausführlicher eingegangen.

132

5 Bauteilmodellierung

5.11 Blechteilmodellierung 5.11.1 Die Arbeitsumgebung Die Erzeugung eines neuen Blechteils erfolgt wie die eines Teiles, allerdings mit der Wahl des Untertyps Blech. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit ein bestehendes Bauteil (Solid) oder Flächen in ein Blechbauteil umzuwandeln. Blechelemente werden in Pro/ENGINEER als Laschen bezeichnet. Erst wenn eine Lasche erzeugt ist, stehen alle weiteren Blechoptionen zur Verfügung. Darüber hinaus können alle aus der Teilemodellierung bekannten Funktionen genutzt werden. In eine professionelle Blechkonstruktion fließen Biegeparameter (neutrale Faser, Rückfederung und einzuhaltende Mindestbiegeradien) als Erfahrungswerte der maschinenund materialabhängigen Umformvorgänge ein. Pro/SHEETMETAL bietet die Möglichkeit, diese Parameter in Form von Tabellen, die individuell angepasst werden können, zu hinterlegen. Ohne die Verwendung von Biegetabellen wird die gestreckte Länge eines 90°-Bogens mit Hilfe der Bogenlänge am Innenradius ermittelt, zu der noch ein bestimmter Teil der addiert wird. Der dabei genutzte Y-Faktor hat in der Standardeinstellung den Wert Y = 0.5. Er kann über   Editieren Ÿ Einstellung Ÿ Blech Ÿ Parameter…verändert werden. Die Bogenlängen anderer Biegewinkel α werden über das Winkelverhältnis α / 90° berechnet und an dem jeweiligen Außenradius eines Bogens durch den Zusatz „DEV_L“ kenntlich gemacht. Abbildung 5-99 zeigt den geometrischen und formalen Zusammenhang zwischen der gestreckten Länge, der neutralen Faser und dem Y-Faktor. Die erzeugende (grüne) Kontur des dargestellten Profils liegt hier am Innenbiegeradius ri. s

Radius der neutralen Faser: r = ri +sʘk mit k: k-Faktor

Y − Faktor : Y = k ⋅

π 2

= 0.5 (Standardeinstellung)

Gesamtlänge: l = l1 + DEV_L(90°) + l2 + DEV_L(α) + l3

l1

§ π · α DEV_L (α ) = ¨ ri ⋅ + Y ⋅ s ¸ ⋅ © 2 ¹ 90°

ri 90°

l3

DEV_L für 90°-Bogen

r

Abbildung 5-99: Biegelängen

l2

a

5.11 Blechteilmodellierung

133

Die gestreckte Länge des gesamten Bauteils setzt sich aus den Einzellängen der linearen und gekrümmten Teilstücke zusammen. Die Abwicklung von Kreiskegeln bzw. entsprechender Teilstücke erfolgt über eine biegeneutrale Schicht [3]. Der formale Zusammenhang kann aus den Gleichungen der neutralen Faser in Abbildung 5-99 abgeleitet werden.

5.11.2 Körperkonvertierung Zur Konvertierung in ein Blechteil stehen für Volumenkörper zwei Optionen zur Verfügung. Die Option Verfahrfläche kann vor allem für einfache Hohlkörper sinnvoll eingesetzt werden, die Option Schale ist allgemeingültiger und wird daher anhand des bereits vorhandenen Übergangskörpers Oval-Oval erläutert (Abbildung 5-100). Kopie vom Teil Oval-Oval erzeugen Name: Blechteil-Oval-Oval   Applikationen Ÿ Blech ž BLECH KONVERT Ÿ Schale Ÿ Auswahl (2 Deckflächen) Ÿ Dicke: 8 Ÿ OK

Abbildung 5-100: Blechteil Nach der Auswahl nicht benötigter Flächen (hier die beiden Stirnflächen) und der Eingabe der gewünschten Blechdicke werden die übrigen Flächen zum Blechkörper konvertiert. Die Aufdickung erfolgt nach innen in Richtung der Flächennormalen. Die Dicke darf daher nicht größer sein als der kleinste vorhandene Radius. Eine Aufdickung nach außen ist nur möglich, wenn das Übergangsstück gleich als Blechteil modelliert wird.

5.11.3 Laschen und Blechprofile Laschen können mit ähnlichen Konstruktionsschritten wie ein „normales“ Bauteil erzeugt werden. Nachfolgend sollen zunächst die speziellen Blechoptionen genutzt werden. Zur Erzeugung einer ebenen Blechkontur ist in gewohnter Weise die Skizzierfläche auszuwählen und der geschlossene Konturzug zu zeichnen (Abbildung 5-101). Danach wird eine weitere Lasche hinzugefügt. Hier ist im Definitionsfenster der Flanschlasche unter Profil die Option Skizze zu wählen, wenn die vordefinierten Profile (C, S, Z, ...) ergänzt bzw. ersetzt werden sollen.

134

5 Bauteilmodellierung

60

10

30

  Platzierung Ÿ Definieren Ÿ Auswahl (Front-Ebene)

10

Teil (Option Blech): Blechteil_1

R10

Blechkontur skizzieren ŸEingabe (Blechdicke): 6 Ÿ   Platzierung Ÿ Definieren Ÿ Auswahl (Kante)   Form Ÿ Skizze Halbkreis skizzieren   Länge Ÿ Werteingabe: -1 Ÿ Werteingabe: -1 Ÿ

Abbildung 5-101: Lasche

5.11.4 Biegungen An ebenen Laschen können über die Option Biegen weitere Abkantungen vorgenommen werden. Eine der Möglichkeiten ist in Abbildung 5-102 dargestellt. Liegen z. B. aus einer Blechkonvertierung ungewollte scharfe Kanten innerhalb des Bleches vor, so können diese mit Hilfe der Funktion Gebogene Kante in eine Biegung umgewandelt werden. ž OPTIONEN Ÿ Winkel Ÿ Normal Ÿ Fertig ž TAB BENUTZ Ÿ Teilebiegetabelle Ÿ Fertig ž RADIUS SEITE Ÿ Innenradius Ÿ Fertig Auswahl Skizzierebene (erzeugende Seite) Ÿ OK Ÿ Standard Ÿ Skizze (Biegeachse) ž BIEGESEITE Ÿ Umschalten Ÿ OK ž RICHTUNG Ÿ Umschalten Ÿ OK ž ENTLASTUNG Ÿ Ohne Entlast ž BIEGEWINKEL Ÿ 90 ž RADIUSWAHL Ÿ Dicke Ÿ OK

Abbildung 5-102: Abkantung

20

5.11 Blechteilmodellierung

135

Abbildung 5-103 zeigt ein Stanzteil, dessen Modell schrittweise aus ebenen und gebogenen Laschen aufgebaut wird. Teil (Option Blech): Stanzteil   Platzierung Ÿ Definieren Ÿ Auswahl (Front-Ebene) Blechkontur skizzieren ŸEingabe (Blechdicke): 4 Ÿ ž OPTIONEN Ÿ Winkel Ÿ Normal Ÿ Fertig ž TAB BENUTZ Ÿ Teilebiegetabelle Ÿ Fertig ž RADIUS SEITE Ÿ Innenradius Ÿ Fertig Auswahl Skizzierebene (erzeugende Seite) Ÿ OK Ÿ standard Ÿ Skizze (Biegeachse) ž BIEGESEITE Ÿ Umschalten Ÿ OK ž RICHTUNG Ÿ Umschalten Ÿ OK ž ENTLASTUNG Ÿ Ohne Entlast ž BIEGEWINKEL Ÿ 90 ž RADIUSWAHL Ÿ Dicke Ÿ OK   Platzierung Ÿ Platzierung Ÿ Auswahl (Kante) Ÿ Form Ÿ Skizze Blechkontur skizzieren Ÿ Eingabe (Winkel): 45 Ÿ   Platzierung Ÿ Definieren Ÿ Auswahl (Fläche der zuletzt erzeugten Lasche) Bohrung skizzieren (Ø 12) Ÿ

Abbildung 5-103: Stanzteil

136

5 Bauteilmodellierung

5.11.5 Blechabwicklung Aus der konstruktiven Geometrie ist bekannt, dass die exakte Abwicklung für alle Flächen möglich ist, deren Gauß´sche Krümmung gleich Null ist /7/. Für eine Abwicklung stehen die Funktionen Abwickeln und Endabwicklung zur Verfügung. Definierte Verformungsbereiche werden in Pro/ENGINEER mit abgewickelt. Bei einer Endabwicklung wird (sofern möglich) das gesamte Bauteil abgewickelt. Die Endabwicklung reiht sich stets an das Ende der Konstruktionskette im Modellbaum. Sie wird bei weiteren Konstruktionsschritten automatisch aktualisiert (Abbildung 5-104).

Blechteil_1

Auswahl (feste Ebene)

Abbildung 5-104: Endabwicklung Mit der Funktion Abwicklung können Teile eines Blechbauteils separat abgewickelt und mit Rückbiegen in ihre ursprüngliche Gestalt zurückgeführt werden. Die separate Abwicklung von Teilbereichen wird in Abbildung 5-105 beschrieben. ž ABWICKELN OPT Ÿ Normal Ÿ Fertig Ÿ Auswahl (feste Ebene) ž AUSW ABWICKELN Ÿ Ausw abwickeln Ÿ Fertig Ÿ Auswahl (Lasche) ž AUSWAHL Ÿ OK Ÿ Fertig Ÿ OK

Abbildung 5-105: Laschenabwicklung

5.11.6 Übergangsstücke Schon im Zusammenhang mit Verbundflächen wurden Krümmungseigenschaften untersucht, die gerade bei abzuwickelnden Blechteilen eine wichtige Rolle spielen. Abbildung 5-106 zeigt, wie aus dem Blechteil-Oval-Oval (Abbildung 5-100) ein Übergangsstück zwischen einem Rechteck und einem Oval angenähert generiert werden kann.

5.11 Blechteilmodellierung

137

Der Kreisquerschnitt wird durch ein Oval angenähert. Damit wird die notwendige Teilung zur Erzeugung einer abwicklungsgerechten Geometrie erreicht, die sich hier aus vier planaren und vier schiefen Kegelflächen zusammensetzt. Bevor abgewickelt werden kann, muss das Übergangsstück an einer vorhandenen oder neu zu definierenden Kante aufgetrennt werden. 200

30

200

R95

40

R5 10

Definition editieren

60

ž OPTIONEN Ÿ An Kante trennen Ÿ Auswahl(Kante)

Auswahl (Fläche)

Abbildung 5-106: Biegeumformgerechtes Übergangsstück Abbildung 5-107 zeigt, wie aus einem Flächenmodell ein Blechteil generiert werden kann. Da dieses Übergangsstück im Kapitel 5.9 so modelliert wurde, dass die Gauß´sche Flächenkrümmung gleich Null ist, kann auch hierfür eine Blechabwicklung erzeugt werden.

138

5 Bauteilmodellierung

Zylinderverbund

  Applikationen Ÿ Blech Ÿ Versatz ž ERSTE LASCHE Ÿ Fläche: Kegel Ÿ Abstand: 0 Ÿ Versatztyp: senkr. zu Fläche Ÿ Materialseite: außen Ÿ Dicke: geeignet festlegen Ÿ Trennung ž MENÜ-MANAGER Optionen: An Kante trennen Auswahl(Längskante auf der Mantelfläche des Kegels) ŸAbwicklung erzeugen

Abbildung 5-107: Abwicklungsgerechte Verbundfläche

5.11.7 Einformen und Schneiden Das Stanzen erfolgt im einfachsten Fall über einen Blechausbruch, der über die Option Extrudieren eingeleitet werden kann. Die Wahl der Schnittseite legt fest, ob gelocht oder ausgeschnitten wird. Um eine Stanzung oder ein Stanzmuster abzulegen, muss ein UDF erstellt werden. Vordefinierte Stanzoptionen können über die spezielle Funktion Stanzen in die aktuelle Konstruktion eingefügt werden. Für eine Einformung muss zunächst der Stempel bzw. die Matrize als separates Bauteil Sicke modelliert werden. Dieses Sickenmodell wird dann ähnlich wie eine Baugruppenkomponente im aktuellen Modell platziert (Abbildung 5-108). Im gewählten Beispiel werden zur Platzierung jeweils zwei Koordinatenebenen und eine Bauteilfläche genutzt. Die Positionierung kann dann durch Versatzmaße gesteuert werden. Da im gewählten Beispiel nicht nur eine Einformung sondern zugleich eine Stanzung erfolgen soll, ist noch die obere Fläche des Sickenmodells von der Umformung auszuschließen.

Platte erzeugen (Lasche 300x400, Dicke 6

R1

10 45°

Teil (Option Blech: Platte

Sickenquerschnitt, Länge 200 (fehlende Maße selbst festlegen)

10

Teil: Sicke

139

0

5.11 Blechteilmodellierung

Gegenrichten

ÖFFNEN (Sicke.prt)   Platzierung Ÿ Definieren Ÿ Platzierung der Sicke (Flächen gegenrichten, an Ebenen ausrichten) Ÿ Stanzrichtung umkehren Ÿ

Abbildung 5-108: Sickenerzeugung Zur Erzeugung des Blechzuschnittes können die Umformungen mit der Funktion Sickenabflachung zurück in die Ebene gebracht werden. Alternativ können die Umformungen als so genannte Verformbereiche definiert werden. Diese werden bei der Abwicklung des Bleches berücksichtigt und entsprechend abgeflacht. Mit dieser Methode ist es auch möglich, andere nicht abwickelbare Geometrien in die Ebene abzubilden.

140

5 Bauteilmodellierung

5.12 Teilefamilien Mit der Funktion Teilefamilie können gestaltbestimmende Größen von mehreren Varianten eines Bauteils in einer Tabelle gespeichert werden. In der Tabelle kann auch festgehalten werden, ob eine Feature in den Modellaufbau integriert werden soll oder nicht. Im ersten Beispiel sollen drei Maßvarianten des Bauteils Finger unter den Namen Finger, Finger_kurz und Finger_lang in einer solchen Familientabelle gespeichert werden. Gesteuert werden darin die Gesamtlänge sowie die Längen der beiden geraden Abschnitte des Originalbauteils (Abbildung 5-109). Finger

  Tools Ÿ Familientabelle ž FAMILIENTABELLE Ÿ Tabellenspalten hinzufügen / löschen ž FAMILIENELEMENTE Ÿ Bemaßung Ÿ Auswahl (drei Längenmaße) Ÿ OK

ž FAMILIENTABELLE Ÿ neue Varianten anlegen (Zeilen) Ÿ neue Maße der Varianten festlegen Ÿ OK

Abbildung 5-109: Anlegen einer Familientabelle

5.12 Teilefamilien

141

Die erzeugten Varianten können später separat geöffnet werden oder beim Öffnen des ursprünglichen Bauteils, dem Generischen Teil, aus einer Tabelle ausgewählt werden (Abbildung 5-110).

Öffnen des Generischen Teils Auswahl der Variante aus dem Arbeitsverzeichnis

Abbildung 5-110: Öffnen einer Variante aus dem Arbeitsverzeichnis Für die in Abbildung 5-111 dargestellten Zylinderstiftformen ist eine Teilefamilie aufzubauen, die zunächst nur die Form festlegt. Dafür ist zunächst ein geeignetes generisches Modell zu erzeugen, das alle Konstruktionselemente enthält, die in den Stiftformen auftreten können (Abbildung 5-112). Zylinderstifte

Form A

Form B

Form C

Abbildung 5-111: Zylinderstifte Die Fasen sind einzeln zu erzeugen, da sie unabhängig voneinander in den Varianten ein- bzw. ausschaltbar sein müssen. Die erst danach durchzuführende Verrundung erfolgt über einen „Materialschnitt“, wobei der Kreisbogen und die Geraden des „Schnittwerkzeuges“ auf die Stiftumrisse bzw. auf die Rotationsachse auszurichten sind.

142

5 Bauteilmodellierung

1.) Grundkörper

2.) Fase_1

30

1

45°

8 3.) Fase_2

4.) Rundung (Drehen_1) 45° 2

1

Abbildung 5-112: Arbeitsschritte Danach kann die Familientabelle angelegt werden Im gewählten Beispiel werden drei Konstruktionselemente (Fase1, Fase2 u. Materialschnitt) im Modellbaum ausgewählt. Bei Konstruktionselementen wird über Y (Yes) oder N (No) eingestellt, ob sie in der jeweiligen Variante vorkommen sollen. Tabelle 5-1: Familientabelle „Zylinderstift“ Variantenname

Dateiname

Fase_1

Fase_2

Y

Y

Y

StiftformA

Y

N

Y

StiftformB

Y

Y

N

StiftformC

N

N

N

Zylinderstift

Zylinderstift.prt

Drehen_1

Jede Variante kann Ausgangspunkt neuer Familientabellen sein. Um z. B. die Stiftform B mit unterschiedlichen Längen und Durchmessern als neue Teilefamilie zu erzeugen (Tabelle 5-2), ist die zuvor beschriebene Vorgehensweise gleichermaßen anzuwenden. Tabelle 5-2: Familientabelle „StiftformB“ Name

d0

d1

StiftformB

30.0

8.0

StiftformB10

40.0

10.0

StiftformB16

70.0

16.0

Falls diese „Untertabelle“ gleich mit erzeugt werden soll, kann im Definitionsfenster der ersten Familientabelle die entsprechende Einfügeoption genutzt werden:

ž FAMILIENTABELLE Ÿ Einfügen Ÿ Tabelle auf Variantenebene .

143

6 Baugruppenmodellierung 6.1 Die Arbeitsumgebung Produkte bestehen in der Regel aus einer Vielzahl von Einzelteilen und Baugruppen. Um diese zu einem Produkt zusammen zu fügen, gibt es prinzipiell zwei Möglichkeiten. Die erste wird häufig als Top-Down-Methode bezeichnet, da zuerst die hierarchische Struktur des Produktes festgelegt wird. Die Komponenten werden dabei zunächst nur benannt und in die Produktstruktur eingeordnet, aber erst später modelliert. Bei der Bottom-Up-Methode werden dagegen zunächst die einzelnen Komponenten modelliert und dann zum Produkt zusammengefügt. Beide Methoden können auch kombiniert werden. In allen genannten Fällen ist ein neues Dokument vom Typ „Baugruppe“ und dem Untertyp „Konstruktion“ anzulegen und mit Komponenten zu füllen (Tabelle 6-1). Tabelle 6-1: Symbole zum Aufbau der Baugruppenstruktur Symbol

Bemerkung

Symbol

Komponente einbauen

Bemerkung Neue Komponente erzeugen

Die bereits in Kapitel 5 beschriebenen Symbole und Funktionen sind auch im Baugruppenmodus verfügbar. Sie werden zum Teil nur nutzbar, wenn entsprechende Bedingungen erfüllt sind bzw. wenn eine Komponente aktiviert ist. In einigen Fällen ist der Funktionsumfang eingeschränkt. So kann beispielsweise über die Profil-Funktion bei aktivierter Baugruppe nur eine Fläche oder ein Materialschnitt, aber kein Volumenkörper erzeugt werden. Eine Komponente wird über den Modellbaum aktiviert (Abbildung 6-1). Die in diesem Zustand durchgeführten Manipulationen an der Komponente sind auch im Einzelteil wiederzufinden. Soll wieder in der Baugruppe gearbeitet werden, ist diese zu aktivieren.

Ÿ Auswahl (Ventilkorpus) ž KONTEXTMENÜ Ÿ Aktivieren

Abbildung 6-1: Aktivieren einer Komponente/Baugruppe Im Baugruppenmodus stehen zusätzlich Möglichkeiten zur Überprüfung der Konstruktion zur Verfügung. Dazu gehören beispielsweise die Kontrolle von Montagebedingungen, Materialüberschneidungen oder Massenwertberechnungen.

144

6 Baugruppenmodellierung

6.2 Der Einbau von Komponenten 6.2.1

Grundlagen

Komponenten können nur in eine aktivierte Baugruppe eingebaut bzw. in dieser erzeugt werden. Auch der Einbau in eine Unterbaugruppe ist möglich, sofern diese aktiviert wurde. Vorhandene Komponenten können aus beliebigen Verzeichnissen ausgewählt und eingebaut werden (Abbildung 6-2). In der Baugruppe wird dann neben dem Komponentennamen auch der Pfad zu der Komponente abgelegt. Wird diese aus dem entsprechenden Verzeichnis verschoben, erscheint bei erneutem Öffnen eine Fehlermeldung. Es besteht dann die Möglichkeit, den neuen Pfad anzugeben. Alle zu den Übungen gehörigen Bauteile sollten zur Vereinfachung in einem Verzeichnis abgelegt werden. Fehlende Modelldateien sind selbstständig zu erstellen. Für einige Teile sind Hinweise zur Modellierung im Buch enthalten. Zur Suche ist das Sachwortverzeichnis zu nutzen. Hilfreich können auch die Hinweise auf der Buch-Website sein.

1

2

3

separates Fenster zum Komponenteneinbau (optional)

Abbildung 6-2: Einbau einer Komponente Sowohl beim Einfügen vorhandener als auch bei der Erzeugung neuer Komponenten werden diese in einer Standardorientierung eingesetzt, jedoch noch nicht mit Einbaubedingungen versehen. Sie können daher über die Funktionen „Bewegen“ verschoben und gedreht werden. Erst durch die Festlegung von Einbaubedingungen werden die Freiheitsgrade eingeschränkt. Nicht eindeutig eingebaute Komponenten werden im Modellbaum durch ein -Symbol vor dem Namen gekennzeichnet. Das passiert allerdings nur, wenn bei der Platzierung die Option „Annahmen zulassen“ deaktiviert ist. Die Festlegung von Einbaubedingungen zeigt Abbildung 6-3.

6.2 Der Einbau von Komponenten

145

Komponenten aufeinander ausrichten (zusammenfallend) Komponenten zueinander ausrichten (orientiert) Komponenten mit Versatz zueinander ausrichten (Versatz)

Abbildung 6-3: Festlegung der Einbaubedingungen Die Bedeutung der einzelnen Bedingungen sind in Tabelle 6-2 zusammengestellt. Tabelle 6-2: Einbauoptionen Option

Bemerkung

Automatisch

System wählt automatisch Platzierungsoption passend zu den gewählten Referenzen

Gegengerichtet

Flächen oder Bezüge werden einander zugewandt ausgerichtet (zusammenfallend oder mit Abstand)

Ausrichten

Flächen, Achsen, Ebenen, Kanten, Punkte werden in gleicher Orientierung ausgerichtet (zusammenfallend oder mit Abstand)

Einfügen

Rotationsflächen werden axial aufeinander ausgerichtet

Koordinatensystem

Zwei Koordinatensysteme werden aufeinander ausgerichtet

Tangential

Zwei Flächen werden tangential aneinander ausgerichtet

Punkt auf Linie

Ein Punkt wird auf einer Linie ausgerichtet

Punkt auf Fläche

Ein Punkt wird auf einer Fläche ausgerichtet

Kante auf Fläche

Eine Kante wird auf einer Fläche oder Ebene ausgerichtet

Fest

Komponente wird an aktueller Position fixiert

Standard

Komponente wird an Standardposition eingebaut (in der Regel über die Standard-Koordinatensysteme)

Darüber hinaus gibt es die Möglichkeit, vordefinierte Mechanismus-Bedingungen für den Einbau zu nutzen bzw. bereits definierte Einbaubedingungen entsprechend umzuwandeln. Darauf wird später noch im Zusammenhang mit Animationen (Kapitel 8) ausführlicher eingegangen.

146

6.2.2

6 Baugruppenmodellierung

Einbau über Koordinatensysteme

Die erste zu erzeugende Baugruppe „Verschluss“ umfasst die Einzelteile „Spindel“, „Ventilkegel“ und „Gewindebuchse“. Zunächst wird eine neue Baugruppe Verschluss erzeugt. Anschließend wird die Spindel in die Baugruppe eingebaut (Abbildung 6-2). Da es sich um die erste Komponente handelt und keine festen Einbaulagen zu beachten sind, soll die Spindel über die Platzierungsoption Standard fest verankert werden (Abbildung 6-4).

Baugruppe Verschluss 2

Ÿ Auswahl (Spindel)

1

Abbildung 6-4: Einbau der ersten Komponente Hier nutzt das System die vorhandenen Standardkoordinatensysteme der Baugruppe und der einzubauenden Komponente. Das gleiche Ergebnis kann über die Option Koord Sys erreicht werden. Hierzu müssen jedoch noch im Dialog die beiden Koordinatensysteme ausgewählt werden.

6.2.3

Einbau über Bezugselemente und Achsen

Zu den wählbaren Bezugselementen gehören je nach gewählter Platzierungsoption Ebenen, Kurven, Punkte, Achsen und Koordinatensysteme. Zusätzlich sollen für das Beispiel auch Achsen zugelassen werden, die sich durch die Bauteilgeometrie ergeben. Neutrale Bezugselemente sollten immer dann zur Ausrichtung verwendet werden, wenn Änderungen an der Bauteilgeometrie keinen Einfluss auf deren Platzierung in der Baugruppe haben sollen. In dieser Übung wird die Baugruppe Verschluss durch den Einbau der Komponenten Ventilkegel und Gewindebuchse vervollständigt. Zunächst wird das Bauteil Ventilkegel eingebaut (Abbildung 6-5). Vor der Definition der Einbaubedingungen sollte jedoch die Einbausituation verdeutlicht werden. Der Ventilkegel wird an der Komponente Spindel durch eine Gewindebuchse fixiert. Bei beiden Komponenten können die Bauteilachsen zur Ausrichtung verwendet werden, auch wenn es dadurch zu gegenseitigen Abhängigkeiten kommt. Eine Möglichkeit zur Vermeidung solcher Abhängigkeiten wird später im Zusammenhang mit Skelettmodellen noch aufgezeigt.

