Pro ENGINEER Wildfire 5.0 für Fortgeschrittene - kurz und bündig: Grundlagen mit Übungen 2. Auflage

Steffen Clement | Konstantin Kittel | Sándor Vajna (Hrsg.) Pro/ENGINEER Wildfire 5.0 für Fortgeschrittene – kurz und bündig

Steffen Clement | Konstantin Kittel

Pro/ENGINEER Wildfire 5.0 für Fortgeschrittene – kurz und bündig Grundlagen mit Übungen 2., aktualisierte Auflage Herausgegeben von Sándor Vajna 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 2008 2., aktualisierte Auflage 2011 Alle Rechte vorbehalten © Vieweg+Teubner Verlag |Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 2011 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: MercedesDruck, Berlin Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier. Printed in Germany ISBN 978-3-8348-0768-7

V

Vorwort Am Lehrstuhl für Maschinenbauinformatik der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg werden seit 1994 Studenten an den wichtigsten CAD/CAM-Systemen mit dem Ziel ausgebildet, Grundfertigkeiten in der Anwendung der CAD/CAMTechnologie insgesamt zu erwerben. Diese Grundfertigkeiten können die Studenten in Übungen zu weiterführenden Vorlesungen (beispielsweise Produktmodellierung und Wissensbasierte Produktentwicklung) um komplexe Funktionalitäten und Modellierungstechniken vertiefen. Aufbauend auf den Grundlagen der parametrischen und featurebasierten 3DModellierung vermittelt das vorliegende Buch dem Leser weiterführende praxisrelevante Anwendungen des CAD/CAM-Systems Pro/ENGINEER Wildfire 5. Der Fokus liegt auf einer kurzen und verständlichen Darstellung dieser Anwendungen. Das Buch beginnt mit den Beispielen Extruderschnecke und Computermaus zur komplexen Flächenmodellierung. Neu aufgenommen wurde in der vorliegenden 2. Auflage die Blechteilkonstruktion. Darauf folgen Kapitel zum wissensbasierten Konstruieren von Baugruppen und Einzelteilen. Den Abschluss bilden Kapitel zur Animation und dynamischen Analyse von Baugruppen sowie zur FE-Berechnung mit der Applikation Pro/MECHANICA. Die ausgewählten Beispiele geben dem Leser einen vertiefenden Überblick über die Anwendung von Pro/ENGINEER Wildfire 5 in der Produktentwicklung. In den Beispielen Blechteilmodellierung, Baugruppenparametrik am Lagerbock, vereinfachter animierter Motor und FEMBerechnung eines vereinfachten Pleuels werden unterschiedliche Module von Pro/ENGINEER Wildfire 5 vorgestellt und angewendet. Das Buch wendet sich an Leser mit Grundlagenwissen in der Anwendung von CAD/CAM-Systemen. Es unterstützt das Selbststudium und regt zur weiteren vertieften Beschäftigung mit Pro/ENGINEER Wildfire 5 an. Durch den Aufbau des Textes in Tabellenform eignet sich das Buch auch als Referenz für die tägliche Arbeit mit Pro/ENGINEER Wildfire 5. Die Autoren sind dankbar für jede Anregung aus dem Kreis der Leser bezüglich Inhalt und Reihenfolge der Modellierung mit Pro/ENGINEER Wildfire 5. Ein besonderer Dank geht an Herrn Thomas Zipsner und Frau Imke Zander sowie allen beteiligten Mitarbeitern des Vieweg+Teubner Verlags für die engagierte und sachkundige Zusammenarbeit bei der Erstellung des Buches. Neckarsulm im Januar 2011

Dr.-Ing. Steffen Clement Dipl.-Ing. Konstantin Kittel Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Sandor Vajna

VII

Inhaltsverzeichnis 1 Allgemeine Einleitung .............................................................................. 1.1 Grundlegende Begriffe ...................................................................... 1.2 Menü HILFE und Online-Hilfen ....................................................... 1.3 Protokollierung in der Trail-Datei ..................................................... 1.4 Übersichtliche Modellstruktur erstellen ............................................. 1.5 Hinweis ..............................................................................................