6.2 Der Einbau von Komponenten

147

Zur Verbesserung der Auswahlmöglichkeiten kann die einzubauende Komponente im Grafikfenster geeignet verschoben werden oder in einem separaten Fenster angezeigt werden. Neben der Ausrichtung der Achsen von Ventilkegel und Spindel sind weitere Platzierungsbedingungen festzulegen. Jeweils zwei Bezugsebenen werden über Ausrichten oder Gegenrichten fixiert. Sollte die Orientierung einer Komponente nicht korrekt sein, kann durch Drücken des Umkehren-Schalters die Richtung geändert werden. Dazu sollte stets diejenige Platzierungsbedingung aktiviert sein, die die gewünschte Richtung beeinflusst. Ÿ Auswahl (Ventilkegel)

Bezugsebenen DTM1 & DTM2 4 3

1

Bauteilachsen

8

2

9

7

5

Bezugsebenen RIGHT

Umkehren-Schalter zur Korrektur der Orientierung 6

deaktivieren

10

Abbildung 6-5: Einbau der Komponente Ventilkegel Der Einbau der Komponente Gewindebuchse erfolgt in analoger Weise. Zunächst werden die Achsen der Teile Spindel und Gewindebuchse aufeinander ausgerichtet. Als weitere Platzierungsreferenzen werden die TOP-Ebene des Ventilkegels und die RIGHT-Ebene der Gewindebuchse (Abbildung 6-6) genutzt. Sollte die Modellierung mit abweichenden Referenzen erfolgt sein, sind entsprechende Anpassungen vorzunehmen bzw. Referenzen zu erzeugen. Beim Einbau der Komponente Gewindebuchse kann die Option Annahmen zulassen aktiviert werden, da es sich um einen rotationssymmetrischen Körper handelt. Durch diese Funktion wird eine über das Ausrichten zweier Achsen definierte Komponente in der angezeigten Lage an der Rotation um die ausgerichteten Achsen gehindert. Dadurch sind zwei ausdrückliche Platzierungsbedingungen ausreichend, um die Komponente vollständig zu definieren.

148

6 Baugruppenmodellierung

Ÿ Auswahl (Gewindebuchse) 4

(TOP-Ebene)

3 5

6

aktivieren

2

(RIGHT-Ebene)

1

7

Abbildung 6-6: Einbau der Komponente Gewindebuchse

6.2.4

Einbau über Geometrieelemente

Innerhalb dieser Übung soll aus den Bauteilen Ventilkorpus, Flachdichtung_45mm und Deckel die Baugruppe Ventilgehaeuse erstellt werden. Das Ventilkorpus soll als erste Komponente über die Platzierungsbedingung Standard in die Baugruppe integriert werden (Abbildung 6-7).

ž NEU Ÿ Baugruppe Ÿ Name: Ventilgehaeuse 1

Ÿ Auswahl (Ventilkorpus)

Abbildung 6-7: Baugruppe Ventilgehaeuse und Einfügen von Komponenten

2

6.2 Der Einbau von Komponenten

149

Als zweite Komponente wird die Flachdichtung_45mm eingefügt. Zur Festlegung der Einbaubedingungen sollen hier nun Geometrieelemente genutzt werden. Beim Zusammenbau sollen Körperflächen aufeinander ausgerichtet werden. Daher werden zunächst die Kreisringflächen (Auswahl 1 und 2) ausgewählt, anschließend die koaxial zueinander liegenden Zylinderflächen (Auswahl 3 und 4). Gegebenenfalls muss bei der Bedingung den Kreisringflächen die Einbaubedingung Ausrichten durch Gegenrichten ersetzt werden. Nach der Definition der beiden Einbaubedingungen kann der Flachdichtung_45mm noch um die Zylinderachse rotieren. Dies wird durch eine weitere Parallelitätsbedingung verhindert, die entweder durch Auswahl zweier Ebenen oder automatisch durch das System (über den Schalter Annahmen zulassen) festgelegt wird. Ÿ Auswahl (Flachdichtung_45mm) 4

1 2 3

Abbildung 6-8: Ventilkorpus mit Flachdichtung_45mm Der Ventildeckel lässt sich auf analoge Weise einbauen. Hier soll jedoch eine weitere Funktion erläutert werden: Der Versatz zwischen zwei Flächen. Im Feld neben der Einbaubedingung stehen die Optionen Versatz, Orientiert und Zusammenfallend zur Verfügung (Abbildung 6-3). Die zuletzt genannte ist die bislang verwendete Einstellung, bei der zwei Flächen aufeinander ausgerichtet oder gegengerichtet werden. Bei der zweiten Option werden die mit dieser Bedingung verbundenen Flächen zueinander parallel ausgerichtet, ohne dass ein festes Abstandsmaß festgelegt werden muss. Mit der ersten Option kann ein fester Versatz eingestellt werden. Nun sollen die Dichtungsflächen von Ventilkorpus und Ventildeckel in einem Versatz von 2,5 mm zueinander angeordnet werden. Durch diese Auswahl wird eine Unabhängigkeit des Ventildeckels von der Flachdichtung erreicht, so dass diese später ausgetauscht werden könnte, ohne den Aufbau der Baugruppe zu zerstören. Als zweite Einbaubeziehung wird wieder die Zylinderinnenfläche des Ventilkorpus mit der Gewindefläche des Ventildeckels verbunden. Die Ausrichtung des Ventildeckels soll hier so erfolgen, dass eine ebene Fläche des Sechskantes des Ventildeckels senkrecht zur Strömungsrichtung zeigt. So wird anstelle der Funktion Annahmen zulassen eine weitere Bedingung erzeugt, die eine bestimmte Orientierung erzwingt (Abbildung 6-9).

150

6 Baugruppenmodellierung

Der Einbau des Ventildeckels ist damit beendet und die Baugruppe Ventilgehaeuse fertiggestellt. Zum Abschluss sollte die Baugruppe gespeichert werden. 2

1

7

Ÿ Auswahl (Ventildeckel)

6

3

5 4

2.5 8

Abbildung 6-9: Einbau der Komponente Ventildeckel

6.2.5

Einbaukorrektur

Komponentenplatzierungen lassen sich über die Option Definition editieren des Kontextmenüs der ausgewählten (bereits eingebauten) Komponente ändern. Im Dialogfenster können dann Bedingungen verändert, gelöscht oder neue hinzugefügt werden. Für den in das Gehäuse eingebauten Ventildeckel sollte nun die erste Einbaubedingung (Versatz), die im Beispiel lediglich aus Übungszwecken verwendet wurde, analog zur Flachdichtung_45mm verändert werden, d. h. stattdessen ausrichten der zusammenfallenden Kreisringflächen von Flachdichtung_45mm und Deckel. Über das Kontextmenü können neben der Funktion Definition editieren auch Operationen wie Löschen, Unterdrücken oder das Öffnen der Komponente in einem separaten Pro/ENGINEERFenster durchgeführt werden.

6.3 Abbildung von Produktstrukturen

151

6.3 Abbildung von Produktstrukturen 6.3.1

Entwurf einer groben Baugruppenstruktur

In diesem Abschnitt soll am Beispiel einer Getriebebaugruppe (Abbildung 6-10) nach der TopDown-Methode erläutert werden. Es wird daher davon ausgegangen, dass die Unterbaugruppen und Einzelteile bislang nicht erzeugt wurden.

Abbildung 6-10: Getriebebaugruppe Den ersten Entwurf der Baugruppenhierarchie eines einstufigen Getriebes zeigt Abbildung 6-11. Die Baugruppe soll zunächst aus drei Unterbaugruppen bestehen, die wiederum mehrere Bauteile enthalten. Später können noch weitere Elemente, wie Lager, Passfedern, Schrauben, Dichtungen usw. hinzugefügt werden. Stirnradgetriebe Antriebsseite

Abtriebsseite

SG_Gehaeuse

Ritzelwelle

Abtriebswelle

Unterteil

Lager_R1

Zahnrad

Oberteil

....

...

Lagerdeckel_1 ...

Abbildung 6-11: Grobe Baugruppenstruktur

152

6 Baugruppenmodellierung

Bevor mit dem Einbau leerer Komponenten begonnen wird, sollten Vorüberlegungen zu notwendigen Bezugselementen angestellt werden. Für das Stirnradgetriebe sind vor allem zwei Achsen von Bedeutung. Für das Beispiel wird festgelegt, dass diese Achsen in einer Standardbezugsebene der Baugruppe liegen und dass die zu den Achsen senkrecht stehende Bezugsebene die Mittelebene der Zahnräder verkörpert. Da für eine neue Baugruppe standardmäßig nur drei Ebenen und ein Koordinatensystem generiert werden, sind zunächst eine Bezugsebene und zwei Bezugsachsen zu erzeugen (Abbildung 6-12). Der Abstand der Ebene wird vorerst beliebig festgelegt, da der exakte Wert erst fest steht, wenn das Zahnradpaar definiert ist. Da dieses Bezugssystem auch in anderen Unterbaugruppen des Getriebes bzw. des Getriebegehäuses verwendet werden kann, wird der Bearbeitungsstand in einer Kopie gesichert.

Baugruppe: Stirnradgetriebe ABTRIEB

ANTRIEB ASM_FRONT

eine Ebene und zwei Achsen erzeugen

Achsen in „ANTRIEB“ und „ABTRIEB“ umbenennen ASM_TOP

Kopie speichern: Name: getriebe_bezug ASM_RIGHT

DTM1

Abbildung 6-12: Bezugselemente Alle Komponenten einer Baugruppe, für die noch keine Modelldatei vorliegt, werden über die Option Komponentenerzeugung erzeugt und eingebaut. Dazu ist der Typ (Teil, Unterbaugruppe, ...) festzulegen. Abhängig davon sind unter Umständen weitere Präzisierungen notwendig. Im Beispiel werden zunächst die beiden ersten Unterbaugruppen mit dem Untertyp Standard erzeugt und über die Bezugsoption Achse senkrecht zu Ebene positioniert (Abbildung 6-13). Für die Antriebsseite wird dazu die Achse Antrieb verwendet und für die Abtriebsseite die Achse Abtrieb. Durch diese Vorgehensweise werden vom System automatisch drei Bezugsebenen und eine Achse als Bezugselemente der jeweiligen Unterbaugruppe hinzugefügt. Die Unterbaugruppe Getriebegehäuse wird ebenfalls mit dem Untertyp Standard erzeugt. Nun wird allerdings über Kopieren aus der erzeugte Getriebe_Bezug als unabhängige Kopie integriert. Bei Aktivierung des Schalters Unplatziert könnten die Komponenten zunächst nicht positioniert und weiter untergliedert werden. Im Beispiel wird daher die Option nicht genutzt, so dass die Unterbaugruppe über das Standardkoordinatensystem eingebaut werden kann. Die gewählten Einbauoptionen können später noch aktuellen Anforderungen angepasst werden. Mit

6.3 Abbildung von Produktstrukturen

153

der Speicherung der Baugruppe werden auch Dateien für die leer eingebauten Unterbaugruppen und Einzelteile erzeugt. 2 5 1 3

Antrieb 6

4 7 9 8

1x für den Abtrieb wiederholen

11

13

10 12

SG-Gehaeuse

14

Auswahl (getriebe_bezug)

15

16

Abbildung 6-13: Grobe Baugruppenstruktur

154

6 Baugruppenmodellierung

Das weitere Vorgehen wird beispielhaft für Komponenten der Unterbaugruppe Antrieb erläutert. Durch Auswahl im Modellbaum ist sie über die rechte Maustaste zu aktivieren. Als erste Komponente wird eine Ritzelwelle hinzugefügt. Hier werden die gleichen Einbauoptionen wie für die Unterbaugruppe verwendet (Abbildung 6-14). Die Bauteildatei enthält dadurch auch drei Bezugsebenen und eine Bezugsachse, die dann Grundlage für die weitere Modellierung sind. Als zweite Komponente wird ein Lager hinzugefügt. Da zum exakten Einbau noch nicht alle notwendigen Elemente vorhanden sind, wird die Erzeugungsoption Leer verwendet. ž KOMPONENTENERZEUGUNG Ÿ Teil Ÿ Volumenkörper Ÿ Name: Ritzelwelle Ÿ OK ž ERZEUGUNGSOPTIONEN Ÿ Standardbezüge positionieren Ÿ Achse senkrecht zu Ebene Ÿ OK Ÿ Auswahl (ADTM1 von Antrieb) Ÿ Auswahl (AA_1 von Antrieb)

ž KOMPONENTENERZEUGUNG Ÿ Teil Ÿ Volumenkörper Ÿ Name: Lager_R1 Ÿ OK ž ERZEUGUNGSOPTIONEN Ÿ Leer Ÿ OK

Abbildung 6-14: Detaillierung einer Unterbaugruppe Auf diesem Wege lassen sich weitere leere Komponenten zu den Baugruppen hinzufügen. Hilfreich kann es jedoch sein, den Entwurf einer Komponente aus der Baugruppe heraus zu starten, in dem gleich beim generierenden Einbau notwendige Bezüge festgelegt werden (wie bei der Ritzelwelle). Komponenten, die weiter detailliert werden sollen, können nach der Auswahl im Modellbaum über das Kontextmenü (rechte Maustaste) geöffnet werden.

6.3 Abbildung von Produktstrukturen

6.3.2

155

Verwendung von Skelettmodellen

Aufbau und Bedeutung von Skelettmodellen wurden bereits im Kapitel 3 behandelt. Am Beispiel der Baugruppe „Greifer“ soll die Anwendung verdeutlicht werden. Dazu ist es erforderlich, das Baugruppenskelett gemäß den Vorgaben aufzubauen und zu prüfen, ob auch in den einzubauenden Komponenten alle notwendigen Referenzen vorhanden sind. Im Beispiel sind am Bauteil Finger zwei Bezugspunkte zu ergänzen. Da sie sich genau in der Bohrungsmitte befinden, können sie am leichtesten als Schnittpunkte von Achsen und Bezugsebenen definiert werden (Abbildung 6-15).

ž ÖFFNEN Ÿ Auswahl (Finger)

Bohrungsachsen

oder bei geöffneter Baugruppe Arm Ÿ Auswahl (Finger) ž KONTEXTMENÜ Ÿ Aktivieren

Ÿ Auswahl (Bohrungsachse) Ÿ Auswahl (Bezugsebene)

STRG

1x wiederholen Datei sichern Name: Finger

Bezugsebene

Abbildung 6-15: Zusätzliche Bezugspunkte Nun kann der strukturierte Zusammenbau beginnen. Das Skelettmodell wird als erste Komponente in die Baugruppe Greifer eingebaut (Abbildung 3-25). Im Folgenden werden einige Hinweise für den Einbau des Fingers bzw. der Unterbaugruppe Arm gegeben. Die Unterbaugruppe Arm ist dafür zunächst als eigenständige Baugruppe aus den Bauteilen Backe, Finger und Stift nach dem im Kapitel 6.2 beschriebenen Vorgehen aufzubauen. Ziel ist es, den Bewegungsablauf des Arms bzw. des Fingers nach dem Einbau durch Veränderung des Abstandes der Bezugsebene DTM1 zu der YZ-Ebene zu simulieren. Daher ist darauf zu achten, dass die Komponenten nur auf das Strukturmodell referenzieren. Dazu werden die entsprechenden Bezugspunkte und zwei Bezugsebenen aufeinander ausgerichtet (Abbildung 6-16). Der Einbau des zweiten Fingers bzw. Armes in die Gesamtbaugruppe erfolgt in gleicher Weise. Es ist auf die entsprechende Ausrichtung der Arme zu achten und diese gegebenenfalls durch das Umschalten der Bedingung zwischen den Bezugsebenen zu korrigieren.

156

6 Baugruppenmodellierung

Wird der Abstand zwischen der Bezugsebene DTM1 und der XY-Ebene des Strukturmodells von 180 mm auf beispielsweise 165 mm geändert und die Baugruppe regeneriert, kann eine sequentielle Bewegung des Greifers nachvollzogen werden. Die übrigen Bauteile und Unterbaugruppen (auch Komponenten, die mehrmals eingebaut werden) können der Gesamtbaugruppe selbstständig hinzugefügt werden. Dabei ist das Strukturmodell gegebenenfalls mit weiteren Bezugselementen anzupassen, so dass es auch für den Einbau der weiteren Komponenten als alleinige Referenz dient. Ÿ Auswahl (Greifer.asm) (siehe Kapitel 3.7.2)

2 ž ÖFFNEN Ÿ Auswahl (Arm) ž KOMPONENTENPLATZIERUNG Ÿ Platzierung Ÿ 3 Einbaubedingungen Ÿ Auswahl (Bezugspunkte 1) Ÿ Auswahl (Bezugspunkte 2) Ÿ Auswahl (Bezugsebenen 3) Ÿ OK

1

Einbau 1x wiederholen

3

Abstandsmaß von DTM1 auf 165 mm ändern Ÿ Regenerieren

Abbildung 6-16: Greiferaufbau Neben dem wiederholten Einbau könnte die bereits eingebaute Unterbaugruppe Arm auch gespiegelt werden. Dazu ist die Funktion Neue Komponente erzeugen aufzurufen und der Typ Spiegel festzulegen. Bei dieser Vorgehensweise wird jedoch die zu verwaltende Anzahl unterschiedlicher Teile bzw. Unterbaugruppen erhöht, da die so erstellte Kopie unabhängig vom Original wird und daher eventuelle Änderungen in beiden Komponenten ausgeführt werden müssen.

6.4 Austausch von Komponenten

157

6.4 Austausch von Komponenten 6.4.1

Austauschbaugruppen

Das Ersetzen einer Baugruppenkomponente durch eine andere kann aus funktionaler Sicht erforderlich sein, wenn sich bestimmte Anforderungen geändert haben. Denkbar ist jedoch auch, dass eine Komponente vorübergehend durch eine vereinfachte Variante repräsentiert wird, um die Modellgröße für bestimmte Operationen zu verkleinern. In diesem Abschnitt soll innerhalb der Baugruppe Arm der wahlweise Einbau einer veränderten Version des Bauteiles Finger gezeigt werden. Falls noch nicht geschehen, ist diese Baugruppe Arm zunächst aus den Bauteilen Backe, Finger und Stift nach den im Kapitel 6.2 beschriebenen Vorgehen aufzubauen. Die nun zusätzlich zu erzeugende Fingervariante wird mit Finger_funk bezeichnet (Abbildung 6-17). Die Länge beträgt 200 mm, die Positionen und Abmessungen der Bohrungen, Fasen und des Materialschnitts entsprechen denen des Bauteils Finger. Zur Erzeugung kann auch eine Kopie des Bauteils Finger verwendet werden, bei der dann die Leitkurve umdefiniert wird.

Name: Finger_funk

Abbildung 6-17: Bauteil Finger_funk Um einen einfachen Wechsel zwischen den beiden Fingern zu ermöglichen, wird zunächst eine neue Baugruppe mit dem Namen Finger_Austausch und dem Baugruppentyp Austausch erzeugt (Abbildung 6-18). Dann wird als erstes der Finger eingebaut und in einem zweiten Schritt Finger_funk. Beide Komponenten sollen als Funktionale Komponenten eingebaut werden. Die Einbauposition ist hierbei unerheblich. In einem weiteren Schritt sind dem System die übereinstimmenden Referenzen bekannt zu machen. Im entsprechenden Dialogfenster werden diese in beiden Komponenten gewählt. Diese Referenzen sollten mit erklärenden Namen versehen werden.

158

6 Baugruppenmodellierung

ž FUNKTIONALE KOMPONENTE EINFÜGEN ž ÖFFNEN Ÿ Auswahl (Finger) Baugruppe erzeugen Ÿ Untertyp Austausch Name: Finger_Austausch

Wiederholen für Komponente Finger_Funk: ž FUNKTIONALE KOMPONENTE EINFÜGEN ž ÖFFNEN Ÿ Auswahl (Finger_Funk) ž PLATZIERUNG Ÿ OPTION Fest

MENÜ-MANAGER   Einfügen Ÿ Ref.Kennzeichen ž REFERENZKENNZEICHEN STRG Ÿ Auswahl Achse A_1 der Bohrung (Finger) Ÿ Auswahl Achse A_1 der Bohrung (Finger_Funk) Ÿ Eigenschaften Ÿ Name: Achse Ÿ Ÿ Wiederholen für die Ebenen Front (Æ Laengsebene) und Right (Æ Querebene) ž REFERENZPAAR-TABELLE Ÿ Aktive Komponente Ÿ Auswahl (Finger.prt) Ÿ Kennzeichen anhand von Baugruppe erzeugen Ÿ Auswahl (Arm.asm) Ÿ Zu paarende Komponenten Ÿ Auswahl (Finger_Funk.prt) Ÿ OK

Abbildung 6-18: Austauschbaugruppe

6.4 Austausch von Komponenten

159

Nach dem Speichern der Austauschgruppe kann die Baugruppe Arm geöffnet werden. Hier wird über das Kontextmenü der Komponente Finger im Modellbaum die Funktion Ersetzen gewählt, so dass nun bei Bedarf der Austausch der Komponente erfolgen kann.

ž ÖFFNEN Ÿ Auswahl (Arm) Ÿ Auswahl (Finger) 1 ž Kontextmenü Ÿ Ersetzen

2

6 3

5

Abbildung 6-19: Austausch der Komponente Finger

4

160

6 Baugruppenmodellierung

6.4.2

Nutzung von Komponentenschnittstellen

Mit der Komponentenschnittstelle können Baugruppenkomponenten nach bestimmten Regeln eingebaut werden. Die Regeln können sich beispielsweise auf in der Baugruppe vorhandene Bezugselemente, wie z. B. Koordinatensysteme oder Bezugsebenen, beziehen, so dass der Einbau von Komponenten weitestgehend automatisiert wird. Der Austausch von Komponenten, auf die sich weitere Komponenten beziehen, wird durch die Möglichkeit der automatischen Übertragung von Bezügen auf die neu einzubauende Komponente ebenfalls vereinfacht. Das soll am Beispiel der Ventilbaugruppe verdeutlicht werden. Zunächst wird das Teil Handrad geöffnet und eine Komponentenschnittstelle im Teil erzeugt. Öffnen: Handrad   Einfügen Ÿ Modellbezug Ÿ Komponentenschnittstelle ž KOMPONENTENSCHNITTSTELLE Ÿ Auswahl (Bauteilachse A_1) Ÿ Kriterien Ÿ Regeln editieren ž REGEL-EDITOR Ÿ Vergleich: ist gleich Ÿ Wert: *Achse_Handrad Ÿ Neu hinzufügen Ÿ OK Ÿ Ebene im Bauteil Handrad wählen (Top) Ÿ Kriterien Ÿ Regeln editieren ž REGEL-EDITOR Ÿ Vergleich: ist gleich Ÿ Wert: *Ebene_Handrad Ÿ Neu hinzufügen Ÿ OK Ÿ Ebene im Bauteil Handrad wählen (Right) Ÿ Kriterien Ÿ Regeln editieren ž REGEL-EDITOR Ÿ Vergleich: ist gleich Ÿ Wert: *Top Ÿ Neu hinzufügen Ÿ OK Ÿ Eigenschaften Ÿ Name: KS_Handrad Ÿ

Abbildung 6-20: Komponentenschnittstelle im Handrad

6.4 Austausch von Komponenten

161

Im Modellbaum des Teils Handrad ist jetzt die Fußzeile mit der Komponentenschnittstelle KS_Handrad sichtbar. Das Handrad wird nun über die Komponentenschnittstelle in die Baugruppe Ventil eingebaut. Die Bezüge in der Komponentenschnittstelle sollen sich alle auf die bereits eingebaute Komponente Spindel beziehen. Anhand der zuvor definierten Regeln wird nach den entsprechenden Referenzen gesucht. Beim Einbau des Handrads muss die Spindel dazu einmal angeklickt und eine automatisch gefundene Position gewählt werden. Öffnen: Ventil

Ÿ Autom platzieren ž AUTOM PLATZIEREN Ÿ Komponente Spindel anklicken Ÿ Position 1 wählen Ÿ schließen Ÿ

Abbildung 6-21: Automatisches Platzieren

Ÿ Auswahl (Handrad)

162

6 Baugruppenmodellierung

Die beiden Komponenten Scheibe_8mm und Sechskantmutter werden anschließend nach dem bekannten Vorgehen eingebaut. Dabei soll sich die Unterseite der Komponente Scheibe_8mm auf die obere Fläche des Handrads beziehen und die Unterseite der Mutter entsprechend auf die Oberseite der Scheibe. Damit besitzen beide Komponenten einen Bezug zum aktuell eingebauten Handrad. Würde man das Handrad aus dem Modell löschen, um z. B. anschließend ein anderes Handrad einzubauen, würden die auf die zu ersetzende Komponente bezogenen Platzierungsreferenzen verloren gehen. Mit der Komponentenschnittstelle ist ein Austauschen von Komponenten ohne einen Verlust der Referenzen möglich. Sechskantmutter Scheibe

Abbildung 6-22: Fixierung des Handrades Das Handrad soll nun durch das Teil Handrad_rund ersetzt werden. Handrad

Handrad_rund

Abbildung 6-23: Komponentenaustausch Hierzu müssen die Schritte zur Erzeugung der Komponentenschnittstelle wie oben beschrieben auch für das Teil Handrad_rund durchgeführt werden. Dabei müssen die gleichen Referenzen gewählt und die gleichen Regeln erzeugt werden. Anschließend kann das Handrad in der Baugruppe Ventil durch das Teil Handrad_rund ersetzt werden.

6.4 Austausch von Komponenten

163

Modellbaum: Ÿ Komponente Handrad anklicken Ÿ Rechtsklick Ÿ Ersetzen wählen ž ERSETZEN Ÿ Neue Komponente wählen Ÿ Öffnen: Handrad_rund Ÿ Beziehungslose Komponente Ÿ Referenztabelle editieren (nur einmal beim ersten Ersetzen einer Komponente notwendig)

ž REFERENZPAAR-TABELLE Ÿ Auswerten (gleiche Referenzen aus der Komponentenschnittstelle beider Handräder werden automatsch gefunden) Ÿ manuell Auflagefläche der Komponente Scheibe im Teil Handrad_rund im Ansichtsfenster anklicken

Abbildung 6-24: Austausch des Handrades

6.4.3

Baugruppenkonfigurierung über Familientabellen

In Kapitel 5 wurde eine Teilefamilie im Teil Finger erzeugt. Die drei Varianten des Teils Finger (Finger, Finger_lang und Finger_kurz) sollen nun in der Baugruppe Arm_generisch ebenfalls in einer Familientabelle gespeichert werden, sodass drei Baugruppenvarianten entstehen. Zunächst sind alle Fingervarianten in die Baugruppe einzubauen (Abbildung 6-25). Für eine bessere Übersichtlichkeit ist es beim Zusammenbau der Baugruppe hilfreich, die bereits eingebauten Varianten jeweils auszublenden und zum Schluss erst wieder einzublenden. In der Baugruppe wird eine Familientabelle angelegt, in der die Varianten der Baugruppe mit den Ausführungen des Teils Finger gespeichert werden. Die Vorgehensweise hierbei ist analog zur Erzeugung einer Familientabelle mit Maßvariationen. Diesmal werden jedoch die FingerVarianten als „Komponenten“ ausgewählt.

164

6 Baugruppenmodellierung

Baugruppe: Arm_generisch

  Tools Ÿ Familientabelle

ž FAMILIENTABELLE Ÿ ž FAMILIENELEMENTE Ÿ Komponente Ÿ Auswahl (Finger, Finger_kurz, Finger_Lang) Ÿ OK Ÿ

Abbildung 6-25: Generische Baugruppe Nachdem die Baugruppe gespeichert wurde, stehen die drei Baugruppenvarianten zur Auswahl. Die Varianten können entweder direkt oder aus dem generischen Teil heraus geöffnet werden. Arm_generisch

Abbildung 6-26: Baugruppenvarianten

6.5 Baugruppeninformation

165

6.5 Baugruppeninformation Baugruppen können ebenso wie die Bauteile über die Menüpunkte Analyse und Info untersucht werden. Die in diesem Kapitel beschriebenen Möglichkeiten sind daher ergänzend zu denen im Kapitel 2 zu sehen. Um eine Übersicht zu bekommen, welche Teile wie oft in eine Baugruppe eingebaut sind, kann unter dem Punkt   InfoŸ Stückliste eine Übersicht erstellt werden. Diese kann als Text-Datei abgespeichert und in anderen Programmen weiterverarbeitet werden. Mit dem Punkt   InfoŸ Komponente können die Platzierungsbedingungen aufgelistet werden, die zur Definition der gewählten Komponente in der Baugruppe genutzt wurden. Unter   InfoŸ Modell werden alle Informationen über die gesamte Baugruppe und deren Struktur angezeigt. Hier erhält man einen schnellen Überblick über die Baugruppenstruktur und die Einordnung der Bauteile in die Unterbaugruppen. Die Informationen können jeweils für die oberste Baugruppe oder auch für Unterbaugruppen angegeben werden. Abbildung 6-27 zeigt mögliche Analysefunktionen, die über   Analyse Ÿ Modellanalyse für Baugruppen aktiviert werden können. Über die Funktion Baugruppen Massenwerte kann die Gesamtmasse der Baugruppe bestimmt werden. Hierfür ist es notwendig, dass im Vorfeld den eingebauten Teilen ein Material oder zumindest eine Dichte zugewiesen wurde. Bei fehlender Dichte wird diese bei der Massenberechnung nachgefordert. Mit der Funktion Paarabstand kann der kleinste Abstand zwischen zwei Bauteilen berechnet werden. Hierbei besteht die Möglichkeit, den kürzesten Abstand oder die Projektion des kürzesten Abstandes anzeigen zu lassen. Bei Globaler Abstand wird eine Liste mit Abbildung 6-27: Analysefunktionen allen kleinsten Abständen der Teile zueinander erstellt. Eine weitere wichtige Funktion ist mit Globale Durchdringung gegeben. Hierbei wird die Baugruppe auf Materialüberschneidungen hin untersucht und diese in einer Liste unter Angabe der betroffenen Teile ausgegeben. Je nach gewählter Analysefunktion sind unterschiedliche Elemente zu wählen. Der geforderte Elementtyp wird im Mitteilungsbereich angegeben. Nach der Elementauswahl ist die Analyse über den Schalter zu starten.

166

6 Baugruppenmodellierung

6.6 Anpassungen von Komponenten Manchmal werden Fehler der Teilemodellierung erst beim Zusammenbau deutlich. Ebenso sind detaillierte konstruktive Anforderungen erst bei Betrachtung der Baugruppe erkennbar. Daher ist es zweckmäßig, Änderungen an Bauteilen auch direkt im Baugruppenmodus durchführen zu können. Neben den Änderungsmöglichleiten für Bauteile und Einbaubedingungen der Baugruppe sind oft zusätzliche Randbedingungen bzw. Beziehungen zwischen den Komponenten zu berücksichtigen.

6.6.1

Bauteilkorrekturen

Um bei einem Bauteil innerhalb einer Baugruppe Maße zu ändern oder Konstruktionselemente hinzuzufügen, muss dieses zunächst aktiviert werden. Danach steht zur Bearbeitung der Funktionsumfang aus der Teilemodellierung zur Verfügung. Auf diese Weise soll im gewählten Beispiel die Backe in der Baugruppe Arm an den Kanten der Greiffläche mit einer Verrundung versehen werden (Abbildung 6-28). ž ÖFFNEN Ÿ Auswahl (Arm) Ÿ Auswahl (Backe) ž Kontextmenü Ÿ Aktivieren Ÿ Radius: 3 Ÿ Auswahl (Kanten) Kanten auswählen

Abbildung 6-28: Kantenverrundung In einem weiteren Schritt wird der Durchmesser des eingebauten Stiftes abgeändert. Dieser soll von 6 mm auf 8 mm vergrößert werden. Dafür ist zunächst der Stift zu aktivieren und anschließend der Stiftdurchmesser zu editieren. Die Maßänderung wird nach einer Regenerierung des Bauteiles übernommen. Die Änderung des Stiftdurchmessers führt zu einer Bauteilkollisionen zwischen dem Stift und dem Finger bzw. dem Stift und der Backe, da die entsprechenden Bohrungen nach wie vor einen Durchmesser von 6 mm haben. Zur Überprüfung solcher Überschneidungen kann für eine aktivierte Baugruppe die bereits beschriebene Analysefunktion Globale Durchdringung genutzt werden. Um diese Überschneidung zu verhindern, müssen die genannten Bohrungen angepasst werden. Dies kann manuell erfolgen. Eleganter ist es jedoch, die Bohrungsdurchmesser über eine Beziehung zum Stiftdurchmesser zu steuern. Hinweise zur Definition von Parameterbeziehungen sind in Kapitel 3 enthalten.

6.6 Anpassungen von Komponenten

6.6.2

167

Flexible Komponenten

Flexible Komponenten passen sich automatisch an geänderte Konstruktionsbedingungen an. Es können Parameter, Bemaßungsberandungen, geometrische Toleranzen oder Referenzen variiert werden. Ebenso lassen sich Konstruktionselemente unterdrücken/zurückholen. Hilfreich ist die Funktion zudem, wenn eine Komponente/Unterbaugruppe mehrfach in einer Baugruppe mit unterschiedlichen Abmessungen eingebaut werden soll. Abbildung 6-29 enthält Hinweise zur Modellierung einer neuen Baugruppe, die eine Druckfeder als flexibles Element enthält. Teil: Raststift

Teil: Huelse

Teil: Druckfeder (Abbildung5-18)

(Sichern, dass die Gesamtlänge nicht von einem Parameter gesteuert wird).

Teil: Mutter

Mutter M20 nach ISO 4035 erzeugen Baugruppe: Rastriegel

Einbau der Komponenten: Huelse: Standardplatzierung Mutter: Benutzerdefiniert, Achsen und Ebenen mit Versatz als Referenz Raststift: Zylindergelenk Druckfeder: Benutzerdefiniert, Achsen und ebenes Ende der Druckfeder mit Ringfläche des Raststiftes.

Abbildung 6-29: Baugruppe Rastbolzen

168

6 Baugruppenmodellierung

Abbildung 6-30 zeigt, wie der Komprimierungszustand der Feder dargestellt werden kann. Baugruppe: Rastriegel Ÿ ggf. Schnitt im Ansichtsmanager erzeugen auf Druckfeder im Modellbaum Ÿ flexibel machen ž VARIIERTE ELEMENTE und Komponentenplatzierungsdialog werden angezeigt

Längenbemaßung

4

1

3 5 6 Auswahl: Abstand

2

7

Auswahl: Ringfläche

8

Auswahl: Ringfläche

ž ABSTAND Ÿ

STRG + Alt halten und Raststift mit 11 in Endlage ziehen

10 Komponentenplatzierungs-

Dialog abschließen 9

12 Regenerieren

Abbildung 6-30: Einrichtung einer flexiblen Komponente

6.6 Anpassungen von Komponenten

6.6.3

169

Baugruppenabhängige Teilemodellierung

Die Teilemodellierung im Baugruppenzusammenhang ist häufig aufgrund komplexer geometrischer Anpassungen notwendig. Sie kann jedoch auch zweckmäßig sein, wenn ganz bewusst bereits durch das System Baugruppenbeziehungen erzeugt werden sollen. Um die Teileerzeugung innerhalb der Baugruppe darzustellen, ist in dieser Übung ein einfacher zylindrische Anschlag an das Bauteil Deckel-2 zu konstruieren, welcher bei der Montage beispielsweise auf die Gewindespindel aufgeschoben werden könnte und ein zu weites Schließen des Greifers verhindern soll. Der Greiferunterbaugruppe Gehäuse, die zunächst selbstständig zu erzeugen ist, wird ein neues Teil hinzugefügt und an der Standardposition eingebaut. Als erstes Konstruktionselement wird eine Ebene im parallelen Abstand von 41 mm zur Stirnfläche des Gewindeabsatzes am Deckel-2 erzeugt (Abbildung 6-31). ž ÖFFNEN Ÿ Auswahl (Gehaeuse)

ž KOMPONENTENERZEUGUNG Ÿ Typ Teil Name: Anschlag Ÿ OK ž ERZEUGUNGSOPTIONEN Ÿ Option Leer Ÿ OK

Teil Anschlag aktivieren Ÿ Auswahl (Stirnfläche des Gewindeabsatzes) Ÿ Versatz: 30 Ÿ OK

∅12,5

ž DEFINITION Ÿ Platzierung Ÿ ... Skizze (DTM1) Ÿ Kreisring erzeugen Ÿ Bis Fläche Ÿ Auswahl (Stirnfläche des Gewindeansatzes) Ÿ OK

Abbildung 6-31: Bauteilbezug Anschließend wird der Profilkörper erzeugt. Skizzierebene ist die Bezugsebene DTM1 in der Komponente Anschlag. Bei der Skizze handelt es sich um einen Kreisring, der konzentrisch um die mittlere Bohrung im Deckel-2 liegt. Der äußere Kreis hat den Durchmesser des Gewindeansatzes, der innere wird 12,5 mm. Die Volumenerzeugung wird mit der Tiefenangabe abgeschlossen. Da die Aufnahme bis zum Deckel reichen soll, kann die Option Bis Fläche gewählt werden. Als Referenz dient hier wieder die Oberfläche des Teils Deckel-2. Der Anschlag lässt sich als separates Teil aufrufen, geändert werden können jedoch nur der äußere Durchmesser und der Abstand der Ebene, da die übrigen Werte über Eltern-KindBeziehungen in der Baugruppe gesteuert werden.

170

6.6.4

6 Baugruppenmodellierung

Formenbau

In dieser Übungsaufgabe soll eine Pleuelstange modelliert werden, die dann Ausgangspunkt für die Konstruktion einer Gesenkschmiedeform ist (Abbildung 6-32). Die Schmiedeform ist in der ersten Näherung ein Negativ des zu fertigenden Bauteils, so dass Boolesche Operatoren herangezogen werden müssen, um die gewünschte Ausgangsform ableiten zu können. Zunächst sind hierzu das detaillierte Pleuel und die Rohform des Gesenks als Einzelteile zu erzeugen. Die groben Abmessungen des Pleuels sind der Abbildung 6-32 zu entnehmen. Die übrigen Maße, die zur Modellbildung benötigt werden, können frei (jedoch technisch sinnvoll) gewählt werden. Der schrittweise Aufbau des Pleuelmodells kann auf unterschiedlichen Wegen erfolgen. Die im Abschnitt 5 beschriebenen Arbeitstechniken sind nun selbstständig anzuwenden. Als Rohling für das Schmiedegesenk ist ein Quader zu erzeugen.

Abbildung 6-32: Pleuel mit Gesenk Im nächsten Schritt werden eine leere Baugruppe erzeugt und die beiden erzeugten Komponenten eingebaut. Hier ist darauf zu achten, dass das Pleuel mittig auf dem Quader positioniert wird und bis zur Hälfte eintaucht. Der erforderliche Dialog wird über die Hauptmenüleiste eingeleitet (  Editieren Ÿ Komponentenoperation). Die Boolesche Subtraktion verbirgt sich dann hinter der Option Ausschneiden im Menü-Manager. Hier muss zunächst das zu bearbeitende Teil (Quader) und anschließend das Werkzeug (Pleuel) selektiert werden. Die Option Referenz macht die Gesenkform abhängig von der Geometrie des Pleuels. Das Ergebnis des Ausschneidens kann durch das Ausblenden des Pleuels überprüft werden. Der erzeugte körperbasierte Materialschnitt ist nicht nur in der Baugruppe, sondern auch im Einzelteil vorhanden. In weiteren Arbeitsschritten kann noch eine Feinbearbeitung erfolgen, wie das Anbringen von Ausformschrägen, Fasen, Rundungen, Bohrungen usw.

6.6 Anpassungen von Komponenten

6.6.5

171

Geometrievererbung

Die Möglichkeiten zur abhängigen Kopieren von Bezugs- und Geometrieelementen werden am Beispiel einer Wasserpumpenzange erläutert. Ausgangspunkt sind Innenteil und Außenteil der Zange aus Kapitel 3.8. Die im Folgenden vorgegebenen Skizzen dienen nur zur groben Orientierung. Mit den angegebnen Maßen sollte jedoch eine individuelle, funktionsfähige Lösung entstehen (Abbildung 6-33). Teil: Zangeninnenteil.prt (Abb. 3-28) Ÿ Profilkörper Ÿ Skizze vervollständigen Ÿ Tiefe: symmetrisch 7mm Ÿ Drehachse durch Koord-Sys.

Teil: Zangeaussenteil.prt (Abb. 3-29) Ÿ Profilkörper Ÿ Skizze vervollständigen, Ÿ Tiefe: symmetrisch 12mm Ÿ Drehachse durch Koord-Sys.

Über   Skizze 2 Referenzen hinzufügen!

+Strg+Alt

Baugruppe: Zange.asm Zangenaußenteil: Standardplatzierung Zangeninnenteil: Referenz sind die neuen Achsen und zwei Ebenen, so dass Drehgelenk entsteht (Annahmen zulassen deaktivieren) Ÿ Klemmfunktion durch Drehen des Innenteils testen (Annahmen zulassen deaktivieren)

Abbildung 6-33: Verwendung der kopierten Skizzen Um das Innenteil durch das Außenteil der Zange zu führen, ist ein Materialschnitt notwendig. Dieser kann leicht im Baugruppenmodus erzeugt werden, indem das Innenteil so geschwenkt wird, dass (grob) ein maximaler bzw. ein minimaler Öffnungswinkel entsteht. Dementsprechend kann dann bei aktivierter Komponente die Extrusionsskizze erstellt werden. Soll erreicht werden, dass die Extrusionstiefe immer gleich der Breite des Innenteils ist, können die Seitenflächen des Innenteils als Referenz gewählt werden. An dieser Stelle könnten auch andere Verbindungsstrategien von Innen- und Außenteil entwickelt werden.

172

6 Baugruppenmodellierung

Zange.asm auf Außenteil im Modellbaum Ÿ Aktivieren Zangenaußenteil.prt (aktiviert) Ÿ Option Schnitt Ÿ in Skizze Konturen übernehmen und trimmen, 2 Linien hinzufügen Ÿ Tiefe Ÿ Seite 1 und 2 Ÿ bis Fläche

Als Referenz zur Extrusionstiefe dienen die zwei Seitenflächen des Innenteils

Abbildung 6-34: Extrusionsschnitt im Baugruppenteil Der noch fehlende Griff soll an beiden Teilen identisch sein und kann mit der Funktion kopierte Geometrie in beide Teile übernommen werden. Am Innenteil ist zusätzlich noch ein Übergangskörper zu ergänzen, damit an beiden Teilen gleiche Anschlussquerschnitte vorliegen.

Zangeninnenteil.prt   Einfügen Ÿ Verbund Ÿ Körper Schnitt1: Elemente übernehmen Schnitt2: 11 x 12mm obere Kante bündig mit Schnitt1 Tiefe: 40 mm

Zangeninnenteil.prt analog Zangenaußenteil.prt   Einfügen Ÿ gem. benutzte Daten Ÿ Verschm/Vererbung Teil: Griff.prt („Einbau“ erfolgt wie Komponentenplatzierung in Baugruppe)

Abbildung 6-35: Erzeugen der Griffe durch Teilekopie

Teil: Griff.prt Ÿ Extrusion nach Skizze, symmetrisch 12 mm.

6.6 Anpassungen von Komponenten

173

In Abbildung 6-36 ist aufgezeigt, wie die Verzahnung der Greifbacken ergänzt werden kann. Teil: Ausschnitt.prt Ÿ Profilkörper, symmetrisch 20mm. Ÿ Punkt im Koord.-Sys. erzeugen

Zangeninnenteil.prt analog Zangenaußenteil.prt   Einfügen Ÿ gem. benutzte Daten Ÿ Verschm/Vererbung Teil: Ausschnitt.prt („Einbau“ erfolgt wie Komponentenplatzierung) Schnitt einstellen.

Abbildung 6-36: Erzeugung der Greifbackenausschnitte durch Teilekopie In der ursprünglichen Entwurfsskizze wurde bereits ein Kreisbogen erzeugt, der jetzt zur Festlegung der Rastbohrungen im Außenteil dienen soll. Dazu wird ein Materialschnitt gemustert, der Kreisbogen dient dabei als Referenzkurve. Durchmesser und Anzahl der Bohrungen können dabei variiert werden, bis die gewünschte Lösung vorliegt (Abbildung 6-37). Zangenaußenteil.prt Ÿ Extrusion, Kreis (Ø= 7 mm, Mittelpunkt im Koord.Ursprung) Ÿ neue Skizze erzeugen und den Kreisbogen übertragen Ÿ Materialschnitt entlang des Kreisbogens mustern

Abbildung 6-37: Bohrungsmuster entlang einer Kurve Ist der noch fehlende Bolzen zur Verbindung der beiden Teile modelliert und in die Baugruppe eingebaut, können weitere Abhängigkeiten der Teile untereinander definiert werden. In diesem Beispiel soll erreicht werden, dass der Durchmesser des gemusterten Kreisausschnittes im Außenteil den Durchmesser des Bolzens bestimmt und dieser wiederum den Ausschnitt im Innenteil steuert. Ferner kann über ein Analyse-KE sichergestellt werden, dass die Bolzenbreite identisch mit der Schlitzbreite im Außenteil ist. Zum Abschluss können individuelle Feingestaltungselemente ergänzt werden (Abbildung 6-38).

174

6 Baugruppenmodellierung

Teil: Bolzen.prt Zangeninnenteil.prt   Einfügen Ÿ gemeinsam benutzte Daten Ÿ Verschm/Vererbung Bolzen geeignet „einbauen“ und Material wegschneiden. Der Winkel 25° zur Referenzebene sollte in der Baugruppe überprüft werden (funktionsgerecht). Zange.asm Ÿ Bolzen mit Referenzen auf Innenteil einbauen Ÿ Analyse KE (Abstand) mit Parameter DISTANCE erzeugen Ÿ Beziehungen erzeugen, ŸKE´s und Parameter wählen, …. Ÿ Bolzenbreite mit Analyse-Parameter verknüpfen, Parameter Zugriff mit: KE wählen, Auswahl AnalyseKE

Feingestaltung der Zangenkomponenten

Abbildung 6-38: Komplettierung des Zangenmodells

175

7 Zeichnungsableitung aus dem 3D-Modell 7.1 Die Arbeitsumgebung Das Ableiten von technischen Zeichnungen für ein vorhandenes virtuelles 3D-Modell beginnt mit dem Anlegen eines neuen Dokuments vom Typ „Zeichnung“ (Abbildung 7-1). Bevor die Arbeitsumgebung vom System angepasst wird, sind Angaben zum Zeichnungsformat und Referenzmodell zu machen. Darauf wird später noch ausführlicher eingegangen.

selbst beschreibende Dateinamen verwenden

Abbildung 7-1: Neue Zeichnungsdatei erstellen

7.2 Zeichnungsformatierung Der Zeichnungsmodus in professionellen CAx-Systemen basiert auf der Ableitung von Ansichten aus einem virtuellen 3D-Modell. Aus diesem Grund benötigt das System zur Zeichnungsableitung die Verbindung zu einem solchen Modell. Im Fall von Pro/E wird die Verbindung durch die Angabe eines Standardmodells im Dialogfenster Neue Zeichnung, das nach dem Erstellen des neuen Dokuments erscheint, festgelegt. Ein aktives 3D-Modell wird vom System automatisch als Voreinstellung übernommen. Andernfalls kann über den Button Durchsuchen ... ein entsprechendes Modell ausgewählt werden.

7.2.1

Zuweisung des Layouts

Zusätzlich zum Standardmodell wird in diesem Dialogfenster das Layout der Zeichnung festgelegt. Hierbei kann zwischen drei Optionen gewählt werden (Abbildung 7-2). Schablonen sind vorgefertigte Zeichnungsdateien, die neben Formatinformationen auch Anweisungen zur Erzeugung von Ansichten, Tabellen und Stücklisten enthalten. Mit Hilfe von Schablonen lassen sich standardisierte Arbeitsabläufe automatisieren und beschleunigen. Formatdateien (Leer mit Formatierung) enthalten Sammlungen von Linien und Texten, die dazu dienen, ein Zeichnungsblatt zu umranden oder es logisch aufzuteilen. Typische Objekte in einer Formatdatei sind ein genormter Zeichnungsrahmen und das Schriftfeld. Aber auch

176

7 Zeichnungsableitung aus dem 3D-Modell

zusätzliche Informationen wie Firmenname, Firmenlogo und Zeichnungsnamen können hierin enthalten sein. Schablonen und Formatdateien sind nicht skalierbar, d. h. für jede benötigte Größe muss eine Datei angelegt werden bzw. vorhanden sein. Ein leeres Layout enthält lediglich einen der gewählten Größe entsprechenden Rahmen für das Zeichnungsblatt. Nach Auswahl des Layouts wechselt das System in den Zeichnungsmodus. Die Information über das gewählte Layout wird in der linken unteren Ecke des Arbeitsbereichs angezeigt und kann durch einen Doppel-Klick auf die Angabe Grösse jederzeit geändert werden.

Abbildung 7-2: Einstellung des Zeichnungslayouts Für den allgemeinen Gebrauch, wird eine neue Zeichnung über Leer mit Formatierung: Ÿ

Ÿ Namen eingeben Ÿ Ÿ Vorlagendatei auswählen (Durchsuchen *frm)

angelegt. Zeichnungsvorlagen können auch eigenständig erstellt oder modifiziert werden, zum Anlegen einer neuen Formatvorlage ist unter   Datei Ÿ Neu der Dokumententyp Format zu wählen. Anschließend den Namen der Vorlagendatei eingeben und im darauf folgenden Fenster (Option leer) die Zeichnungsgröße und Blattausrichtung wählen. Mit Hilfe der Tabellen und Zeichenfunktionen kann der gewünschte Zeichnungsrahmen aufgebaut werden.

7.2.2

Zeichnungseinstellungen

Die normgerechte Darstellung von Zeichnungselementen ist durch sogenannte Konfigurationsdateien (*.dtl) voreingestellt. Hierin werden z. B. Form und Größe von Maßpfeilen, Formatierung der Maßtexte oder Projektionsart festgelegt. In Pro/E ist eine ISO-Datei (iso.dtl) als Zeichnungsstandard voreingestellt. Optionseinstellungen bezüglich DIN werden allerdings

7.2 Zeichnungsformatierung

177

ebenfalls unterstützt. Entsprechend vordefinierte Standarddateien sind Bestandteil des Softwarepaketes. Nach dem Öffnen der aktuellen Konfigurationsdatei (Abbildung 7-3) können die einzelnen Zeichnungsoptionen durch Selektion in der Auswahlliste und Änderung des Wertes im DropDown-Menü angepasst werden. Das grüne Symbol in der Spalte Status informiert über die aktuellen Änderungen. Tabelle 7-1 zeigt eine Auswahl an für den europäischen Raum wichtigen bzw. nützlichen Einstellungsoptionen. Durch Hinzufügen der Änderungen werden diese in die Konfigurationsdatei übernommen. Danach können die neuen Einstellungen der aktuellen Zeichnung zugewiesen (Abbildung 7-3) und ggf. in einer neuen Konfigurationsdatei gespeichert werden.   Datei Ÿ Zeichnungsoptionen

1 2

Abbildung 7-3: Aufrufen und Anpassen der Zeichnungsoptionen

3

4

Tabelle 7-1: Auswahl wichtiger Einstellungsoptionen der Standarddatei *.dtl Option

Wert

Beschreibung

projection_type

first_angle

Art der Projektion

text_orientation

parallel

Orientierung des Bemaßungstexts

model_display_for_new_views

no_hidden

Liniendarstellungsstil bei neuer Ansicht

tan_edge_display_for_new_views

no_disp_tan

Art der Tangentialkanten-Darstellung

Alternativ zur Änderung einzelner Optionen können auch komplette Konfigurationsdateien importiert werden. Für die nachfolgenden Übungen soll die mitgelieferte Standarddatei din.dtl eingelesen und als Grundlage für die anzufertigenden technischen Zeichnungen benutzt werden. Dazu werden die Zeichnungseinstellungen wie oben beschrieben geöffnet und nach Wahl des Buttons Konfigurationsdatei öffnen die Konfigurationsdatei selektiert, die sich bei einer Standardinstallation im Verzeichnis .../ProEWildfire 5.0/text befindet. Der Vorgang wird durch Zuweisen der Änderung zum Dokument abgeschlossen (Abbildung 7-4).

178

7 Zeichnungsableitung aus dem 3D-Modell

1 3

2

5 4

Abbildung 7-4: Einlesen einer neuen Standarddatei Die auf diese Weise zugewiesenen Einstellungen gelten allerdings nur für das aktive Zeichnungsdokument und werden mit ihm gespeichert. Sollen die Einstellungen für alle künftigen Zeichnungsdokumente gelten, muss dafür ein Verweis in der übergeordneten Konfigurationsdatei config.pro angepasst werden (Abbildung 7-5). Dazu wird in der Option drawing_setup_file der Pfad zur Zeichnungskonfigurationsdatei eingetragen. Da die Auswahl der Konfigurationsoptionen sehr umfangreich ist, lassen sich bestimmte Optionen durch die angebotene Suchfunktion auffinden oder deren Name direkt über die Tastatur eingeben. Die Pfadangabe erfolgt wie oben beschrieben wieder über ein Explorerfenster. Nach Durchführung der Änderung und ggf. Neustart des Programms gilt die neue Konfiguration für alle neuen Zeichnungsdokumente.   Tools (Bauteilmodus) Ÿ Optionen 3

4

5

1

drawing_setup_file

6

2 8

7

Abbildung 7-5: Festes Verankern einer neuen Zeichnungskonfiguration im System

7.2.3

Modelleinstellungen

Wie eingangs erwähnt, basiert der Zeichnungsmodus auf der Ableitung von Ansichten eines 3D-Modells. Die Referenz zu diesem Modell wird bei der Erzeugung des neuen Zeichnungsdokuments festgelegt. Natürlich kann es vorkommen, dass auch Ansichten von zusätzlichen

7.3 Erzeugung von Modellansichten

179

Modellen auf dem gleichen Zeichnungsblatt benötigt werden. Die Verwaltung der Verknüpfung mehrerer Modelle erfolgt über das Menü:   Datei Ÿ Zeichnungsmodelle Über Modell hinzufügen lassen sich zusätzliche Modelle mit dem Zeichnungsdokument verknüpfen. Die entsprechenden Dateien lassen sich mit Hilfe eines Browsers auswählen. Das Löschen von verknüpften Modellen erfolgt durch die Menüauswahl löschen. Wenn mehrere Modelle mit dem Zeichnungsdokument verknüpft sind, muss dem System bekannt sein, von welchem Modell neue Ansichten abzuleiten sind. Dafür gibt es in einem Zeichnungsdokument immer ein aktives Modell. Bei Erzeugung eines neuen Zeichnungsdokuments wird das angegebene Referenzmodell automatisch zum aktiven Modell. Eine manuelle Einstellung erfolgt über den Befehl Modell einstellen. Der Name des aktiven Modells wird in der linken unteren Ecke des Arbeitsbereichs angezeigt. Mit einem Doppelklick auf den Namen lässt sich ebenfalls das aktive Modell einstellen.

7.2.4

Verwaltung mehrerer Zeichnungsblätter

Pro/ENGINEER erlaubt die Verwaltung mehrerer Zeichnungsblätter innerhalb eines Dokuments. Die Verwaltung sowie das Anlegen und Löschen von Zeichnungsblättern erfolgt mit Hilfe der unterhalb des Arbeitsbereiches angeordneten Registerleiste: Jedem Blatt können globale Einstellungen wie z. B. Zeichnungsformat oder Maßstab zugewiesen werden. Der Wechsel zum gewünschten Zeichnungsblatt erfolgt einfach mit einem Klick auf den entsprechenden Registerreiter.

7.3 Erzeugung von Modellansichten In den folgenden Abschnitten wird die Erzeugung von technischen Zeichnungen erläutert. An ausgewählten Modellen der Baugruppe „Greifer“ werden zunächst die im Zeichnungsmodus vorkommenden allgemeinen Ansichtstypen Basis-, Projektions-, Hilfs- sowie Detailansicht beschrieben.

7.3.1

Die Multifunktionsleiste

Mit Hilfe der Multifunktionsleiste sind ab der Wildfire 5.0 Version zusammengehörige Befehle in Gruppen geordnet. Möchte man beispielsweise Bemaßungen zu einer Zeichnung hinzufügen oder diese editieren, muss zunächst in die Registerkarte Anmerkungen erstellen gewechselt werden.

Die im Folgenden verwenden Befehlssymbole sind in der jeweiligen Kategorien zu finden.

180

7 Zeichnungsableitung aus dem 3D-Modell

7.3.2

Basisansicht

Die erste Ansicht, die auf dem Blatt platziert wird, ist eine so genannte Basisansicht. Im Hinblick auf Projektions- und Hilfsansichten kann eine Basisansicht auch als Elternansicht betrachtet werden. Eigenschaften wie Orientierung, Maßstab oder Position auf dem Blatt sind frei anpassbar und haben direkten Einfluss auf die Eigenschaften der von ihr abgeleiteten Ansichten. Das Dialogfenster für die Einstellung der Optionen von Zeichnungsansichten ist in Abbildung 7-6 dargestellt. Es wird in dieser Form auch bei Projektions- und Hilfsansichten verwendet. Die umfangreichen Einstellungsoptionen dieser Ansichtstypen sind in verschiedene Kategorien unterteilt und im Laufe dieses Kapitels wird auf einen Teil dieser Optionen eingegangen. Die Basisansicht muss zunächst auf dem Blatt positioniert und dann orientiert werden. Dazu werden ähnlich wie beim Aufruf einer Skizze zwei geometrische Referenzen in der 3DAnsicht oder alternative Orientierungsoptionen wie vordefinierte 3D-Ansichten und Winkeleinstellungen genutzt. 1

3

2

Platzierung wählen

5

5

Alternative Orientierungsoptionen

Abbildung 7-6: Erzeugung einer Basisansicht Die verdeckten Kanten werden hier aufgrund der in Tabelle 7-1 genannten Konfigurationsoption model_display_for_new_views automatisch ausgeblendet. Die Darstellungsart der jeweiligen Ansicht kann jederzeit über das Dialogfenster Zeichnungsansicht (Doppelklick auf Ansicht) geändert werden. In Abbildung 7-7 sind grafisch einige Einstellungsmöglichkeiten verdeutlicht. Die Option Darstellungsstil regelt den Linienstil der verdeckten Kanten (voll, verdeckt, nicht sichtbar) und die Schattierung der Ansicht (schattiert, nicht schattiert). Der Linienstil tangentialer Kanten wird über die Einstellung Tangentiale-Kanten-Darstellungsstil gesteuert. Des Weiteren können in dieser Ansichtskategorie Angaben zu der Sichtbarkeit von Sammelflächen-Schnittkanten, Skelettmodellen, Schweißkonstruktion-Querschnitten und Farben vorgenommen werden. Erzeugte Ansichten können bei Bedarf durch Drag&Drop beliebig verschoben werden. Dazu ggf. die Sperrung aufheben (mit rechter Maustaste auf die Ansicht klicken und kurzzeitig gedrückt halten Ÿ Ansichtsbewegung sperren Haken entfernen).

7.3 Erzeugung von Modellansichten

181

Sichtbare Kanten

tangentiale Kanten ausgeblendet

Drahtmodell tangentiale Kanten eingeblendet

Verdeckte Kanten

Abbildung 7-7: Anpassung der Ansichtsdarstellung Der globale Maßstab einer Zeichnung wird von Pro/E anhand der Modellabmaße vorgegeben und ist in der linken unteren Ecke des Arbeitsbereichs eingeblendet. Durch Anwahl des Maßstabs (Doppelklick) kann dieser jederzeit geändert werden. Der globale Maßstab kann durch lokale Maßstäbe der jeweiligen Ansichten überlagert werden. Die Zuweisung eines lokalen Maßstabs erfolgt im Zeichnungsansicht-Dialogfenster in der gleichnamigen Kategorie. Projektions- und Hilfsansichten erben den Maßstab ihrer Basisansicht.

7.3.3

Projektions- und Hilfsansichten

Aus vorhandenen Ansichten lassen sich weitere Parallelprojektionen ableiten. Die beiden Ansichtsarten Projektionsansicht und Hilfsansicht unterscheiden sich in ihren Projektionskanälen (Abbildung 7-8). Projektionsansichten existieren nur in einem horizontalen oder vertikalen Projektionskanal. Hilfsansichten existieren in Projektionskanälen senkrecht zu beliebig gewählten Referenzen der Elternansicht. Der Maßstab beider Projektionstypen ist abhängig von der Elternansicht und kann somit nicht geändert werden. Bei mehreren zur Verfügung stehenden Ansichten ist vor Platzierung der Projektion die entsprechende Elternansicht zu selektieren.

Hilfsansichten (Projektion senkrecht zu einer Fläche)

Projektionsansichten (Parallelprojektion)

horizontaler Projektionskanal

alternativer Projektionskanal

alternativer Projektionskanal

vertikaler Projektionskanal

Abbildung 7-8: Unterschiede zwischen Projektions- und Hilfsansichten Im Folgenden soll zunächst für die Zeichnung des Bauteils Backe die linke Seitenansicht erzeugt werden (Abbildung 7-9).

182

7 Zeichnungsableitung aus dem 3D-Modell

Platzierung wählen

Abbildung 7-9: Erzeugung einer Projektionsansicht In Abbildung 7-10 wird eine Ansicht mit einer schrägen Projektionsrichtung eingefügt. Die Ansicht wird senkrecht zu der gewählten Bauteilkante, Referenzlinie bzw. -ebene aus der Elternansicht abgeleitet und entlang des so entstehenden Projektionskanals platziert. Projektionsrichtung 1

Referenz wählen

2

Platzierung entlang des Projektionskanals wählen

Abbildung 7-10: Schräge Projektionsrichtung Sowohl Projektions- als auch Hilfsansichten können standardmäßig nur in ihren Projektionskanälen bewegt werden. Sollte es aus Platzgründen notwendig sein, diese Anordnung zu umgehen, kann der Bezug zur Elternansicht im Dialogfenster der Zeichnungsansicht unter der Kategorie Ausrichtung durch Deaktivierung der Option An anderer Ansicht ausrichten aufgehoben werden.

7.3.4

Schnittdarstellungen

Bereits in die Zeichnung integrierte Ansichten können in Schnittdarstellungen umgewandelt werden. Bei der Einstellung einer Schnittansicht hat man die Wahl zwischen 2D-Querschnitt, 3D-Querschnitt und Darstellung einzelner Teileflächen. Letztere Option ist selbst beschreibend. Die Option 3D-Querschnitt ermöglicht die Einstellung einer Schnittansicht auf Basis einer so genannten Bauteil-Zone. Zonen werden vorwiegend in großen, unübersichtlichen Modellen genutzt, um diese zu strukturieren und damit übersichtlicher zu machen. Diese Methode wird an dieser Stelle nicht weiter erläutert. Das Erzeugen von 2D-Querschnitten im 3DModell ist im Kapitel 2 beschrieben. Nachfolgend soll zunächst beschrieben werden, wie Querschnitte im Zeichnungsmodus definiert werden können.

7.3 Erzeugung von Modellansichten

183

Die Zuweisung eines Schnittes zur Projektionsansicht erfolgt über das ZeichnungsansichtDialogfenster der Projektion (öffnen durch Doppelklick). Hier ist in der Kategorie Schnitte die Option 2D-Querschnitt zu wählen. Neue Schnittansichten werden generell über das Plus-Icon eingestellt, auch wenn sie bereits im 3D-Modell vorhanden sind. Als Schnittreferenz für den neu zu erzeugenden Schnitt wird im Beispiel eine Bezugsebene der Hauptansicht gewählt. Sollen zusätzlich die Schnittpfeile in der Referenzansicht eingeblendet werden, ist dieser Verweis im entsprechenden Feld zu hinterlegen (Abbildung 7-11). Menü-Manager Ÿ Ebene Ÿ Auswahl

A

Menü-Manager Ÿ Planar Ÿ Einzeln Ÿ Fertig

3 2

4 5

6

DTM

7

1 A

9

8

Abbildung 7-11: Erzeugung einer Schnittdarstellung

A

Standardmäßig wird nach Auswahl eines definierten Schnittes für den Schnittbereich die Option Vollschnitt und für die Modellkanten-Sichtbarkeit Gesamt gewählt. Letztere Voreinstellung gewährleistet, dass die sichtbaren Modellkanten, die sich durch die Projektion ergeben, in der Ansicht angezeigt werden. Soll lediglich der geschnittene Bereich dargestellt werden, ist die Option Bereich zu aktivieren. Abweichend vom Vollschnitt können auch Halbschnitte, lokale Schnitte (Teilschnitte) oder Vollschnitte mit zusätzlichen lokalen Ausschnitten dargestellt werden. Als Referenzen sind dann zusätzlich Angaben zu Referenzebenen, Ansichtsmittelpunkten und Begrenzungssplines zu treffen (vgl. Kapitel 7.3.6). Am Beispiel des Bauteils „Deckel_2“ gibt Abbildung 7-12 eine Übersicht über die verschiedenen Möglichkeiten. Hier wird davon ausgegangen, dass der Schnitt bereits im 3D-Modell erzeugt wurde. Wird der Config.pro Eintrag show_total_unfold_seam auf den Wert no gesetzt, wird die Schnittfuge nicht als Körperkante in den Schnitt übernommen (normgerecht). Baugruppenteile, die nicht zu schneiden sind, können vom Schnitt ausgenommen werden: auf Schraffur ž MENÜ-MANAGER Ÿ Ausschließen

184

7 Zeichnungsableitung aus dem 3D-Modell

ModellkantenSichtbarkeit: Bereich

ModellkantenSichtbarkeit: Gesamt

Halbschnitt

Vollschnitt mit lokalem Schnitt

Lokaler Schnitt

Abbildung 7-12: alternative Schnittdarstellungen Bei Pro/E wird prinzipiell zwischen ebenen Schnitten und Schnitten, die nicht in einer Ebene verlaufen, unterschieden. Bei Letzteren, den sog. Stufenschnitten, besteht zusätzlich die Möglichkeit, diese abweichend von der dominanten Projektionsrichtung derart auszurichten, dass die wahre Schnittfläche dargestellt wird. Dies erfolgt im Schnittbereich über die Option Vollschnitt (ausgerichtet) und anschließender Wahl der Ausrichtungsachse. Der Unterschied zwischen beiden Darstellungen ist in Abbildung 7-13 verdeutlicht. Die Anzeige des Schnittverlaufes inklusive der Pfeildarstellung, wie sie in den obigen beiden Abbildungen gezeigt ist, erfolgt durch die Angabe der entsprechenden Referenzansicht in der Option Pfeilanzeige jedes Schnittes. Über den Menü-Manager der Schraffur (Doppelklick auf Schraffur) lässt sich die Schraffur anpassen. Es lassen sich Abstand, Winkel oder Stil der Schraffurlinien ändern. Auch das Unterdrücken von Schraffuren, wie es bei Schnittdarstellung von Baugruppen benötigt wird, ist über dieses Menü möglich.

Abbildung 7-13: Stufenschnitt mit verschiedenen Abwicklungsoptionen

7.3 Erzeugung von Modellansichten

7.3.5

185

Detailansichten

Zur Verdeutlichung von Details einer Ansicht können diese vergrößert dargestellt werden. Zur Ableitung der Detailansicht benötigt das System eine geometrische Referenz auf der Elternansicht (Mittelpunkt) und eine grobe Abgrenzung des Detailbereichs, die durch einen zu skizzierenden Spline definiert wird. Dieser Spline wird automatisch geschlossen und darf sich selber nicht schneiden. Danach kann die neue Detailansicht auf dem Zeichnungsblatt positioniert werden (Abbildung 7-14). Über das Zeichnungsansicht-Dialogfenster der Detailansicht kann diese anschließend umdefiniert werden. Hier sind Änderungen bezüglich des Namens, des Referenzpunktes, des Splineverlaufs und des Berandungsverlaufs auf der Elternansicht möglich (Abbildung 7-15). Der voreingestellte Vergrößerungsmaßstab kann in der gleichnamigen Kategorie angepasst werden.

1

Element einer vorhandenen Ansicht wählen, um Mittelpunkt festzulegen

2 3

Spline skizzieren, um Umriss zu definieren (mit mittlerer Maustaste abschließen)

4

Ansicht platzieren

Abbildung 7-14: Erzeugen einer Detailansicht

B

B 4:1

Abbildung 7-15: Anpassen einer Detailansicht

7.3.6

Halbe Ansicht, Bruchansicht, Teilansicht

In einigen Fällen ist die vollständige Darstellung einer Ansicht nicht unbedingt nötig. Beispielsweise genügt bei symmetrischen Bauteilen unter Umständen die Darstellung einer Ansichtshälfte oder lange Profilstähle müssen nur auszugsweise dargestellt werden. In Abhängigkeit vom gewählten Ansichtstyp erlaubt das System deshalb als Alternative zur Vollen Ansicht

186

7 Zeichnungsableitung aus dem 3D-Modell

auch die Einstellung Halber Ansichten, Teil- oder Bruchansichten. Diesbezügliche Anpassungen lassen sich in der Kategorie Sichtbarer Bereich des Zeichnungsansicht-Dialogfensters vornehmen, die dazu notwendigen Referenzangaben sind in Abbildung 7-16 verdeutlicht.

Volle Ansicht

Halbe Ansicht

Teilansicht

Bruchansicht

Abbildung 7-16: Einstellung des sichtbaren Bereichs einer Ansicht

7.3.7

3D-Ansichten

Das Einfügen räumlicher Ansichten in die Zeichnung erfolgt ebenfalls über die Option Basisansicht. Standard-Parallelprojektionen können unter Vorgabeorientierung eingestellt werden.

7.3.8

Baugruppen-, Explosionsdarstellungen

Die Zeichnungserstellung für Baugruppen geschieht im Wesentlichen wie die für Einzelteile. Als Referenzmodell für die Zeichnung ist lediglich die gewünschte Baugruppe zu wählen. Die Vorgehensweise zum Hinzufügen und Aktivieren zusätzlicher Referenzmodelle wurde bereits in Kapitel 7.2.3 erläutert. Zur Komplettierung der Baugruppenzeichnung mit einer Stückliste werden in Kapitel 7.5.3 einige Hinweise gegeben. Wenn eine Baugruppe als Referenzmodell für die Zeichnungsableitung gewählt ist, besteht die Möglichkeit in der Kategorie Ansichtszustände im Zeichnungsansicht-Dialogfenster Explosionsansichten und vereinfachte Darstellung der Baugruppe einzustellen (Abbildung 7-17). Die dafür notwendigen vereinfachten Darstellungen (um z. B. einzelne Bauteile einer Baugruppe auszublenden) und Explosionsansichten werden am einfachsten im Ansichtsmanager des 3DModells eingestellt und im Zeichnungsmodus aufgerufen. Das Erstellen von Explosionsansichten ist im Kapitel 2 erläutert

7.3 Erzeugung von Modellansichten

187

Explosionsansicht

Vereinfachte Darstellung

Abbildung 7-17: Änderung des Ansichtszustands

7.3.9

Ergänzende Geometrieelemente

In einigen Fällen ist es notwendig, die Ansichten durch zusätzliche Geometrieelemente zu ergänzen. Die dazu zur Verfügung stehenden Funktionen sind weitestgehend aus der Skizzierumgebung bekannt. Wenn die neu erstellten Skizzenelemente von einer Ansicht abhängig gemacht werden sollen, um beispielsweise beim Verschieben der Ansicht ebenfalls die Position zu ändern, bietet sich die Parametrische Skizze an. Das Beispiel in Abbildung 7-18 zeigt, wie die vereinfachte Darstellung eines Kugellagers erfolgen kann. Vorbereitend wurde in der Schnittdarstellung die Schraffur unterdrückt.

1

4

2

3

Gewünschte Ansichtsreferenzen wählen

Abbildung 7-18: Skizzieren ergänzender Geometrieelemente

Kreuz skizzieren

188

7 Zeichnungsableitung aus dem 3D-Modell

7.4 Bemaßungen

gesteuerte

Bemaßung

Bemaßung

bidirektionale Assoziativität

unidirektionale Assoziativität

Wegnehmen/Löschen entfernt Bemaßungen

Löschen/ Ausblenden

steuernde

Erzeugen

Da sämtliche geometrischen Maße der Ansichten mit dem 3D-Modell in Verbindung stehen, werden die Bemaßungen in der Zeichnung abgeleitet und nicht neu erzeugt. Diese sogenannte Assoziativität kann in Pro/E bidirektional oder und unidirektional sein (Abbildung 7-19).

Abbildung 7-19: unterschiedliche Bemaßungskonzepte Bemaßungen mit bidirektionaler Assoziativität sind solche, die über das Menü Modellanmerkungen zeigen eingeblendet werden können. Sie sind aktiv mit den im Modell vorliegenden Geometrieparametern verknüpft, die während der Erzeugung von Konstruktionselementen entstehen (z. B. Skizzen-, Extrusionsparameter). Im Hinblick auf die Zeichnungsableitung kann eine besondere Beachtung der Parameterwahl bei der Modellierung also durchaus sinnvoll sein (beispielsweise Durchmesser- anstelle von Radiusbemaßung im Skizzierer). Durch die aktive Verknüpfung wird nicht nur die Zeichnungsansicht von der Form des Modells bestimmt, sondern die Bemaßung in der Zeichnungsansicht kann auch die Form des Modells verändern (Bidirektionalität). Aus diesem Grund wird diese Art der Bemaßung auch als steuernde Bemaßung bezeichnet. In der Regel reichen steuernde Bemaßungen zur vollständigen Beschreibung einer technischen Zeichnung nicht aus. Aus diesem Grund können zusätzliche Bemaßungen mit neuen Referenzen über das entsprechende Icon erzeugt werden. Die Vorgehensweise entspricht der Bemaßungsplatzierung im Skizzierer. Zwischen diesen Bemaßungen und den Parametern im Modell besteht eine unidirektionale Assoziativität. Änderungen im Modell haben direkten Einfluss auf die Maßangaben in der Zeichnung, die Maßangaben können aber nicht geändert werden und somit nicht das Modell steuern. Deshalb wird diese Bemaßung auch gesteuerte Bemaßung genannt. Über das Menü Modellanmerkungen zeigen (Abbildung 7-20) lassen sich weitere Informationen und Elemente aus dem Modell, wie z. B. Achsen oder erzeugte Notizen, einblenden. Dabei können die Elemente durch einstellen des Typs bei Bedarf gefiltert werden.

7.4 Bemaßungen

189 Geometrische Toleranzen

Bemaßungen

Notizen

Bezugselemente: Achsen / Mittellinien Ebenen etc.

Oberflächensymbole In diesem Bereich werden die jeweiligen zur Verfügung stehenden Elemente aufgeführt und können durch Setzen des Hakens ausgewählt werden. Durch Zuweisen oder OK wird die Auswahl in die Zeichnung übernommen. Anschließend können die Elemente per „Drag and Drop“ verschoben werden.

Symbole

Abbildung 7-20: Dialogfenster Modellanmerkungen zeigen In Abbildung 7-21 sind exemplarisch einige hilfreiche Bemaßungs-Anpassungen vorgenommen worden.

Element in Ansicht bewegen Ansicht wählen

Pfeile umschalten Unterbrechung einfügen

Abbildung 7-21: Teilezeichnung mit möglichen Anpassungen

190

7 Zeichnungsableitung aus dem 3D-Modell

Sämtliche Bemaßungen, Angaben und Notizen lassen sich per Drag&Drop beliebig auf dem Zeichnungsblatt platzieren. Manchmal ist es allerdings einfacher, die Anordnung dem System zu überlassen. Abbildung 7-22 zeigt eine mögliche Vorgehensweise, als Anordnungsreferenz können Körperkante oder Ansichtsumrisslinien eingestellt werden. Unter dem Reiter Kosmetik lassen sich zusätzliche Einstellungen vornehmen. Um Bemaßungen in bestimmten Abständen von der Zeichnungsansicht zu platzieren, lassen sich alternativ mit dem gleichnamigen Befehl Fanglinien erzeugen, an denen die Bemaßung dann manuell ausgerichtet werden kann.

3

STRG

2

6 1

4

10

5

7

7

Abbildung 7-22: Automatisches Anordnen von Bemaßungen

Format

Die Bemaßungstexte lassen sich im Eigenschaftenmenü, das sich durch einen Doppelklick auf die entsprechende Bemaßung öffnet, anpassen. In dem in Abbildung 7-23 dargestellten Beispiels, soll der Durchmesserbemaßung eine ISO-Toleranz angefügt werden. Dazu ist als Suffix der Text „@+H6“ einzutragen („@+“ bewirkt das Hochstellen).

Abbildung 7-23: Änderung der Bemaßungseigenschaften

@ D S O + -

Option Numerischer Wert Symbolischer Wert Wert ausblenden Hochgestellt Tiefgestellt

7.5 Ergänzende Angaben

191

7.5 Ergänzende Angaben Festlegungen zur Oberflächengüte und zu geometrischen Toleranzen, die bereits für das 3D-Modell getroffen wurden, lassen sich wie Bemaßungen über das Modellanmerkungen zeigen-Menü einfügen und manipulieren (siehe Abbildung 7-20). In den folgenden Abschnitten soll die manuelle Vorgehensweise im Zeichnungsmodus erläutert werden.

7.5.1

Oberflächenangaben und Kantensymbole

In Pro/ENGINEER steht bereits eine kleine Auswahl an entsprechenden Symbolen zur Verfügung. Die folgende Funktion bietet die Möglichkeit, diese auf der Zeichnung zu platzieren oder neue Symbolbibliotheken zu erstellen, sodass eigene, normgerechte Symbole verwendet werden können. ž ANGEPASSTES ZEICHNUNGSSYMBOL Ist bereits eine normgerechte Symbolbibliothek vorhanden, kann diese über den gleichen Befehl geladen werden. Legt man einmalig den Standardpfad zum Verzeichnis mit dem config.pro-Eintrag pro_palette_dir fest, ist beim Einfügen die gewünschte Bibliothek bereits geladen. Die jeweilige Vorgehensweise um die Symbole in die Zeichnung zu integrieren erfolgt dialoggesteuert und wird an dieser Stelle nicht detailliert erläutert. In Abbildung 7-24 wurde ein Symbol mit Auf Element und anschließender Wahl der Bezugskante platziert. Für das andere wurden die Optionen mit Hinweislinien, auf Element und Pfeilspitze genutzt. Die erste Option erlaubt das Auswählen mehrerer Bearbeitungsflächen. Gegebenenfalls muss für eine genauere Platzierung der Ursprung des Symbols im Menü angepasst werden. Mit dem Platzierungstyp Frei können Oberflächenangaben beliebig positioniert werden. Platzierung: Auf Element und Winkel Platzierung: mit Hinweislinien

Abbildung 7-24: Positionierung der Oberflächenzeichen

7.5.2

Form- und Lagetoleranzen

Mit den Funktionen der Geometrischen Toleranz stehen die meisten Symbole für die normgerechte Zeichnungserstellung bereit. Auch hier sollte man sich im Vorhinein überlegen, ob man bereits im 3D-Modell die geometrischen Toleranzen definiert und diese dann über das Modellanmerkungen zeigen-Menü einblendet oder erst im Zeichnungsmodus toleriert.

192

7 Zeichnungsableitung aus dem 3D-Modell

Das Hinzufügen von Tolerierungen im Zeichnungsmodus soll am folgenden Beispiel (Abbildung 7-25) gezeigt werden. Sicherzustellen ist eine Parallelität der Bohrungsachse zur Grundfläche.

Abbildung 7-25: Teilezeichnung mit Lagetoleranz Vor dem Einfügen von geometrischen Toleranzen müssen für einige Optionen Bezüge erzeugt werden. Dies kann ebenfalls wahlweise im 3D-Modell oder im Zeichnungsmodus erfolgen. Für das dargestellte Beispiel soll eine Bezugsebene „A“ im Zeichnungsmodus neu hinzugefügt werden (Abbildung 7-26). Im Anschluss daran kann das Symbol per Drag&Drop beliebig verschoben werden.

5 3 1

2

A

4

7

6

Abbildung 7-26: Erstellen von Bezügen Nach Erstellung der Bezugssymbole beginnt die eigentliche Erzeugung der Toleranzen. Auf der linken Seite des Dialogfensters (in Abbildung 7-27) ist das Symbol der zu tolerierenden Eigenschaft (z. B. Rundheit, Parallelität, Gesamtlauf) zu wählen. Der Typ der ReferenzGeometrie wird entsprechend der Eigenschaft vorselektiert und ist vor der Angabe des Platzierungstyps festzulegen. Die Bezugsreferenz ist auf der zweiten Registerkarte festzulegen. Hier kann wahlweise aus einer Liste bereits vorhandener Referenzen gewählt oder eine angezeigte Referenz auf der Zeichnung ausgewählt werden. Der Toleranzwert selbst ist auf der dritten Registerkarte einzutragen. Zusätzliche Angaben bezüglich der Materialbedingungen von Bezug und Toleranzwert (Registerkarte 2 und 3) sowie weitere Symbole und Modifikationen (Registerkarte 4) komplettieren die Einstellung der geometrischen Toleranz.

7.5 Ergänzende Angaben

193

3 Achse

1

5 Senkrechte Hinweislinie

4 7 ablegen 8

2

10

6 11

0.01

9

A

12

Abbildung 7-27: Erzeugung von geometrischen Toleranzen

7.5.3

Notizen und Tabellen

Hinweistexte lassen sich wie folgt in die Zeichnung integrieren:

ž MENÜ-MANAGER Ÿ Notiz anlegen Ÿ

an Position Ÿ Text eingeben Ÿ 2x

Im Menü-Manager lassen sich Optionen einstellen, um Notizen mit Hinweislinien zu versehen, die Textrichtung zu ändern oder Texte aus einer *.txt-Datei zu übernehmen. Ist der Hinweistext angelegt, kann er mit Doppelkick jederzeit geändert werden. Soll im Hinweistext der Wert eines Parameters angezeigt werden, muss vor dem Namen des Parameters das Schlüsselsymbol „&“ eingegeben werden. Tabelle 7-2 zeigt eine kleine Auswahl nützlicher Parameter. Tabelle 7-2: Systemparameter (Auswahl) Parametername &pro_mp_mass &model_name &scale &format ¤t_sheet &total_sheets &todays_date

Beschreibung zeigt den Massenwert an zeigt den Modellnamen an zeigt den Maßstab der Zeichnung an zeigt die Formatgröße an (bspw. A4) zeigt die aktuelle Seitennummer an zeigt die vollständige Anzahl der Seiten einer Zeichnungsdatei an zeigt aktuelles Datum an (im Format %dd%mm%yy)

194

7 Zeichnungsableitung aus dem 3D-Modell

Zur Erzeugung von Stücklisten stehen zwei Möglichkeiten zur Verfügung: Manuelle Stückliste, jede Zeile der Stückliste muss eigenständig vom Anwender mit Inhalt gefüllt werden. Gleiches gilt für die Positionsnummern, es besteht also keine Verbindung zwischen der Baugruppe und dem Inhalt der Stückliste. Automatische Stückliste, zur Erzeugung automatischer Stücklisten werden Baugruppen und Teileparameter verwendet, sodass die Zeilen der Stückliste automatisch gefüllt werden. Die Positionsnummern lassen sich daraufhin in der gewünschten Ansicht eingeblendet. Die Erstellung beider Stücklistentabellen erfolgt mit dem Befehl Tabelle, die Automatisierung wird dann mit dem Befehl WiederholBereich ergänzt. Ist die gewünschte Tabelle erstellt, kann diese in einer Datei gespeichert werden und steht für weitere Zeichnungen zur Verfügung. Zur Generierung eigener Tabellen sei an auf die Online-Hilfe von Pro/ENGINEER verwiesen. Ist eine Baugruppe als aktuelles Modell eingestellt, erfolgt das Einfügen einer automatischen Stücklistentabelle wie folgt: Ÿ Datei *.tbl wählen Ÿ

Einfügeposition festlegen

Das Hinzufügen von Positionsnummern zeigt Abbildung 7-28:

ž MENÜ-MANAGER Ÿ Bereich einstellen Ÿ Einfach Auf autom. Stückliste

ž MENÜ-MANAGER Ÿ Ballon erzeugen Ÿ Nach Ansicht Auf Ansicht Ÿ Fertig

Abbildung 7-28: Hinzufügen von Stücklistenballons

Positionsnummern selektieren und an gewünschte Position verschieben. Einstellungen im MENÜ-MANAGER lassen Änderungen des Darstellungsstils zu. Zum Ordnen der Symbole:

195

8 Arbeitstechniken zur Produktoptimierung 8.1 Arbeit mit Partialmodellen am Beispiel eines Gussteiles Die Produktdefinition von Gussbauteilen kann in Abhängigkeit des eingeflossenen Know-hows aus der Gießereitechnik (z. B. der beauftragten Gießerei) stark im Grad ihrer Detaillierung variieren. Angefangen bei der Verwendung der reinen Fertigteilgeometrie, aus der der Gießer selbst die erforderliche Rohteilgeometrie erstellt, über die fertigungsnahe Definition des Rohteils bis hin zur Spezifikation des gesamten Gießprozesses. 3D-CAD-Gussmodelle bilden die Grundlage für den modernen Informationsaustausch zwischen der Konstruktion, dem Modellbau und der Gießerei. Neben Machbarkeitsbewertungen, der CAM-Kopplung für die Modellschreinerei und der Angebotserstellung dient die CADModellierung von Gussbauteilen vor allem dazu, den Konstrukteur bei der Lösung der immer komplexer werdenden Aufgaben zu unterstützen. In Abhängigkeit der Komplexität eines neu zu entwickelnden Gussbauteils kann die Erzeugung der 3D-Modelle der Produktdefinition direkt erfolgen oder durch die Vorschaltung eines Konzeptmodells unterstützt werden.

Aussenteil

Rohteil

Skelett

Innenteil

Abbildung 8-1: Entstehung des Rohteils in der Gussbaugruppe

Rohteil

196

8.1.1

8 Arbeitstechniken zur Produktoptimierung

Definition einer Gussbaugruppe

Bereits im Kapitel 3 wurden Möglichkeiten aufgezeigt, Abhängigkeiten zwischen Bauteilmodellen modellintern zu verankern. Nachfolgend wird ein fiktives Baugruppenmodell (Abbildung 8-1) genutzt, das aus einem Skelettmodell, einem oder mehreren Innenteilen (Kernen), einem Außenteil und dem herzustellenden Rohteil besteht, das dann weiter bis zum Fertigteilstatus bearbeitet werden kann (Fertigteil). Das Skelettmodell sollte dabei alle relevanten Bezugselemente (Achsen, Ebenen, Bezugskurven und Punkte) enthalten sowie grundlegende formgebende Flächen, die zur Erzeugung der Innen-, Außen- und Rohteile verwendet werden können. Das Außenteil bildet die Außengeometrie des Rohteils ab. Ein oder mehrere Innenteile repräsentieren die Hohlräume. Für das Skelettmodell wird das bereits vorhandene Flächenmodell Kruemmer_2 verwendet, dessen Modellierung in Kapitel 5 beschrieben ist. Die anderen Komponenten der „Gussbaugruppe“ bestehen zunächst aus leeren Standardteilen (Abbildung 8-2), die jeweils mit der Einbaubedingung „Koordinatensystem“ in der angegebenen Reihenfolge in die Gussbaugruppe eingebaut werden.

Baugruppe erzeugen Name: GUSSBAUGRUPPE Skelettmodell erzeugen Ÿ Name: KRUEMMER_SKELETT Ÿ Aus vorhandenen kopieren Ÿ Auswahl(KRUEMMER_2) Ÿ OK 4x Teil mit Standardbezügen erzeugen (Innenteil, Aussenteil, Rohteil, Fertigteil) Ÿ KSys ausrichten Ÿ Auswahl (ASM_DEF_CSYS)

Abbildung 8-2: Aufbau der Baugruppenstruktur

8.1.2

Anpassung des Skelettmodells

Anhand der im Modell bereits vorhanden Innenfläche kann eine erste Schrägenprüfung durchgeführt werden, um die spätere Ausformbarkeit sicher zu stellen (Abbildung 8-3). Im Menüfenster Schräge muss neben der zu überprüfenden Geometrie der Schrägenwinkel sowie die Öffnungsrichtung angegeben werden, zu der entformt wird. In diesem Fall dient die Skizzierebene der Leitkurve als Öffnungsrichtung bei einem Schrägenwinkel von 1°. Die Ausformbarkeit lässt sich optisch anhand der Einfärbungen der Fläche beurteilen. Hier sollte eine Seite der Fläche vollständig blau und die andere vollständig rosa gefärbt sein. Stellenweise eingefärbte Bereiche deuten auf Hinterschnitte hin, die, falls sie geometrisch nicht vermieden werden können, mit entsprechenden Formtechniken behandelt werden müssen. Die Überprüfung der Ausformbarkeit zeigt, dass die Innenfläche im Bereich des Freigangs nicht aushebbar ist (Schrägenwinkel zur Normalen der Teilungsebene von 0°). Um die Aus-

8.1 Arbeit mit Partialmodellen am Beispiel eines Gussteiles

197

formbarkeit weiterhin sicherzustellen, ist es notwendig diesen Bereich mit zusätzlichen Schrägen zu versehen. Öffnen (KRUEMMER_SKELETT)   Analyse Ÿ Geometrie Ÿ Schräge

Abbildung 8-3: Schrägenanalyse Dazu kann im Falle zylindrischer und planarer Flächen das Schrägen-Tool genutzt werden (Abbildung 8-4). Durch die eingefügte Schräge wird die Innenfläche wieder ausformbar, was leicht anhand einer erneuten Schrägenprüfung erkennbar ist. Die entstehenden Kanten zwischen dem geschrägten Freigang und dem Rest der Innenfläche werden anschließend gießereiprozessgerecht verrundet.

Ÿ Auswahl (Kante) Ÿ Radius: 8 Ÿ

Abbildung 8-4: Anbringen einer Flächenschräge und Verrundung

198

8 Arbeitstechniken zur Produktoptimierung

Abschließend wird im Skelettmodell die Außenfläche definiert und zwar als Versatzfläche von der Innenfläche um den Betrag der Wanddicke von 7 mm (Abbildung 8-5). Ÿ Auswahl (Sammelfläche Innenfläche)   Editieren Ÿ Versatz

Ÿ

Ÿ Wert: 7 Ÿ Option (senkrecht zu Fläche) Ÿ

Abbildung 8-5: Erzeugung der Außenfläche durch senkrechten Versatz

8.1.3

Ableitung der Innen- und Außenteile

Aufbauend auf dem Skelettmodell werden nun das Innen- und das Außenteil modelliert. Die notwendigen Referenzen werden mittels Kopie-Geometrien (siehe auch Kapitel 3) übergeben. In der geöffneten Gussbaugruppe wird zunächst das Innenteil aktiviert und ein KopieGeometrie-Feature mit der Innenfläche aus dem Skelett als Flächenreferenz im Baugruppenkontext eingefügt. Zusätzlich zu dieser Sammelfläche wird als Referenz die Ebene an den Anschlüssen A2 und B2 (Ebene_A2 und Ebene_B2) gewählt. (Abbildung 8-6). Auf gleiche Weise wird die Skelett-Außenfläche und Ebene_A2 / Ebene_B2 in das Außenteil kopiert.

8.1 Arbeit mit Partialmodellen am Beispiel eines Gussteiles

199

Öffnen (GUSSBAUGRUPPE) Auswahl (Komponente INNENTEIL) Ÿ Aktivieren   Einfügen Ÿ Gemeinsam benutzte Daten Ÿ Kopie-Geometrie

Auswahl (Sammelfläche) Auswahl (Bezugsebene)

deaktivieren

Auswahl (Komponente AUSSENTEIL) Ÿ Aktivieren...

Abbildung 8-6: Einfügen von Kopie-Geometrien In Abbildung 8-7 ist dargestellt, wie im Innenteil eine geschlossenen Sammelfläche und damit ein Körper erzeugt wird. Öffnen (INNENTEIL)

2x

  Einfügen Ÿ Profil, Option Fläch eŸ … Ÿ OK ŸAuswahl (Innen- und Deckelfläche)   Editieren Ÿ Verschmelzen (Richtung beachten) Ÿ OK

Deckelflächen Auswahl (verschmolzene Fläche)   Editieren Ÿ Verbundvolumen Ÿ OK

Abbildung 8-7: Erzeugen des Innenteilkörpers (Kern)

200

8 Arbeitstechniken zur Produktoptimierung

Am Außenteil werden Flansche nach Abbildung 8-8 angebracht und anschließend mit der Außenfläche zu einem Volumen verschmolzen. Die Ausformbarkeit an den Flanschflächen wird durch das Anbringen von Schrägen an den Flanschen gesichert und anschließend noch einmal mit der Schrägenanalyse überprüft. Abschließend werden die Kanten zwischen dem Rohr und den Flanschen großzügig verrundet.

2x   Einfügen Ÿ Profil, Option Volumen … OK

Öffnen (AUSSENTEIL)

Ebene_B2 110 14,00

2,00 ∅130

130

14+2 TIEF

R7,5

14+2 TIEF

Flansche

ŸAuswahl (Außenfläche)   Editieren Ÿ Verbundvolumen, Option:

Ÿ OK

ŸAuswahl (Flächen...)

ŸAuswahl (Kanten..) 2 zu schrägende Flächen

R10

4 zu schrägende Flächen

Abbildung 8-8: Erzeugen des Außenteilkörpers

8.1.4

Rohteildefinition

Auf dieser Basis kann nun das Rohteil als boolesche Differenz von Außen- und Innenteilgeometrie erzeugt werden. Dazu gibt es mehrere Möglichkeiten. Abbildung 8-9 zeigt wie über kopierte Bezugselemente und Flächengeometrien des Innen- und Außenteils das Rohteil erzeugt werden kann. Dabei wird über die Funktion Verbundvolumen auf Basis der Außenteilflächen ein Körper erstellt, von dem dann das aus den Innenteilflächen gebildete Verbundvolumen abgezogen wird. Es ist immer darauf zu achten, dass die gesamte Fläche mit allen Teilflächen gewählt wird. Alternativ dazu könnten auch gleich die bereits vorhandenen Volumina des Innen- und Außenteils genutzt werden, um das Rohteil zu erzeugen. Hier käme sowohl der Einsatz der Option Verbungs-KE (siehe Kapitel 3) oder auch der Materialschnitt im Baugruppenzusammenhang (siehe Kapitel 6) in Frage.

8.1 Arbeit mit Partialmodellen am Beispiel eines Gussteiles

201

Öffnen (GUSSBAUGRUPPE) Auswahl (Komponente Rohteil)   Editieren Ÿ Aktivieren   Einfügen Ÿ Gemeinsam benutzte Daten Ÿ Kopie-Geometrie (Körperflächen Aussenteil, Ebene_B2)… OK   Editieren Ÿ Verbundvolumen, Option Körper … OK   Einfügen Ÿ Gemeinsam benutzte Daten Ÿ Kopie-Geometrie (Körperflächen Innenteil)… OK   Editieren Ÿ Verbundvolumen, Option Schnitt … OK

Abbildung 8-9: Rohteilerzeugung

8.1.5

Gussteilbearbeitung

Im letzten Schritt wird das Fertigteil erstellt. Auch hier kann das Vererbungs-KE eingesetzt werden, um eine abhängige Kopie des Rohteils als Ausgangsbasis für die Gestaltung des Fertigteils zu haben. Bei komplexeren Bauteilgeometrien kann es jedoch mit Blick auf den benötigten Arbeitsspeicher günstiger sein, weiter mit kopierter Oberflächengeometrien zu arbeiten. In Abbildung 8-10 wird dazu bei aktiviertem Fertigteil eine Kopiegeometrie mit den Körperflächen des Rohteils eingefügt. Die für die Fertigbearbeitung benötigten Features sollen eigenständig gewählt werden und zu jedem Schritt Alternativen ausprobiert werden (z. B. kann statt einer Materialentfernung mit dem Feature Profil zur Bearbeitung der Flanschflächen auch die entsprechende Ebene (Ebene_B2) selektiert und die Verbundvolumenfunktion, Option Schnitt, genutzt werden). Bei der Bearbeitung sollte darauf geachtet werden, die Referenzen unabhängig von der Volumengeometrie zu wählen.

202

8 Arbeitstechniken zur Produktoptimierung

Öffnen (GUSSBAUGRUPPE) Auswahl (Komponente Fertigteil)   Editieren Ÿ Aktivieren   Einfügen Ÿ Gemeinsam benutzte Daten Ÿ Kopie-Geometrie (Körperfläche Rohteil, Ebene_B2)… OK Bearbeitung: 8 Durchgangsbohrungen ∅12 2 Materialentfernungen für die Dichtflächen 2 Fasen an den Austritten des Strömungskanals

∅12

100

∅12

∅110

80

Materialentfernung

Ebene_B2 Xz_Ebene Materialentfernung Abbildung 8-10: Erzeugen des Fertigteils

Fase 2x2

8.2 Toleranzanalyse

203

8.2 Toleranzanalyse Toleranzanalysen können mit Hilfe der Funktion Bemaßungsberandungen durchgeführt werden. Dem System müssen lediglich die Toleranzen der Funktionsmaße und die Information, welches Maß als Größt- oder Mindestmaß eingestellt werden soll, mitgeteilt werden. Die Bestimmung der Passung erfolgt dann mit Hilfe der Analysefunktionen. Weiterführende Analysen, unter Berücksichtigung von Wahrscheinlichkeiten wie sie im Qualitätsmanagement angewendet werden, können mit Hilfe der Toleranzstudie erfolgen. Dazu sei auf die Pro/ENGINEER Hilfe verwiesen.

8.2.1

Toleranzen zu Bemaßungen hinzufügen

Im Teile-, Baugruppen- und Zeichnungsmodus besteht die Möglichkeit, Bemaßungen mit Toleranzen zu versehen. Im Zeichnungsmodus kann die Bemaßung direkt gewählt werden. dann

auf Bemaßung Ÿ Eigenschaften… Ÿ Toleranz Ÿ obere/untere Toleranz festlegen

Im Teile und Baugruppenmodus müssen die Bemaßungen erst sichtbar gemacht werden: Auf Feature im Modellbaum Ÿ Editieren Ÿ Maße werden angezeigt

Um globale Toleranzen für alle Maße festzulegen, können wie folgt Allgemeintoleranzen eingestellt werden:   Datei Ÿ Eigenschaften ž MODELLEIGENSCHAFTEN Ÿ KEs und Geometrie Ÿ Toleranz Ÿ ändern ž MENÜ-MANAGER Ÿ ISO/DIN Ÿ Fertig/Zurück

Bei Einstellung ISO/DIN wird automatisch für jedes Maß die Toleranz nach ISO 2768 festgelegt. Unter „Modellklasse“ kann zwischen fein, mittel, grob unterschieden werden. Mit „TolerTabelle“ kann eine eigene Toleranztabelle hinterlegt werden.

Hinweis: Es bietet sich an, diese Einstellung einmalig in den Vorlagendateien zu ändern.

204

8 Arbeitstechniken zur Produktoptimierung

8.2.2

Toleranzanalyse durchführen

In diesem Beispiel wird eine Lagerungssituation hinsichtlich Maximal- und Minimal-Spiel untersucht. Pro/ENGINEER bietet die Möglichkeit, die vorher eingestellten Bemaßungstoleranzen im Modell sichtbar zu machen. Voraussetzung für die Untersuchung einer Baugruppe ist, dass die Einzelteile geeignet referenziert wurden und entsprechend der Längenänderungen anderer Einzelteile ihre Position ändern können. Im folgenden Beispiel ist die linke Seitenfläche des linken Kugellagers auf Wellenabsatz referenziert, die linke Seitenfläche des Distanzringes auf die rechte Seitenfläche des linken Kugellagers. Die linke Seite des rechten Kugellagers fällt dann mit der rechten Seite des Distanzringes zusammen. Der Sicherungsring muss dann mit der rechten Seitenfläche auf die rechte innere Nutseite referenziert werden. Sind die Toleranzen der Funktionsmaße festgelegt, kann mit der Vorgehensweise gemäß Abbildung 8-11 begonnen werden.   Analyse (Baugruppenmodus) Ÿ Bemaßungsberandungen ž MENÜ-MANAGER Ÿ Obergrenze

ž MENÜ-MANAGER Ÿ Untergrenze

Auswahl aller Teile, deren Bemaßung als Größtmaß angezeigt werden soll. Bemaßungen werden angezeigt

Auswahl aller Teile, deren Bemaßung als Mindestmaß angezeigt werden soll. Bemaßungen werden angezeigt

+ STRG zur Selektion aller Maße die als Größtmaß angezeigt werden sollen

+ STRG zur Selektion aller Maße die als Mindestmaß angezeigt werden sollen

Abbildung 8-11: Toleranzen im Modell darstellen Jetzt sollte das Größtspiel der Passung sichtbar sein und kann mit Hilfe der Analysefunktionen gemessen werden. Zur Bestimmung des Kleinstspiels wird analog vorgegangen.

8.3 Geometrieoptimierung

205

8.3 Geometrieoptimierung Optimierungsstudien erlauben dem System das Berechnen von Bemaßungswerten, welche die Anforderungen der vorher festgelegten benutzerdefinierten Bedingungen erfüllen. So kann beispielsweise für einen Körper bei konstantem Volumen die Oberfläche minimiert werden. Um eine Geometrieoptimierung durchführen zu können, ist eine vorherige Berechnung der notwendigen Parameter erforderlich. Diese können mit Hilfe eines Analyse-Features ermittelt werden. Ein Analyse-Feature ist ein Bezugs-Feature, welches eine Messung in Form eines Parameters, Bezugspunktes, Koordinatensystems oder Graphen für weitere Berechnungen oder Konstruktionen festhalten kann.

8.3.1

Blechteil

An einem Blechteil soll die Kurvenlänge der Außenkontur (ohne Bogenstück) bei festgelegtem Flächeninhalt minimiert werden. Nach der Modellierung des Blechteils müssen zwei AnalyseFeatures erzeugt werden. Das erste Analyse-Feature erfasst die Messung der Kurvenlänge, das zweite die Messung des Flächeninhalts. Abbildung 8-12 zeigt den Dialog für die erste Analyse. Zum Abschluss des Dialogs kann festgelegt werden, ob das Ergebnis der Kantenlängenmessung im Parameter LENGTH abgespeichert werden soll. Teil: Bodenblech

R200

Profilkörper erzeugen SHIFT

  Analyse Ÿ Messen Ÿ Länge ž LÄNGE Ÿ Details Ÿ Auswahl (3 Kanten - die drei Geraden sollten rot markiert sein) Ÿ OK Ÿ

1

200

2 3 300 t=5

Ÿ

Abbildung 8-12: Bodenblech Nach erfolgreichem Abschluss des ersten Analyse-Features wird nach demselben Prinzip ein zweites Analyse-Feature für die Berechnung des Flächeninhalts erzeugt.

  Analyse Ÿ Messen Ÿ Flächeninhalt ž FLÄCHENINHALT Ÿ Auswahl (Deckfläche) Ÿ

Ÿ

Nach Abschluss des zweiten Analyse-Features kann die Optimierung gestartet werden (Abbildung 8-13).

206

8 Arbeitstechniken zur Produktoptimierung

  Analyse Ÿ Durchführbarkeit/Optimierung...   Datei Ÿ KE anlegen... Ÿ Name eingeben Ÿ Schließen

Abbildung 8-13: Analysedurchführung Im Menü OPTIMIERUNG/DURCHFÜHRBARKEIT kann nach Auswahl der Option Optimierung das Ziel der Optimierungsstudie festgelegt werden. In diesem Fall soll der Wert des Parameters LENGTH minimiert werden. Als Randbedingung ist der Parameter AREA mit einem festgesetzten Wert von 46000 zu bestimmen. Abschließend müssen noch die Designvariablen angegeben werden. Dies sind in diesem Fall die beiden linearen Bemaßungen des Blechteils (auf Minimal- und Maximalwerte achten Ÿ Min/Max). Sowohl die Randbedingungen als auch die Designvariablen können mit der Option Hinzufügen... bzw. Bemaßung hinzuf... hinzugefügt werden. Mit dem Befehl Berechnen wird die Optimierungsstudie gestartet. Hierbei werden die Designvariablen innerhalb ihrer vorgegebenen Grenzen variiert, bis die kürzeste Kantenlänge bei vorgegebenem Flächeninhalt errechnet wurde. Nach dem Schließen des Fensters des Konvergenzgraphs sowie des Menüs OPTIMIERUNG/DURCHFÜHRBARKEIT werden die optimierten Werte einmalig in die Geometrie des Blechteils aufgenommen. Bei nachträglicher Änderung der Bemaßungen bzw. Geometrie muss eventuell eine neue Optimierung gestartet werden. Jedoch bietet Pro/ENGINEER die Möglichkeit, die Optimierungsstudie als Feature im Modell zu integrieren (Abbildung 8-13). Hierbei wird bei jeder Regenerierung die Optimierung ausgeführt.

8.3.2

Kurbelwelle

Weitere Möglichkeiten der Geometrieoptimierung sollen anhand des Modells einer Kurbelwelle aufgezeigt werden (Abbildung 8-14). Für einen unwuchtfreien Betrieb einer Kurbelwelle muss der Schwerpunkt der Kurbelwellenscheibe möglichst nah an der Drehachse liegen. Ziel dieser Optimierungsstudie ist demzufolge

8.3 Geometrieoptimierung

207

die Minimierung des Abstandes zwischen Schwerpunkt der Scheibe und der Drehachse der Kurbelwelle. Auf die Erzeugung des Modells soll hier nicht näher eingegangen werden. Die Drehachse soll jedoch mit einer Achse des Standardkoordinatensystems zusammenfallen (hier: x-Achse).

y x

Teil: Kurbelwelle

Abbildung 8-14: Kurbelwelle Nach erfolgreicher Modellierung der Kurbelwelle muss ein Analyse-Feature erzeugt werden, das die Koordinaten des Schwerpunktes erfasst (Abbildung 8-15).   Analyse Ÿ Modell Ÿ Masseneigenschaften ž MASSENEIGENSCHAFTEN Ÿ Ÿ Dichte: 7.85e-9 Ÿ Auswahl (Koordinatensystem) Ÿ KE Ÿ Parameter & Bezüge definieren (YCOG – y center of gravity = y-Koordinate des Schwerpunktskoordinatensystems) Ÿ

Abbildung 8-15: Analyse-KE

208

8 Arbeitstechniken zur Produktoptimierung

Aufgrund der Symmetrie des Bauteils ist die z-Koordinate des Schwerpunkts nicht notwendig. Bei der Berechnung von Masseneigenschaften können im ermittelten Schwerpunkt Bezüge (Koordinatensystem oder Bezugspunkt) zur weiteren Verwendung erstellt werden. Die Optimierungsstudie für die Kurbelwelle ist analog zum obigen Beispiel (Blechteil) aufgebaut (Abbildung 8-16).   Analyse Ÿ Durchführbarkeit/Optimierung...   Datei Ÿ KE anlegen... Ÿ Name eingeben

Abbildung 8-16: Optimierung der Kurbelwelle Ziel dieser Optimierung ist die Minimierung des Betrags der y-Koordinate des Schwerpunkts (Abs Wert minimieren). In diesem Fall reicht die Option Minimieren nicht aus, da sonst die y-Koordinate negative Werte annimmt. Designvariablen dieser Studie stellen der Durchmesser der Scheibe (∅120) sowie die Winkelbemaßung (100°) dar.

8.3.3

Benutzerdefinierte Analyse (BDA)

Benutzerdefinierte Analysen stellen problemspezifische Messungen oder Analysen dar. Sie bestehen aus einer ausschließlich für die Definition einer Messung notwendigen Gruppierung von Konstruktionselementen (Konstruktionsgruppe) und können nach Erstellung jederzeit wieder verwendet werden. Das letzte Element einer Konstruktionsgruppe muss ein AnalyseKE sein. Für die Erzeugung von BDAs steht in Pro/ENGINEER das Konstruktionselement Feldpunkt zur Verfügung. Ein Feldpunkt ist ein Punkt eines Elements (Kurve, Kante, Fläche oder Sammelfläche), der die gesamte Domäne dieses gewählten Elements definiert. Demzufolge ist keine Bemaßung zur Positionierung eines Feldpunkts notwendig, da dieser im Laufe einer Analyse oder Messung jede Position der Domäne bzw. des Feldes einnimmt. Analysen/Messungen können an jedem beliebigen Punkt einer ausgewählten Domäne durchgeführt werden (einfache Messung) oder auf der gesamten Domäne mit Hilfe des Feldpunkts (Kurvenbzw. Flächenanalyse). Im letzten Fall wird die Analyse-Konstruktion vorübergehend an jedem Punkt der Domäne gebildet. Bei der Verwendung von Feldpunkten ist darauf zu achten, dass diese nicht als referenzierte Bezugspunkte für die Modellierung verwendet werden. Sie sind

8.3 Geometrieoptimierung

209

lediglich für den Einsatz einer BDA geeignet. Um den Missbrauch von Feldpunkten zu vermeiden, sollten Konstruktionsgruppen nach ihrer Erstellung unterdrückt werden. Sie stehen dem Anwender trotz Unterdrückungsstatus für weitere BDAs zur Verfügung. Zur Veranschaulichung einer benutzerdefinierten Analyse soll anhand eines Krümmers der Flächeninhalt des Querschnitts unter Verwendung eines Feldpunkts über die gesamte Länge des Bauteils ermittelt werden. In einem ersten Schritt wird der Krümmer als Zug-Verbund-KE erzeugt. Hierzu sind Stützpunkte für die Erzeugung eines Splines als Leitkurve notwendig (Abbildung 8-17). Kurve durch Punkte erzeugen PNT4

PNT1 PNT3

PNT0 PNT2

  Einfügen Ÿ Zug-Verbund-KE Ÿ Referenzen Ÿ Auswahl(Kurve) Ÿ Schnitte Ÿ Auswahl (PNT0) Ÿ Skizze Skizze (Kreis ∅20)

Ÿ Schnitte Ÿ Einfügen Ÿ Auswahl (PNT4) Ÿ Skizze Skizze (Kreis ∅35)

Abbildung 8-17: Krümmer als Zug-Verbund-KE Um den Querschnitt an einer beliebigen Stelle des Krümmers messen zu können, wird ein Feldpunkt auf der Leitkurve erzeugt. Die Kurve bildet somit die Domäne des Feldpunkts. Anschließend kann mit Hilfe einer Bezugsebene, die durch den Feldpunkt und senkrecht zur Kurve verläuft, der zu messende Querschnitt durch ein Analyse-KE ermittelt werden (Abbildung 8-18). Die Konstruktionsgruppe besteht demzufolge aus dem Feldpunkt, der Bezugsebene und

210

8 Arbeitstechniken zur Produktoptimierung

dem Analyse-KE, da diese Elemente der reinen Definition einer Messung dienen und nicht im Zusammenhang mit der Bauteilmodellierung stehen. 1

2

Auswahl Punkt (beliebig)

FPNT0

ž BEZUGSEBENE Ÿ Auswahl Feldpunkt Ÿ Auswahl Kurve

STRG

  Analyse Ÿ Modell Ÿ Querschnitt-Masseneigenschaften ž QUERSCHNITT-MASSENEIGENSCHAFTEN Ÿ

Ÿ Auswahl Ebene (DTM1)

Ÿ KE Ÿ Parameter definieren Ÿ Ÿ Auswahl (Feldpunkt, DTM1, Mess-KE) Ÿ Ÿ Gruppe

Abbildung 8-18: Konstruktionsgruppe zur Querschnittsmessung Nachdem alle Vorbereitungen getroffen wurden, erfolgt die eigentliche benutzerdefinierte Analyse (Abbildung 8-19). Hierzu durchläuft der Feldpunkt gemäß der eingestellten Auflösung seine Domäne (hier: Kurve) und ermittelt an diesen Punkten der Kurve den Flächeninhalt der Querschnitte analog zur zuvor erzeugten Messung.   Analyse Ÿ Benutzerdefinierte Analyse… Auflösung einstellen

1

3

KE hinzuf

Analysename Ÿ

2

Ÿ Schließen

Abbildung 8-19: Benutzerdefinierte Analyse (BDA) zur Querschnittsmessung Die als Graph ausgegebenen Wertepaare stehen danach für weitere Konstruktionsschritte zur Verfügung (z. B. Export als Excel-Datei).

8.3 Geometrieoptimierung

211

In einem weiteren Beispiel soll anhand einer BDA die Maximalabmessung eines Bauteils an einer Freiformfläche ermittelt werden, was mit herkömmlichen Mess- und Analysefunktionen nicht möglich ist. Hierzu wird die entsprechende Fläche als Domäne für den eingesetzten Feldpunkt verwendet. In einem ersten Schritt wird ein Grundkörper erstellt, dessen Deckfläche durch eine Freiformfläche ersetzt wird (Abbildung 8-20).

Teil: Grundkoerper

Quader erzeugen (600 × 400 × 200)   Einfügen Ÿ Spezial Ÿ Flächen-Freiform… ž FLÄCHE: FREIFORM Ÿ Auswahl (obere Quader-Deckfläche) Ÿ Anzahl der Steuerkurven in 1. Richtung: 9 Ÿ Ÿ Anzahl der Steuerkurven in 2. Richtung: 9 Ÿ Ÿ einzelne Steuerpunkte senkrecht zur Deckfläche verschieben (ähnlich Abb. rechts) Ÿ Ÿ OK

Abbildung 8-20: Grundkörper mit Freiformfläche In einem weiteren Schritt wird auf der erzeugten Freiformfläche ein Feldpunkt eingefügt, der für die Abstandsmessung zur Bodenfläche verwendet wird (Abbildung 8-21). 1

2

Auswahl Punkt (beliebig) FPNT0

  Analyse Ÿ Messen Ÿ Abstand ž ABSTAND Ÿ

Ÿ Auswahl (Feldpunkt)

Ÿ Auswahl (Quader-Bodenfläche) Ÿ

Ÿ Auswahl (Feldpunkt, Mess-KE) Ÿ Ÿ Gruppe

Abbildung 8-21: Konstruktionsgruppe zur Abstandsmessung Nun erfolgt die benutzerdefinierte Analyse durch Generierung der Abstandsmessung an jedem Punkt der Domäne des Feldpunkts (Abbildung 8-22).

212

8 Arbeitstechniken zur Produktoptimierung ž ANALYSE Ÿ Typ: BDA Ÿ Weiter Ÿ Berechnen Ÿ Schließen Ÿ Ergebnis-Parameter erzeugen Ÿ Weiter Ÿ Ergebnisbezug erzeugen Ÿ

ž BEZUGSEBENE Ÿ Auswahl (Analyse-Ergebnisbezug UDA_MAX_PNT) Ÿ Auswahl (Quader-Bodenfläche)

Abbildung 8-22: Benutzerdefinierte Analyse (BDA) zur Abstandsmessung

8.3.4

Graphenvergleich

Durch Vergleich zweier Graphen können Abweichungen der Verteilung eines bestimmten Parameters entlang eines anderen Parameters ermittelt werden. Für die Einhaltung des Konstruktionsziels kann die Ist-Verteilung eines Parameters (Graph aus Analyse-KE) mit den SollWerten (Graph-KE) verglichen werden. Die Abweichung der beiden Graphen voneinander kann dann als Parameter für eine Studie eingesetzt werden, um die Abweichung zu optimieren und somit die bestmögliche Verteilung zu erzielen. Zum Vergleichen von Graphen ist die Erstellung eines Analyse-KEs notwendig, das zwei Graphen mit Hilfe einer Beziehung der folgenden Syntax vergleicht: Beziehung_Name = comparegraphs(„Name_1“, „Name_2“, „Typ“, Linke_Begrenzung_1, Rechte_Begrenzung_1, Linke_Begrenzung_2, Rechte_Begrenzung_2) Dabei haben die Bezeichnungen und Argumente der Funktion folgende Bedeutung: Beziehung_Name Name_1 Name_2 Typ Linke(Rechte)_Begrenzung_1(2)

- Name der Beziehung - Name des ersten Graphen oder Analyse-KEs - Name des zweiten Graphen oder Analyse-KEs - Berechnungsmethode der Graph-Abweichung (lone, ltwo, linf, area) - Linke (rechte) Begrenzung des ersten (zweiten) Graphen

Das folgende Beispiel eines Diffusors soll die Möglichkeiten der Verwendung eines Graphenvergleichs zur Bauteilmodellierung bzw. Bauteiloptimierung veranschaulichen. Hierzu wird zunächst der Diffusor als Rotationskörper modelliert (Abbildung 8-23).

8.3 Geometrieoptimierung

213 80

Teil: Diffusor

46 ø100 ø58

17

ø36

ø45 ø32

20 ø85 ø52

Ÿ Außen- und Innenkontur jeweils als Spline mit 4 Stützpunkten

ø140

52

Diffusor erzeugen

Abbildung 8-23: Diffusor Dieser erste Entwurf eines Diffusors soll nun mit Hilfe eines Vergleichs zweier Graphen hinsichtlich seines Querschnittsverlaufs optimiert werden. Hierzu werden die aktuellen Querschnitte an jedem Punkt des Diffusors gemessen und die Ergebnisse in Form eines Graphen ausgegeben. Dieser Graph wird mit einer Sollkurve des Querschnittsverlaufs, die sich aus thermodynamischen Berechnungen und/oder Festigkeitsberechnungen ergeben kann, verglichen und anschließend die Differenz zwischen den Graphen durch eine Optimierungsstudie minimiert. Zunächst wird eine skizzierte Leitkurve entlang der Drehachse erzeugt, die später die Domäne des Feldpunkts zur Messung der Querschnitte darstellt (Abbildung 8-24). 1 Ÿ Skizzieren der Leitkurve

1

FPNT0

1

ž BEZUGSEBENE

2

Auswahl Punkt 3 (beliebig) STRG

Ÿ Auswahl (Feldpunkt)

4

Ÿ Auswahl (Leitkurve)   Analyse Ÿ Modell Ÿ Querschnitt-Masseneigenschaften ž QUERSCHNITT-MASSENEIGENSCHAFTEN Ÿ

Ÿ Auswahl Ebene (DTM1)

Ÿ KE Ÿ Parameter definieren Ÿ

Ÿ Auswahl (Feldpunkt, DTM1, Mess-KE) Ÿ Ÿ Gruppe

Abbildung 8-24: Querschnittsmessung am Diffusor

214

8 Arbeitstechniken zur Produktoptimierung

Mit Hilfe einer benutzerdefinierten Analyse (BDA) kann nun analog zum Beispiel am Krümmer (vgl. Abschnitt 8.3.3) das gesamte Bauteil hinsichtlich seines Querschnittsverlaufs untersucht werden. Bei der Definition der Ergebnisbezüge ist darauf zu achten, dass das Analyseergebnis als Graph ausgegeben wird (Abbildung 8-25). Zur Erhöhung der Graphauflösung kann unter den Berechnungseinstellungen der Schieberegler entsprechend nach rechts (hier: Mitte) verschoben werden. ž ANALYSE Ÿ Typ: BDA Ÿ Weiter Ÿ Berechnen Ÿ Schließen Ÿ Weiter Ÿ Bezug erzeugen Ÿ

Abbildung 8-25: BDA am Diffusor Mit dieser Analyse steht die Ist-Kurve des Querschnittsverlaufs fest und muss mit einer zu erzeugenden Soll-Kurve (Graph) verglichen werden (Abbildung 8-26). 7000

  Einfügen Ÿ Modellbezug Ÿ Graph… Ÿ Name: Graph1 Ÿ Graph skizzieren (Koordsys., Spline mit 4 Stützpunkten)

4900

4100

Ÿ

1350

800

2800

2200

y z

x

Abbildung 8-26: Graph als Sollkurve Der Vergleich dieses Graphen mit dem Ergebnisgraph der Querschnittsanalyse lässt sich mit Hilfe eines Beziehungs-Analyse-KEs umsetzen. In der zu erstellenden Beziehung wird die bereits vorgestellte Funktion comparegraphs verwendet (Abbildung 8-27). ž ANALYSE Ÿ Beziehung Ÿ Weiter Ÿ Beziehung eingeben Ÿ OK Ÿ

Abbildung 8-27: Graphenvergleich mit der Funktion comparegraphs Die in der Beziehung verwendete Berechnungsmethode lone misst dabei den Bereich zwischen den Funktionen der beiden Graphen (f(t) – g(t)). Um nun den Diffusor bezüglich seines Querschnittsverlaufs zu optimieren, wird eine Optimierungsstudie durchgeführt, dessen Optimie-

8.3 Geometrieoptimierung

215

rungsziel die Minimierung des Differenzbetrags des ausgewerteten Beziehungs-Analyse-KEs darstellt (Abbildung 8-28).   Analyse Ÿ Durchführbarkeit/Optimierung... Ÿ Optimierungsziel einstellen Ÿ Konstruktionsvariablen hinzufügen Ÿ Berechnen Ÿ Schließen Ÿ Bestätigen

Abbildung 8-28: Minimierung der Graphendifferenz Die maßgeblichen Konstruktionsvariablen der Optimierungsstudie stellen die Bemaßungen der Außenkontur dar (Abbildung 8-29). Die Innenkontur wird dagegen als vorgegebener Verlauf nicht weiter verändert. 80

alte Kontur

neue Kontur ø140

52 46 ø100 ø58

17

ø36

ø45 ø32

ø85 ø52

20

Abbildung 8-29: Konstruktionsvariablen und Ergebnis der Diffusoroptimierung

8.3.5

Excel-Analyse

Im Rahmen der wissensbasierten Teilekonstruktion kann in Pro/ENGINEER anhand einer externen Excel-Datei eine Analyse definiert werden, die an einem Modell durchgeführt werden soll. Anschließend sind die Ergebnisse der Excel-Analyse in einem Excel-Analyse-KE speicherbar. Für diese Art der Analyse können Modellbemaßungen, Modellparameter und AnalyseKE-Parameter als Eingabewerte verwendet werden. Eingabe- und Ausgabeeinstellungen lassen sich festlegen, indem man eine Modellbemaßung oder einen Modellparameter mit der dazugehörigen Zelle im Excel-Spreadsheet verknüpft. Mit Hilfe der Konfigurationsoption (config.pro) excel_analysis_directory kann ein Standard-Verzeichnis für Excel-Dateien angegeben werden, so dass Excel-Analyse-KEs selbstständig regeneriert werden können.

216

8 Arbeitstechniken zur Produktoptimierung

Das vorliegende Beispiel einer Rohrleitungsauslegung verdeutlicht die prinzipielle Vorgehensweise einer Excel-Analyse. Hierzu ist zunächst ein Rohrsegment als Zugkörper zu erstellen (Abbildung 8-30).

Teil: Rohrsegment Skizzieren der Leitkurve Rohrsegment erzeugen (∅innen255, 25 mm Wandstärke)

Abbildung 8-30: Rohrsegment als Zugkörper Im weiteren Verlauf soll anhand einer Excel-Analyse der entstehende Druckverlust berechnet werden. Hierzu müssen die Parameter Rohrsegmentlänge l, Krümmungsradius R, Krümmungswinkel δ und Rohrdurchmesser d an Excel übergeben werden. Die Gesamtlänge des Rohrsegments lässt sich mit Hilfe eines Analyse-KEs messen (Abbildung 8-31), so dass dieser Parameter auch für eine weitere Verwendung zur Verfügung steht.   Analyse Ÿ Messen Ÿ Länge ž LAENGE Ÿ Ÿ Auswahl (Leitkurvenkette) Ÿ

Auswahl

Abbildung 8-31: Messen der Rohrsegmentlänge Die Excel-Analyse lässt sich nun mit folgendem Befehl anlegen:

  Analyse Ÿ Externe Analyse Ÿ Excel-Analyse... Zur Herstellung einer Verbindung mit Excel kann eine bestehende Datei geöffnet oder, wie in diesem Fall, über Neue Datei ein neues Dokument angelegt werden. In der neuen Arbeitsmappe kann nun der volle Excel-Funktionsumfang genutzt werden. Für das vorliegende Beispiel der Rohrleitungsauslegung sind die abgebildeten Werte und Formeln einzugeben (siehe Abbildung 8-32). Um nun die endgültige Kopplung zwischen dem CAD-Modell und der Excel-Berechnung herzustellen, müssen die manuell eingetragenen Rohrsegmentparameter (Zeile 2) durch die Pro/ENGINEER-Parameter ersetzt werden (Abbildung 8-33). Excel-Analyse-KEs können neben der Integration von Berechnungen ebenfalls zur Teilekonfiguration verwendet werden. So lässt sich auf diese Weise eine erweiterte Familientabelle erstellen.

8.3 Geometrieoptimierung

Abbildung 8-32: Erstellung der Excel-Berechnung

ž EXCEL-ANALYSE Ÿ Bemaß hinzuf Ÿ Auswahl (Rohr-∅innen) Ÿ Auswahl (Excel-Zelle) Ÿ Fertig Ausw Ÿ Wiederholung (Biegeradius, Biegewinkel) Ÿ Parameter hinzuf Ÿ Auswahl (Länge) Ÿ OK Ÿ Auswahl (Excel-Zelle) Ÿ Fertig Ausw Ÿ Ausgabezellen Ÿ Auswahl (Excel-Zelle) Ÿ Fertig Ausw Ÿ Berechnen Ÿ KE hinzuf Ÿ Ÿ Schließen

Abbildung 8-33: Parameterübergabe bei einer Excel-Analyse

217

218

8.3.6

8 Arbeitstechniken zur Produktoptimierung

Multiziel-Konstruktionsstudien

Multiziel-Konstruktionsstudien dienen zum Ermitteln optimaler Lösungen mit mehreren, zum Teil auch widersprüchlichen, Konstruktionszielen. Eine Multiziel-Konstruktionsstudie bietet gegenüber einer Optimierungsstudie den Vorteil, dass der optimale Bereich ausgewählter Konstruktionsvariablen gefunden werden kann. Während Optimierungen zu einem einzigen Ergebnis führen, liefert die Multiziel-Konstruktionsstudie eine Auswahl optimaler Lösungen (sog. Pareto-Menge) an. Dies kommt insbesondere bei zunehmender Zahl an Konstruktionszielen zum Tragen. Im folgenden Beispiel soll eine Rohrleitung mit vorgegebenen Anschlusspositionen um ein Hindernis konstruiert werden. Dabei ist ein Mindestabstand von 10 mm zwischen der Rohrleitung und dem Hindernis einzuhalten. Weiterhin sollen die Krümmungsradien in einem sinnvollen Bereich zwischen 5 mm und 15 mm liegen. Insgesamt ist die Rohrleitung so zu entwerfen, dass der Materialaufwand möglichst gering gehalten wird. Zunächst wird das Hindernis als Flächenmodell erzeugt (Abbildung 8-34) und anschließend die Rohrleitung mit Hilfe einer Kurve durch vorgegebene Punkte als Zug-KE modelliert. 2

Teil: Rohrleitung 1

Hindernis erzeugen (abgerundetes Rechteck 250×250, R50), Höhe 300mm, KoordinatenSystem mittig

z x

y

4 3

Ebene durch PNT0 und parallel zur yz-Ebene 5

Ebene durch PNT6 und parallel zur yz-Ebene

Kurve durch Punkte erzeugen (Kurve im Start- und Endpunkt jeweils senkrecht zu den erzeugten Ebenen)

6

Rohrleitung erzeugen (∅innen50, 5 mm Wandstärke)

Abbildung 8-34: Rohrleitung und Hindernis (Flächenmodell) Damit die bei der Multiziel-Konstruktionsstudie einzuhaltenden Randbedingungen als Parameter vorliegen, müssen verschiedene Analysen durchgeführt und als KE abgespeichert werden (Abbildung 8-35). In einem ersten Schritt wird der Krümmungsradius an der gesamten Rohrleitung ermittelt. Damit der Mindestabstand zum Hindernis eingehalten wird, muss in einem zweiten Schritt der kleinste Abstand zwischen Rohrleitung und Hindernis analysiert werden. Schließlich wird zur Minimierung des Materialverbrauchs die Kurvenlänge der Rohrleitung gemessen.

8.3 Geometrieoptimierung

219

  Analyse Ÿ Geometrie Ÿ Radius ž RADIUS Ÿ Ÿ Auswahl (Rohroberflächen) Ÿ Plotten: Ÿ   Analyse Ÿ Modell Ÿ Paarabstand ž PAARABSTAND Ÿ Ÿ Von: Auswahl (Rohroberflächen) Ÿ Nach: Auswahl (Hindernisoberflächen) Ÿ   Analyse Ÿ Messen Ÿ Länge ž LÄNGE Ÿ Ÿ Auswahl (Kurve) Ÿ

Abbildung 8-35: Analyse-KEs zur Sicherstellung der Randbedingungsparameter Mit Hilfe der nun in Parametern festgehaltenen Randbedingungen der Konstruktionsstudie kann die Rohrleitung optimiert werden. Hierzu wird eine Multiziel-Konstruktionsstudie gestartet, wobei die Bemaßungsparameter der Kurvenstützpunkte als Konstruktionsvariablen verwendet werden (Abbildung 8-36).   Analyse Ÿ Multiziel-Konstruktionsstudie… ž MULTIZIEL-KONSTRUKTIONSSTUDIE Ÿ Datei Ÿ Neu… Ÿ Einrichten Ÿ Variablen/Ziele… Ÿ

Ÿ Auswahl (Bemaßungen der Kurven-

stützpunkte PNT1 – PNT5, jeweils x, y, z) Ÿ OK Ÿ Ziele wählen Ÿ Auswahl (Radius, Abstand, Länge) Ÿ OK Ÿ OK

PNT1x PNT1y PNT1z PNT2x PNT2y PNT2z

…

Ÿ Einrichten Ÿ Berechnen/Erweitern Ÿ Anzahl der Experimente: 500 Ÿ

Abbildung 8-36: Multiziel-Konstruktionsstudie der Rohrleitung Nun wird die so genannte Master-Tabelle erstellt. Die in ihr enthaltenen verschiedenen Konfigurationen entstehen durch Variation der Konstruktionsvariablen innerhalb eines voreingestellten Abweichungsprozentsatzes und beinhalten die Auswertung der Zielparameter für die jewei-

220

8 Arbeitstechniken zur Produktoptimierung

lige Konfiguration. Erst durch Filtern der Master-Tabelle wird der Lösungsraum sinnvoll eingegrenzt. Dies geschieht durch das Ableiten einer weiteren Tabelle von der Master-Tabelle (Abbildung 8-37). Hier können die Konstruktionsziele minimiert bzw. maximiert (Option Pareto) oder durch Mindest- und Maximalwerte eingeschränkt werden (Option Bedingungen). Im vorliegenden Beispiel werden zunächst die Konfigurationen anhand vorgegebener Min/MaxWerte gefiltert. Im zweiten Schritt wird die Lösung gesucht, die die geringste Rohrleitungslänge aufweist. ž MULTIZIEL-KONSTRUKTIONSSTUDIE Ÿ Tabelle Ÿ Ableiten… ž TABELLE (MASTER_TABELLE) ABLEITEN Ÿ Eingabe der Min/Max-Werte Ÿ Tabellenname: Tab1 Ÿ OK Ÿ Tabelle Ÿ Ableiten… ž TABELLE (TAB1) ABLEITEN Ÿ Pareto Ÿ Optionen einstellen Ÿ Tabellenname: Tab2 Ÿ OK Ÿ Datei Ÿ Speichern Ÿ Datei Ÿ Beenden

Abbildung 8-37: Ableiten von Tabellen Vor Beendigung der Konstruktionsstudie können zu jedem Tabellen-Satz die Ergebnisse graphisch dargestellt werden. Nach Ausführung der Befehlsfolge Tools Ÿ Graphstudie… lassen sich für die x- bzw. y-Achse beliebige Konstruktionsvariablen oder Konstruktionsziele auswählen, die in einem Graphen gegenübergestellt werden. Um sich einzelne Lösungskandidaten als Modell anzeigen zu lassen, muss der entsprechende Datensatz selektiert werden. Anschließend erscheint durch Ÿ Datensatz Ÿ Modell zeigen eine Vorschau des Modells in einem separaten Fenster.

8.3.7

Einbindung einer MathCad-Analyse

Ist der Umfang mathematischer Funktionen und Beschreibungen des Beziehungseditors bzw. von Pro/PROGRAM (Kapitel 8.4) nicht ausreichend, kann dieser mittels einer MathCadAnalyse erweitert werden (MathCad ist eine Mathematiksoftware von PTC und gehört nicht zum Standardumfang von Pro/ENGINEER). Die Mathcad-Analyse erlaubt es, nahezu die komplette Mathcad-Funktionalität an den Konstruktionsprozess anzubinden. Das Beispiel zeigt die Konstruktion einer Blechrinne, die hinsichtlich des Querschnittes A optimiert werden soll. Dazu wird mit Hilfe von Mathcad die geschlossene analytische Lösung zu einem Extremwertproblem ermittelt. Die Seitenteile der Rinne besitzen die Längen a und b, der Winkel ij soll so bestimmt werden, dass der Flächeninhalt A maximal wird. Vorbereitend ist die Geometrie aufzubauen und geeignet zu parametrisieren (Abbildung 8-38).

8.3 Geometrieoptimierung

221 ij

Teil: Blechrinne

A

b

Profilkörper erzeugen, dazu beliebige, vorläufige Maße wählen

a

b a

d4 = Winkel

d5 = b   Tools ž BEZIEHUNGEN Parameter anlegen und mit Bemaßungen verknüpfen d6=a

Abbildung 8-38: Vorbereitung der Geometrie in Pro/ENGINEER Anschließend soll die Extremwertaufgabe mit Hilfe von MathCad gelöst werden und die Vorbereitung zur Kopplung mit dem CAD-Modell erfolgen. Dazu sind MathCad-Kenntnisse notwendig, die an dieser Stelle vorausgesetzt werden. Nach dem manuellen Aufstellen der Funktion A(ij), übernimmt MathCad die Bestimmung der Ableitung und ermittelt die Winkelwerte, für welche die erste Ableitung Null wird (die Untersuchung der zweiten Ableitung ist aus Platzgründen nicht aufgeführt). Sowohl die MathCad-Variablen, als auch die Parameter im Pro/ENGINEER-Modell, welche miteinander verknüpft werden sollen, müssen die gleichen Namen tragen. Für Wertzuweisungen von Pro/ENGINEER zu MathCad muss die MathCadVariable den Tag „proe2mc“ erhalten, für Wertzuweisungen in umgekehrter Richtung den Tag „mc2proe“. Abbildung 8-39 soll dies verdeutlichen.

222

8 Arbeitstechniken zur Produktoptimierung

auf die Variablen a und b Ÿ Eigenschaften Tag: „proe2mc“

auf die Variable winkel Ÿ Eigenschaften Tag: „mc2proe“

Abbildung 8-39: Vorbereitung des MathCad-Arbeitsblattes Ist die MathCad Berechnung abgeschlossen, muss eine MathCad-Analyse im Pro/ENGINEER Modell erstellt werden. Die Vorgehensweise zeigt Abbildung 8-40. Wenn mit Einheiten gerechnet werden soll, ist darauf zu achten, dass die zu verknüpfenden Parameter sowohl in MathCad als auch in Pro/ENGINEER die gleiche Einheit besitzen.

8.3 Geometrieoptimierung

223

  Analyse Ÿ Externe Analyse Ÿ Mathcad Analyse… ž MATHCAD ANALYSE Ÿ Auto-Zuordnung wählen Ÿ MathCad Datei laden (Name.xmcd) Ÿ Ausgaben ž AUSGABEN-AUSWAHL Ÿ Variable „Winkel“ wählen Ÿ OK Ÿ Berechnen Ÿ KE hinzuf.

Variable und Wert werden angezeigt

Ÿ Namen eingeben

Abbildung 8-40: Einrichtung der MathCad-Analyse im Pro/ENGINEER-Modell Die Variablen sind vorerst nur im MathCad-Analyse-KE vorhanden, daher müssen sie mit den Parametern auf Teileebene verknüpft werden. Die Vorgehensweise zeigt Abbildung 8-41.

224

8 Arbeitstechniken zur Produktoptimierung

  Tools Ÿ Beziehungen ž BEZIEHUNGEN Ÿ Parameter einf. ž PARAMETER WÄHLEN Ÿ suchen in KE wählen Ÿ Analyse KE aus Modellbaum wählen Ÿ Parameter selektieren Ÿ bestätigen ž BEZIEHUNGEN Ÿ Parameter verknüpfen

Abbildung 8-41: Analyse-Parameter verfügbar machen Um die Verknüpfung zu testen, können die Werte der Parameter „a“ und „b“ im Pro/ENGINEER-Modell geändert werden. Regenerieren bewirkt, dass die MathCadBerechnung automatisch durchgeführt wird und der Parameter „Winkel“ seinen neuen Wert erhält. Um auch die Geometrie zu aktualisieren, muss nochmals regeneriert werden. Alternativ kann dieses Beispiel auch mit Hilfe der Geometrieoptimierungsfunktion oder der ExcelAnalyse durchgeführt werden.

8.4 Definition komplexer Beziehungen mit Pro/PROGRAM

225

8.4 Definition komplexer Beziehungen mit Pro/PROGRAM 8.4.1

Grundlagen

Die Nutzung der systemeigenen Programmiersprache (Pro/PROGRAM) erlaubt die Vergabe komplexerer Beziehungen. Ebenso sind innerhalb dieses Moduls Massenwertberechnungen durchführbar. Die Syntax der Befehlsstrukturen ist herkömmlichen Programmiersprachen ähnlich, bietet aber nicht deren Funktionsumfang. Beim ersten Aufruf von Pro/PROGRAM sind bereits vorhandene Teileinformationen (integrierte Feature, Parameterwerte, bestehende Beziehungen, ...) im Programmtext geordnet enthalten. Das Programm kann nun ergänzt werden. Der Eingabebereich (INPUT – END INPUT) legt die Parameter fest, deren Werte durch den Benutzer einzugeben sind. Als Variablentypen stehen Number (Zahlenwert), String (Zeichenkette) und Boolean (Yes_No-Entscheidungen) zur Verfügung. Berechnungen und Parameterübergaben erfolgen im Beziehungsbereich (RELATIONS – END RELATIONS). Hierbei stehen alle mathematischen Operatoren zur Verfügung. Ebenfalls sind bedingte Anweisungen (IF – ENDIF) möglich. Der Informationsbereich listet alle Konstruktionselemente (ADD FEATURE - END ADD) auf. Damit ist das Ein- und Ausschließen von Feature möglich. Die Berechnung der Massen kann im Bereich MASSPROP – ENDMASSPROP veranlasst werden.

8.4.2

Programmierbeispiel

Folgenden Optionen sollen verdeutlicht werden: • • •

Abfrage zum Ein- und Ausblenden von Konstruktionselementen, Eingabe verschiedener Berechnungsparameter und Auswahl bestimmter Zustände, die eine Berechnung beeinflussen.

Als Beispiel dient eine vereinfachte Entwurfsberechnung einer Bolzenverbindung. Ermittelt werden soll der Bohrungsdurchmesser d33 am ausgearbeiteten Ende des Bauteils Finger (Abbildung 8-42). Die Bezeichnung d33 kann je nach Erzeugungsart abweichen. Die Berechnung des Bohrungsdurchmessers beruht auf folgender Gleichung:

d ≈k⋅

Cb ⋅ F

σ bzul

Der Parameter F stellt die Betriebskraft am Bolzen dar, Cb den Betriebsfaktor, k den Einspannfaktor des Stiftes in dem Finger und σbzul die zulässige Biegespannung. Die Werte für Cb, F und σbzul sollen unter Zuhilfenahme eines Hinweistextes eingegeben und der Einspannfaktor ausgewählt werden. Um die Fasen in dem gesamten Bauteil ein- oder auszublenden, ist eine Abfrage zu gestalten.

226

8 Arbeitstechniken zur Produktoptimierung

Abbildung 8-42: Zu berechnendes Konstruktionselement Durch die Befehlsfolge

  Tools Ÿ Program...ž PROGRAMM Ÿ Programm edit wird der Programmtext im Editor angezeigt und kann nun ergänzt werden. Der „Input“-Bereich soll folgende Einträge enthalten: INPUT FASEN YES_NO "Sollen alle Fasen ausgeblendet werden? :" F NUMBER "Bitte geben Sie die Betriebskraft F in N ein :" CB NUMBER "Geben Sie den Betriebsfaktor Cb im Bereich zwischen 1.2 und 1.5 ein :" SIGMA_B_ZUL NUMBER "Wie gross ist die zulaessige Biegespannung in N/mm²? :" EINSPANNFAKTOR STRING "Wie ist das Einspannverhaeltnis? : Fest='f' Lose='l' " END INPUT Bei Aufruf des Programms wird zuerst der Eingabebereich abgearbeitet. Die zwischen Anführungszeichen gesetzten Texte erscheinen im Mitteilungsbereich. Die Eingabevariablen stehen zusätzlich in einem Auswahlfenster zur Verfügung. Als Name erscheint dort der im InputBereich verwendete Name. Die letzte Eingabevariable umfasst eine Zeichenkette, in dem das Einspannverhältnis ausgewählt wird, Fest oder Lose. Die Parameter f bzw. l werden als Zeichenkette weitergegeben. Die Syntax der Programmzeilen ist daher unbedingt einzuhalten.

8.4 Definition komplexer Beziehungen mit Pro/PROGRAM

227

Direkt im Anschluss wird der Bereich der Beziehungszuweisungen definiert. Hier werden die Berechnungen und die Übergabe der Parameter vorgenommen. In diesem Übungsbeispiel soll der folgende Relations-Bereich definiert werden: RELATIONS K=1 IF EINSPANNFAKTOR == "f" K=1.4 ENDIF IF EINSPANNFAKTOR == "l" K=1.2 ENDIF D33=K*SQRT((CB*F)/SIGMA_B_ZUL) END RELATIONS

Hinweis: Die Beziehung K=1 stellt lediglich einen Startwert für K dar, da sonst der Parameter K in der Beziehung D33=K*SQRT(....) unbekannt ist, solange nicht das vollständige Programm (also inklusive Dialogführung) regeneriert werden konnte.

Zunächst erfolgt die Abfrage der Beziehungszuweisung mittels einer If-Schleife. Die beiden Schleifen hätten alternativ durch eine If-Else-Bedingung gestaltet werden können. In der letzten Zeile wird dem Bohrungsdurchmesser D33 das Ergebnis der Berechnungsgleichung zugewiesen. Das Berechnungsergebnis hat mehrere Nachkommastellen, die beseitigt werden können: • ceil(Variable) • floor(Variable)

Aufrunden auf die nächst höhere ganze Zahl Abrunden auf die nächst niedrigere ganze Zahl

Bei Berücksichtigung einzelner Kommastellen ist die Variable vor dem Runden mit der erforderlichen Zehnerpotenz zu multiplizieren und nach dem Runden wieder mit dem entsprechendem Wert zu Dividieren. Als letztes muss noch der Informationsblock des Konstruktionselements Fase entsprechend der obigen Abfrage mit einer if-Anweisung versehen werden: IF FASEN == NO ADD FEATURE (initial number 7) Interne KE-ID 79 Eltern = 20(#6) Fase: Kantenfase Nr. Elementname Info --- ------------ ----------1 Schema 45 x d 2 ............... 3 usw.

Status -----Definiert

END ADD END IF Wenn die Fasen nicht in einem Konstruktionsschritt modelliert wurden, ist dies entsprechend oft durchzuführen. Ein Verneinen der Abfrage zur „Ausblendung“ erfüllt die If-Schleife, so dass diese abgearbeitet und die Fase erzeugt wird. Bei „Ja“ wird nun das Feature ausgelassen.

228

8 Arbeitstechniken zur Produktoptimierung

Vor dem Verlassen des Editors ist das Programm zu speichern. Die dann folgende Abfrage, ob die Änderungen in Pro/ENGINEER eingebunden werden sollen, ist mit Ja zu beantworten. Anderenfalls wird das erstellte Programm nicht eingebunden. Falls beim Auswerten des Programms keine Fehler entdeckt wurden, ist entsprechend der nachstehenden Befehlszeile vorzugehen. EING HOLENŸ Eingeben INPUT SEL Ÿ Alle auswaehlen Ÿ Fertig Ausw Innerhalb des erscheinenden INPUT SEL-Menüs erscheinen die selbst definierten Parameter. Um alle anzuwenden, sind diese über „Alle waehlen“ entsprechend zu markieren. Das Abarbeiten des Programms generiert im Eingabebereich die nachstehenden Abfragen. Sollen alle Fasen ausgeblendet werden ?: Ÿ Eingabe: Ja Geben Sie die Betriebskraft F in Nein: Ÿ Eingabe: 500 Ÿ OK Geben Sie den Betriebsfaktor Cb ein ( zwischen 1.2 und 1.5): Ÿ Eingabe: 1.3 Ÿ OK Wie groß ist die zulaessige Biegespannung in N/mm²?: Ÿ Eingabe: 80 Ÿ OK Wie ist das Einspannverhaeltnis?: Fest=‘f‘ Lose=‘l‘Ÿ Eingabe: l Ÿ OK Das Bauteil wird anschließend regeneriert und ohne Fasen sowie mit einem veränderten Bohrungsdurchmesser (~ 3.42 mm) dargestellt (Abbildung 8-43). Das Programm kann beliebig oft und in beliebiger Auswahl der Parameter durchlaufen werden. Der Aufruf erfolgt über: REGENERIEREN Ÿ Eingeben Bei einer Bauteiländerung sollte Regenerierung mit der Option Aktuelle Werte erfolgen, um die Programmausführung zu unterbinden.

Abbildung 8-43: Modifiziertes Bauteil Finger

8.5 Animationen und Bewegungsstudien

229

8.5 Animationen und Bewegungsstudien In vielen Fällen ist es hilfreich, sich anhand von Animationen die Funktionsweise eines technischen Gerätes zu verdeutlichen, ohne hierbei eine komplette Mehrkörpersimulation durchzuführen. Grundlagen zur Durchführung von Bewegungsstudien werden bereits beim Aufbau der Baugruppen gelegt. Bislang wurden die Bauteile über Einbaubedingungen zusammengesetzt. Soll jedoch eine Animation erstellt werden, hat der Zusammenbau über die Definition von Verbindungen (Gelenken) zu erfolgen.

8.5.1

Gelenkdefinition

Der Einbau von Komponenten über Gelenke erfolgt prinzipiell wie der Einbau über Platzierungsbedingungen. Nun wird allerdings über Benutzerdefiniert zunächst der entsprechende Gelenktyp ausgewählt. In Tabelle 8-1 sind die Freiheitsgrade (Bewegungsachsen) der verschiedenen Gelenktypen zusammengestellt. Tabelle 8-1: Freiheitsgrade der Gelenktypen Gelenktyp

Freiheitsgrade translatorisch

Freiheitsgrade rotatorisch

Starr

0

0

Drehgelenk

0

1

Schubgelenk

1

0

Zylinderlager

1

1

Planar

2

1

Kugel

0

3

Schweißverbindung

0

0

Lager

1

3

Allgemein 6 FG Führung

entsprechend der gewählten Referenzen 3 (frei definierbar) 3 (frei definierbar) entsprechend der gewählten Kurve (Punkt auf Kurve / Kante)

Im Folgenden soll die Baugruppe Greifer_animiert erstellt werden, mit deren Hilfe der Greifprozess abgebildet werden kann. Dazu wird zunächst die Baugruppe Greifer unter dem Namen Greifer_animiert kopiert (Abbildung 8-44). Bisher vorhandene Einbaubedingungen werden ersetzt. Im Beispiel soll die Unterbaugruppe Gehaeuse an die erste Position im Modellbaum verschoben werden, damit diese Unterbaugruppe auch während der Animation ortsfest bleibt. Dafür ist die Einbaubedingung Fest zu wählen.

230

8 Arbeitstechniken zur Produktoptimierung

Kopie der Baugruppe Greifer erzeugen Name: Greifer_animiert

ž ÖFFNEN Ÿ Auswahl (Greifer_animiert) 6

Ÿ Auswahl (Gehaeuse.ASM) ž Kontextmenü 1 Ÿ Definition editieren

Ÿ Auswahl Platzierungsbedingung ž Kontextmenü Ÿ löschen 3

(Für alle Bedingungen wiederholen)

2

4

Fest

5

Abbildung 8-44: Umdefinierung der Unterbaugruppe Gehaeuse In der soweit vorbereiteten Baugruppe Greifer können jetzt die Einbaubedingungen durch Gelenke ersetzt werden. Um die Funktionalität der Baugruppe für die Animation zu gewährleisten, sind für die Gelenkdefinition jeweils Bezugselemente benachbarter Bauteile und nicht die des Skelettmodells zu wählen. Dies lässt sich am einfachsten sicherstellen, indem das Skelettmodell ausgeblendet wird:

Ÿ Auswahl (Skelettmodell)ž Kontextmenü Ÿ Ausblenden. Auf die gleiche Weise können auch andere, nicht benötigte Komponenten, z. B. in der Unterbaugruppe Gehaeuse ausgeblendet werden. Da für die meisten Gelenktypen mehrere Bedingungen festzulegen sind, sollte stets darauf geachtet werden, immer dieselbe Baugruppenreferenz für die Referenzauswahl zu nutzen. Das heißt für das Beispiel Arm, dass nicht z. B. die Schraube M4 als Achsenreferenz dient und eine Ebene des Deckels als Ebenenreferenz. Über das Kontextmenü wird der Dialog Definition editieren aufgerufen, die Einbaubedingungen gelöscht und ein neues Gelenk definiert. Für die Unterbaugruppe Arm ist das Vorgehen in Abbildung 8-45 dargestellt.

8.5 Animationen und Bewegungsstudien

Ÿ Auswahl (Arm) ž Kontextmenü Ÿ Definition editieren

231

1

Bezugsebene Arm Bezugsebene Deckel-1 6

Ÿ Auswahl Platzierungsbedingung ž Kontextmenü 3 Ÿ löschen (Für alle Bedingungen wiederholen) 5

Bohrungsachse Finger Bohrungsachse Deckel-1

Rotation (optional): Festlegung einer Anfangsbedingung und Setzen von Grenzwerten (min/max) 4

Drehgelenk

2

7

Abbildung 8-45: Umdefinierung der Unterbaugruppe Arm Auf die dargestellte Weise sind die Bauteile anhand der nach folgenden Tabelle 8-2 untereinander zu verbinden. Die Positionsnummern sind in Abbildung 8-46 angegeben und den Bauteilen zugeordnet. Für die Gelenkdefinition ist jeweils ein Achsenpaar als Rotationsachse und ein dazu senkrechtes Ebenen-, Flächen- oder Bezugspunktepaar zu wählen. Für ein Schubgelenk ist die Angabe eines Achsenpaares und eines Ebenen- oder Flächenpaares notwendig. Das Drehgelenk zwischen dem Bauteil Führung und dem Bauteil Gewindespindel ist in der Unterbaugruppe Antrieb zu definieren. Für die beiden Drehgelenke zwischen dem Bauteil Führung und den beiden Bauteilen Verbindung muss im Bauteil Führung ein zweiter Satz bei der Drehgelenk-Definition angelegt werden.

232

8 Arbeitstechniken zur Produktoptimierung

Tabelle 8-2: Gelenke in der Baugruppe Greifer Gelenktyp

1. Körper

2. Körper

Drehgelenk

Deckel-1 (Pos. 1)

Arm (Pos. 2)

Drehgelenk

Deckel-1 (Pos. 1)

Arm (Pos. 3)

Drehgelenk

Arm (Pos. 2)

Verbindung (Pos. 4)

Drehgelenk

Arm (Pos. 3)

Verbindung (Pos. 5)

Drehgelenk

Verbindung (Pos. 4)

Führung (Pos. 6)

Drehgelenk

Verbindung (Pos. 5)

Führung (Pos. 6)

Schubgelenk

Deckel-1 (Pos. 1)

Führung (Pos. 6)

Drehgelenk

Führung (Pos. 6)

Bolzen (Pos. 7)

Drehgelenk

Arm (Pos. 2)

Bolzen (Pos. 8)

Drehgelenk

Führung (Pos. 6)

Bolzen (Pos. 9)

Drehgelenk

Arm (Pos. 3)

Bolzen (Pos. 10)

Drehgelenk

Führung (Pos. 6)

Gewindespindel (Pos. 11)

1

2

8

4

7

6

3

10

5

11

9

Abbildung 8-46: Bauteilbezeichnung

8.5.2

Animation einrichten

Die Baugruppe kann nach der Gelenkdefinition an das Tool ANIMATION übergeben werden:   Applikationen Ÿ Animation. In dieser Applikation werden einzelne Momentaufnahmen erzeugt, die vom System nachfolgend zu einer Animation verrechnet werden.

8.5 Animationen und Bewegungsstudien

233

Tabelle 8-3 enthält Hinweise zu einer Auswahl der wichtigsten Symbole, die bei der Animation zur Verfügung stehen. Zusätzlich zu den gebräuchlichsten Befehlen können weitere Optionen über die Menüleiste aufgerufen werden. Tabelle 8-3: Symbolleiste der Arbeitsumgebung (Auszug) Neue Transparenz zum Zeitpunkt erzeugen

Animation Darstellung Icons

von

Animations-

Neue Darstellung zum Zeitpunkt erzeugen

Körperdefinition in Animation

Gewähltes Animationsobjekt editieren

Neue Schlüsselbildfolge erzeugen

Gewählte Objekte aus der Animations-Zeitachse entfernen

Neue Körper-Körper-Sperre erzeugen

Animation starten

Neuen Servomotor erzeugen

Wiedergabe

Ansicht zum Zeitpunkt erzeugen

Animation exportieren

Der Bildschirm enthält in der Applikation Animation eine Zeitachse, auf welcher der zeitliche Animationsverlauf und die Animationselemente dargestellt werden. Für die Animation des Greifers ist zunächst ein Servomotor zu definieren. Dieser übernimmt den Antrieb der Gewindespindel, während die Position der Arme jeweils manuell eingestellt wird. Dieser Antrieb wird auf die Gelenkachse des Drehgelenkes zwischen Gewindespindel und Führung bezogen (Abbildung 8-47).

234

8 Arbeitstechniken zur Produktoptimierung 1 2 3

4

Kosinus 5

1200

6

-1200

7

8

8 9

Abbildung 8-47: Definition des Servomotors Auch ohne einen definierten Antrieb kann die nachfolgend beschriebene Animation erstellt werden. Die Bildfolge wird in Form von Einzelbildern erzeugt (Abbildung 8-48). Diese werden dann vom System unter Berücksichtigung des Servomotors zu einer Animation zusammengefügt. Um unterschiedliche Positionen der Bauteile zueinander abzubilden, können die Bauteile mit der Maus angefasst und entsprechend der Gelenke bewegt werden. Zum Abschluss können noch die gewünschten Zeiten, zu denen die jeweiligen Positionen erreicht sein sollen, vorgeben werden (vgl. Abbildung 8-48: Schritte 6 bis 9).

8.5 Animationen und Bewegungsstudien

1

235

Position einstellen und „Kamera“ auslösen 3

2

Maustaste festhalten und Körper bewegen 4

Position 1

5

Position 2

Position 3

74

4

↵

98

8

↵ 6 8

11 10

Abbildung 8-48: Definition der Bildfolge Durch Betätigung des Wiedergabebuttons kann die Animation betrachtet werden. Dabei bestehen Möglichkeiten zur Variation der Wiedergabegeschwindigkeit und der Wiedergabeoptionen (wiederholte, rücklaufende oder einmalige Wiedergabe). Über den Button Erfassen im Menü Wiedergabe können Einstellungen für den Export als Videodatei vorgenommen und dieser durchgeführt werden (Abbildung 8-49).

236

8 Arbeitstechniken zur Produktoptimierung

Wiedergabe

Abspielmodus Video-Export

Abbildung 8-49: Wiedergabe und Export

8.5.3

Explosionsanimation

Neben Bewegungsanimationen lassen sich auch andere Bildfolgen erstellen. Die Baugruppe Greifer lässt sich z. B. animiert in den Explosionszustand überführen. Dazu wird die Baugruppe Greifer geöffnet und die Applikation Animation aufgerufen. Hier wird über den Button Körperdefinition in Animation aus jedem Teil ein Körper generiert. Diese können dann unter Neue Schlüsselbildfolge erzeugen in die Positionen entsprechend der Abbildung 8-48 gebracht werden. Durch das Erzeugen mehrerer Einzelbilder kann die Abfolge der Demontage abgebildet werden. Für das gerichtete Verschieben der einzelnen Komponenten können Koordinatenrichtungen vorgewählt werden (Abbildung 8-50). Der weitere Ablauf ist analog zum Vorgehen bei der Bewegungsanimation.

1

2

3

Richtungsvorwahl für Komponentenverschiebung bzgl. des Bauteilkoordinatensystems

Abbildung 8-50: Komponentenplatzierung für Explosionsdarstellung

8.6 Bauteilsimulation mit MECHANICA

237

8.6 Bauteilsimulation mit MECHANICA Der Inhalt der folgenden Abschnitte stellt weder eine umfassende Anleitung zum Umgang mit MECHANICA dar, noch sollen theoretische Grundlagen vermittelt werden. Für umfassende Informationen zur Anwendung wird auf die Hilfe und weitere Literatur verwiesen. Durch die Integration des Moduls zur strukturmechanischen Simulation in die CADUmgebung ergeben sich Vorteile, wie z. B. eine hohe Bedienungsfreundlichkeit und das Entfallen von Schnittstellenproblemen. Daher kommt MECHANICA häufig konstruktionsbegleitend zum Einsatz, um schnell Varianten berechnen und vergleichen zu können. Expertensysteme bieten dagegen deutlich mehr Eingriffsmöglichkeiten für den Anwender. Für die Bearbeitung von strukturmechanischen Simulationen sind diverse Schritte obligatorisch, da von ihnen sowohl die Rechenzeit und damit Kosten, als auch die Ergebnisqualität abhängen (Tabelle 8-4). Allgemein ist die Unterteilung in die Phasen Pre- und Post-Processing, sowie den Solver-Lauf üblich. Während dieser Phasen werden die Lager- und Belastungssituation analysiert, mögliche Vereinfachungen am Modell durchgeführt, das Simulationsmodell aufgebaut und die Analyse definiert. Der anschließende Solver-Lauf verläuft dann ohne Benutzereingriff. Im PostProcessing werden dann die Ergebnisse grafisch dargestellt (Farbplots, Tabellen, Diagramme etc.). Diese sind unbedingt kritisch zu betrachten, da das System „falsche“ Benutzereingaben nicht erkennt und das berechnet, was zuvor eingegeben wurde. Darüber hinaus handelt es sich immer um Näherungslösungen, da die FEM ein numerisches Verfahren ist. Tabelle 8-4: Grobe Checkliste zur Modellbildung Simulations-Phase Pre-Processing Solver Post-Processing

Durchgeführte Schritte Analyse der Einbausituation (Lagerstellen & Lasten identifizieren) Defeaturing / Symmetrie (Vereinfachung der Geometrie) Simulationsmodell erstellen Analysedefinition Starten des Gleichungslösers Ergebnisauswertung

Die Vorstellung des Moduls erfolgt anhand eines bekannten Bauteils: Es wird der Finger der Baugruppe Greifer untersucht. Zunächst ist anhand der Einbausituation in der Baugruppe zu bestimmen, in welcher Form Belastungen auftreten können und welche Lagerbedingungen vorliegen.

F

Drehachse feste Einspannung

Abbildung 8-51: Einbau- und Belastungssituation des Fingers

Defeaturing: • Die Fasen können unterdrückt werden • Materialschnitt entlang der Symmetrieebene

238

8 Arbeitstechniken zur Produktoptimierung

In Abbildung 8-51 sind die möglichen Freiheitsgrade dargestellt. Der Finger kann um die mittlere Bohrung rotieren, während er an der linken Bohrung festgehalten wird. Die Belastung entsteht durch das Eindrehen der Spindel, so dass die Verbindungselemente die Kraft auf den Finger übertragen. Der Betrag der Kraft wird auf 1000 N festgelegt, während die Richtung z. B. aus dem Skelettmodell abgeleitet oder gemessen werden kann. Für das Defeaturing bieten sich die Fasen an, die unterdrückt werden können. Vereinfachte Darstellungen sind nicht nutzbar und können zum Programmabsturz führen. Die Symmetrie wird durch eine an der Symmetrieebene ausgeführte Extrusion mit Materialschnitt im Modell integriert. Gleichzeitig muss berücksichtigt werden, dass auch die Last halbiert werden muss und eine zusätzliche Lagerbedingung entsteht, die die Symmetrie abbildet. Mit den gesammelten Informationen kann nun bei geöffnetem Bauteilmodell in das Modul MECHANICA gewechselt und das Simulationsmodell erstellt werden.   Applikationen Ÿ Mechanica ž MECHANICA MODELL EINRICHTEN Ÿ OK

Die neue Symbolleiste auf der rechten Seite des Grafikfensters enthält die wichtigsten Buttons für die Modellerzeugung. Diese und weitere Befehle sind ebenfalls über   Einfügen Ÿ … verfügbar. Es empfiehlt sich, die erforderlichen Befehle von oben nach unten abzuarbeiten, um keine notwendigen Eingaben auszulassen. Daher wird zunächst die Kraft in das Modell eingebracht. ž LAGERLAST Ÿ Referenzen Ÿ Bohrung auswählen Ÿ Kraft Ÿ Ÿ X: -1 Ÿ Y: -1

y x

(Ggf. an eigenes KS anpassen)

Ÿ Betrag: 500 Ÿ Ÿ OK

Abbildung 8-52: Definition der Lagerlast Die Drehbewegung des Fingers lässt sich nur mit Hilfe eines Zylinderkoordinatensystems realisieren, da Volumenelemente per Definition keine rotatorischen Freiheitsgrade haben. Das Zylinderkoordinatensystem muss so definiert werden, dass die Bohrungsachse mit der Z-Achse zusammenfällt. Durch die Freigabe des Winkels Theta (Abbildung 8-53) wird die Drehung um die Bohrungsachse ermöglicht. Die Lagerbedingung der verbliebenen Bohrung kann am Standardkoordinatensystem ausgerichtet werden. Generell muss ein FE-Modell immer statisch bestimmt sein; eine Überbestimmung ist unzulässig.

8.6 Bauteilsimulation mit MECHANICA

239

ž RANDBEDINGUNG Ÿ Referenzen Ÿ Bohrung auswählen Ÿ Koordinatensystem Ÿ Zylinder-KS Ÿ

Ÿ OK

ž RANDBEDINGUNG Ÿ Referenzen Ÿ Bohrung auswählen Ÿ Koordinatensystem Ÿ Grund-KS Ÿ

Ÿ OK

ž SYMMETRIE-RANDBEDINGUNG Ÿ Referenzen Ÿ Fläche Ÿ OK

Abbildung 8-53: Definition der Lagerbedingungen Um die Vernetzung des Bauteils durchführen zu können, muss in jedem Fall ein Material zugewiesen werden. MECHANICA liefert in einer Datenbank die wichtigsten Werkstoffe, die bei Bedarf auch ergänzt bzw. geändert werden können. ž MATERIALZUWEISUNG Ÿ Referenzen Ÿ Komponenten Ÿ Material Ÿ Weitere… ž MATERIALIEN Ÿ steel.mtl Ÿ OK Ÿ OK ž AutoGEM-STEUERUNG Ÿ Typ Ÿ Maximale Elementgröße Ÿ Referenzen Ÿ Komponenten Ÿ Elementgröße Ÿ 15 Ÿ OK

Abbildung 8-54: Materialzuweisung und Netzelementsteuerung Die Netzerzeugung oder Diskretisierung des Bauteils läuft vollständig automatisiert ab. Der Benutzer hat jedoch Möglichkeiten, auf die Vernetzung lokal und global Einfluss zu nehmen. AutoGEM erzeugt ein Netz aus p-Elementen, d. h., dass die Ergebnisgenauigkeit primär durch die Erhöhung des Polynomgrades der Ansatzfunktion verbessert wird. Je nach Notwendigkeit kann so eine Elementkante durch ein Polynom bis zum Grad 9 beschrieben werden. Dadurch werden weniger Netzelemente benötigt, als bei anderen Methoden.

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8 Arbeitstechniken zur Produktoptimierung ž AUTOGEM Ÿ Erzeugen Ÿ Schließen Ÿ Ja

Abbildung 8-55: Vernetzung des Bauteils Der letzte Schritt des Pre-Processings ist das Erstellen einer Analyse. Hier werden verschiedene Parameter festgelegt, die u.a. die Konvergenz und damit die Ergebnisqualität bestimmen. Anschließend sollte noch die Speicherzuteilung deaktiviert werden (Abbildung 8-56), um möglichst viel Speicher für die Simulation zur Verfügung zu stellen. Das Abspeichern des Modells sollte ebenfalls vor dem Analysestart erfolgen, um Datenverlust vorzubeugen. ž ANALYSEN UND KONSTRUKTIONSSTUDIEN   Datei Ÿ Neue statische Analyse Ÿ Name Ÿ Finger   Konvergenz Ÿ OK

Statusfenster des Rechenlaufs

Solverstart

3 Informationen zur Konvergenz

3

Abbildung 8-56: Definition der Analyse und Rechenlauf Nach Abschluss der Berechnung sollte überprüft werden, ob die Konvergenz erreicht wurde (s. Abbildung 8-56). Ist dies nicht der Fall, müssen geeignete Maßnahmen ergriffen werden (Polynomgrad oder Elementzahl erhöhen), um eine konvergierende Analyse zu erhalten, da sonst keine aussagekräftige Bewertung der Ergebnisse möglich ist.

8.6 Bauteilsimulation mit MECHANICA

241

Das Post-Processing kann aus dem bereits geöffneten Fenster (ž ANALYSEN UND KONSTRUKTIONSSTUDIEN) gestartet werden. Anderenfalls ist die jeweilige Analysedatei auszuwählen. (ž ANALYSEN UND KONSTRUKTIONSSTUDIEN) ž ERGEBNISFENSTERDEFINITION   Darstellungstyp Ÿ Farbfläche Ÿ Menge Ÿ Verschiebung Ÿ Betrag   Darstellungsoptionen Ÿ Legendenstufen 15 Ÿ 3 Verformt Ÿ Skalierung 10 % Ÿ OK und anzeigen ž ERGEBNISFENSTERDEFINITION Ÿ Darstellungstyp Ÿ Spannung (von Mises bzw. Max Haupt)

Verschiebung

von Mises-Spannung

max. Hauptspannung

Abbildung 8-57: Verschiebungswerte und Spannungsverteilungen Die Verformung ist mit ca. 0.57 mm unkritisch. Große Verformungen müssten dagegen nichtlinear gerechnet werden, da so ein entsprechendes Materialgesetz und Berechnungsmodell implementiert werden kann. Um eine Aussage über ein mögliches Versagen des Bauteils treffen zu können, müssen Kennwerte des eingesetzten Werkstoffs bekannt sein. Je nach Werkstoff ist ein unterschiedliches Versagenskriterium zu verwenden. Für zähe Werkstoffe, wie z. B. Aluminium, aber auch zahlreiche Stahlsorten, wird häufig die Gestaltänderungshypothese verwendet. Dabei wird die von Mises-Spannung als Kriterium herangezogen, welche mit der Streckgrenze Rp0.2 verglichen wird. Nach Überschreitung dieser Grenze tritt eine irreversible plastische Verformung auf und somit Bauteilversagen. Für spröde Werkstoffe hingegen wird die Hauptnormalspannungshypothese angewendet, welche besagt, dass ein Bauteil unter der höchsten Normalspannung versagt. Dies gilt für wenig duktile Werkstoffe, die sich vor dem Bruch nur unmerklich verformen. Der relevante Werkstoffkennwert ist hierbei die Zugfestigkeit Rm.

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Literaturverzeichnis /1/

P. Köhler, J. Bechthold, St. Danjou, S. Dungs, N. Lupa, O. Strohmeier: Pro/ENGINEER-Praktikum. 4. Auflage. Wiesbaden: Vieweg-Verlag 2006

/2/

P. Köhler: Moderne Konstruktionsmethoden im Maschinenbau. 1. Auflage. Würzburg: Vogel-Verlag 2002

/3/

P. Köhler: Blechabwicklungen und Durchdringungen; 2., bearbeitete Auflage. Berlin: VEB Verlag Technik 1989.

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Sachwortverzeichnis A Abwickelbare Flächen 21, 110, 116 Abwicklung 136 ff. Achsen 23 ff., 64 Aktivieren 143, 154, 155 Analyse 21, 116, 204 ff. Animation 229 ff. Ansichten 7, 8, 179 ff. Ansichtsmanager 13 ff., 18, 19, 119, 186 Arbeitsverzeichnis 3 Attribute ändern 8, 16, 70, 99 Aufdicken 108, 115, 120, 123 Aufteilen, Skizzenelemente 77, 124 Austauschbaugruppe 157 ff. B Basisansicht 180 Baugruppenbeziehungen 169 Baugruppeninformation 165 Baugruppenstruktur 151 ff. Bauteiländerung 166 Bauteilbezüge 23 ff. Bauteilinformation 23 ff. Bemaßung 34, 35, 48, 50 ff., 188 ff. Bemaßungseigenschaften 190 Benutzerdefinierte Analyse 208 Benutzerdefinierte Feature 94 ff. Berandungsverbund 107 ff., 118, 120 Bewegungsstudien 44, 229 Beziehungen 20, 34 ff., 101 Bezugselemente 23 ff., 60 Biegen 124, 133 ff., Blechkonvertierung 133 Blechteile 132 ff. Bohrungen 84 ff. Bohrungsmuster 91 C Constraints (geometrische Zwangsbedingungen) 50 D Darstellung 7 ff. Datenaustausch 46, 216, 221 Detailansicht 185

Diagnose einer Skizze 49 Drehen, Rotations-Feature 63 ff. Durchdringungsprüfung 165 Durchmesserbemaßung 51 E Ebene 23 ff. Einbaubedingungen 144 ff., 229 Einbaukorrektur 150 Einformen 138 Einformschräge 89 Einheitensystem 4, 20 Excel-Analyse 215 Explosionsdarstellung 16 ff., 36, 186, 236 Export 46, 235 Extrudieren 59, 62, 138 F Familientabellen 140 ff., 163 ff. Farbe 8, 15 Fase 82 Finite Elemente Methode 237 Flächenanalyse 21, 109 Flächenverschmelzung 115, 118, 120 Flexible Komponenten 167 ff. Folien 9 Folienbaum 10 Form- und Lagetoleranzen 191 Formenbau 170 Freiformfläche 108 ff., 211 G Gauß’sche Krümmung 21, 109, 116 Gelenkdefinition 229 Generisches Teil 140 ff., 163 ff. Geometrieoptimierung 205 ff. Geometrievererbung 43, 171 ff. Gewinde 84, 93, 94 Gezogene Teile 69 Graph 129 ff., 205, 212 Graphenvergleich 212 Gravur 93 Gruppe 90, 100, 210, 211 Gruppierung 100 Gussteil 195

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Sachwortverzeichnis

H Hilfe 5

N Notizen 188, 189, 193

I Import 32, 46 Interne/Externe Skizze 60

O Oberflächenangaben 189, 191 ff. Optimierung 205

K Kantensymbole 191 Komponentenanpassung 99, 166 ff. Komponentendarstellung 7 ff., 16 Komponenteneinbau 144 ff. Komponentenerzeugung 152 ff. Komponentenplatzierung 144 ff. Komponentenschnittstelle 160 ff. Konfigurationsdateien 4, 10, 177 Konvertierung 46, 133 Koordinatensystem 22 ff., 108 Kopie-Geometrie 41 ff., 198 ff., 205 ff. Kopieren 41, 90, 100, 152 Kosmetik 92 Krümmung 21, 111, 116, 108, 218 Kurve 26 ff., 33, 44, 105 Kurvenanalyse 21, 129, 212

P Parameter 34 ff., 101 ff. Parametrisierung 101 ff. Passfedernut 96 Perimeterbemaßung 124 Platzierungsbedingungen 146 ff. Prägung / Sicke 138 Profilkörper 59, 62, 119 Projektionsansicht 181 Projezieren 29, 119, 120, 181 ProPROGRAM 225 Publizier-Geometrie 41 ff., Punkte 24 ff.

L Lasche 133 Layout 36, 175 Leitkurve 33, 69 ff., 73 ff., 122, 105 M Makroaufzeichnung 4 Mapkeys 4 Maßänderung 51, 99 Maßbezeichnung 34 Massenwerte 20 Materialeigenschaften 4, 20 Materialschnitt 43, 59, 62 MathCad-Analyse 220 MECHANICA 237 Mechanismus 44 Messen 21, 25, 205, 216 Mittellinie 48 Modellanalyse 20 Modellanpassung 99 Modellansichten 13, 179 Modellbaum 5, 6, 11 Modelldarstellung 7 ff. Multiziel-Konstruktionsstudien 218 Mustern 91 ff., 100, 173

Q Querschnitt 18, 26, 60, 182 ff. R Rauigkeitssymbol 191 Referenzen 23 ff. Rippe 88 Rotation 61 ff. Rotationskörper 61 ff. Rotationsskizze 54 f. Rundung 82 S Schalen-Tool 89 Schmiedeteil 170 Schneiden, Flächen 29 Schnittdarstellung 182 Schnittstellen 46, 216, 220 Schraffur 19, 184 Schrägenanalyse 197 Schrägen-Tool 197 Schwerpunkt 19, 21, 206 f. Servomotor 44, 229 ff. Sicke / Prägung 138 Skelett 38 ff. Skelettmodell 38 ff., 155 ff. Skizzierebene 47 Skizzieren 47 Skizziermethoden 50 Skizzierübung 52

Sachwortverzeichnis Speicherort 3 Spiegeln 53, 90, 104, 114 Spiralförmiges Zug-KE 71 Spurkurve 44 Stanzen 135 Startpunkt 78, 124 Steuerkurvenbiegung 125 Strukturmodell 38, 151, 155 Stückliste 194 Stufenschnitt 19, 182 Style-KE 111 Symbole 191 Symmetrische Skizzen 53 T Teilefamilie 140 ff., 163 ff. Teilemodellierung 59 ff. Toleranzanalyse 203 ff. Toleranzen 191, 203 Trägheitsmoment 18 Trajektion 69 ff., 72 Trajektion, variabel 73 ff. Trajpar 122, 127, 130 Transparenz 8, 15 Trimmen 54, 115, 116, 121 U Übergangsstücke 75 Umdefinieren 99 Umfang /Perimeter 124 Unterdrücken 10, 11, 187

245 V Variante 140 ff., 177 ff. Verbundelemente, gezogen 80 Verbundfläche 105 ff. Verbundkörper 75 ff. Vereinfachte Darstellung 13 Vererbung, Geometrie 43 Versatzfläche 112 ff. Verschmelzen 115, 118, 120 Vordefinierte Ansichten 8, 180 Voreinstellungen 4 W Wegnehmen 4, 188 Wickeln 30 Z Zeichnungsbemaßung 188 Zeichnungsblätter 179 Zeichnungseinstellungen 176 Zeichnungserstellung 175 ff. Zeichnungsformatierung 175 ff. Zeichnungslayout 175 Zeichnungsmodelle 178 Zeichnungsvorlagen 176 Zeigen/Wegnehmen 188 Zentrierbohrung 95 Zug-KE mit var. Schnitt 73, 74, 117, 127 Zug-Verbund-KE 107

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Teileverzeichnis

Teileverzeichnis A Antriebswelle 64, 96 Arm 156, 166 Arm_generisch 164 Ausschnitt 173 B Backe 61, 82 Basisteil 95 Berandungsverbund 109 Blechrinne 221 ff. Blechteil_1 134, 136 Bodenblech 205 Bogen 99 Bogen-F 105, 115 Bolzen 174 D Deckel 86, 91, 92 Deckel_2 100 Diffusor 213 ff. Druckfeder 71, 167 F Fahrradsattel 108 Faltenbalg 123 Federring 72 Finger 70, 83, 85, 140, 155 Finger_A 69 Finger_funk 157 Flansch 63, 87, 89 G Gehäuse 169 Gehäusemantel 64 Gewindebuchse 65, 148 Greifer 39

Griff 172 Grundkoerper 211 Gussbaugruppe 195 ff. H Handrad 160 Handrad_2 73 Huelse 167 K Kanalfäche 111, 119 Kreis-Kreis 78 Kreis-Verbund 107 Kruemmer 81, 209 Kruemmer_1 79 Kruemmer_2 106, 118 Kruemmer_skelett 196 Kurbelwelle 207

R Rastriegel 167, 168 Raststift 167 Rohrleitung 218 ff. Rohrsegment 216 S Sicke 139 Spindel 65, 76, 94 Spiralfeder 71, 101 Spitze 122 Stanzteil 135 Stirnradgetriebe 152

L Lagerbock 88

V Ventil 161 Ventildeckel 65 Ventilgehäuse 148 Ventilkegel 65, 147 Ventilkorpus 66, 83, 86, 93 Verschluss 146

M Mutter 167

W Wuerfel 74

N Nockenwelle 129

Z Zahnrad 126 ff. Zahnriemen 124 Zange 171 ff. Zangenaußenteil 42, 171 ff. Zangeninnenteil 41, 171 ff. Zangenskizze 42, 56 ff. Zylinderstift 141 Zylinderverbund 116, 138

O Oktaeder 104 Oval-Oval 75, 90, 133, 137 P Parallelverbund 77, 89 Platte 139 Pleuel 170