1 2 3 3 4 4

2 Flächenmodellierung: Extruderschnecke ............................................... 2.1 Neue Datei erzeugen .......................................................................... 2.2 Zusätzliche Folie erzeugen ................................................................ 2.3 Hilfsgeometrien modellieren ............................................................. 2.4 Schneckengeometrie erzeugen ........................................................... 2.4.1 Hilfsgeometrie ausblenden ..................................................... 2.4.2 Spirale mit Innenfläche verschmelzen .................................... 2.5 Schneckengeometrie vervollständigen .............................................. 2.6 Verrundungen erzeugen ..................................................................... 2.7 Lagerung erzeugen ............................................................................ 2.8 Eckenradius erzeugen ........................................................................

6 6 7 7 9 12 12 13 17 20 22

3 Computermaus .......................................................................................... 3.1 Grundfläche erzeugen ........................................................................ 3.2 Seitenfläche erzeugen ........................................................................ 3.3 Deckfläche erzeugen .......................................................................... 3.4 Daumenaussparung erzeugen ............................................................ 3.5 Volumenmodell erzeugen .................................................................. 3.6 Verrundungen anbringen ................................................................... 3.7 Tasten modellieren .............................................................................

23 23 24 26 28 30 31 34

4 Baugruppenparametrik ........................................................................... 4.1 Lagerbock modellieren ...................................................................... 4.2 Parameter festlegen ............................................................................ 4.3 Lager modellieren .............................................................................. 4.4 Welle modellieren .............................................................................. 4.5 Flansch modellieren ........................................................................... 4.6 Zusammenbau .................................................................................... 4.7 Parameter festlegen ............................................................................ 4.8 Benutzungsoberfläche von Pro/ENGINEER anpassen ...................... 4.9 Beziehungen festlegen ....................................................................... 4.10 Eingabeparameter definieren .............................................................

38 39 39 40 44 45 46 46 47 47 50

VIII

Inhaltsverzeichnis

5 Blechteilmodellierung ............................................................................... 5.1 Erste Lasche erzeugen ....................................................................... 5.2 Seitliche Laschen erzeugen ................................................................ 5.3 Lüftungsgitter erzeugen ..................................................................... 5.4 Lüftungsschlitze erzeugen ................................................................. 5.5 Oberen Flansch erzeugen ................................................................... 5.6 Bohrungsflansch erzeugen ................................................................. 5.7 Abgesetzte Lasche erzeugen .............................................................. 5.8 Abgesetzte Laschen anpassen ............................................................ 5.9 Sicken erzeugen .................................................................................

51 52 52 55 58 60 65 66 67 69

6 Bewegungssimulation ............................................................................... 6.1 Einzelteile modellieren ...................................................................... 6.1.1 Motorblock ............................................................................. 6.1.2 Kurbelwelle ............................................................................ 6.1.3 Kolben .................................................................................... 6.1.4 Pleuel ...................................................................................... 6.2 Einzelteile zusammenbauen ............................................................... 6.2.1 Motorblock einbauen .............................................................. 6.2.2 Kurbelwelle einbauen ............................................................. 6.2.3 Kolben einbauen ..................................................................... 6.2.4 Pleuel einbauen ....................................................................... 6.3 Antrieb definieren .............................................................................. 6.4 Analysen durchführen ........................................................................ 6.4.1 Bewegungssimulation durchführen ........................................ 6.4.2 Kollisionsprüfung durchführen .............................................. 6.4.3 Kennwerte berechnen .............................................................

75 76 76 77 78 79 80 82 83 84 85 87 89 89 90 91

7 FE-Berechnung mit Pro/MECHANICA ................................................. 7.1 Pre-Processing ................................................................................... 7.1.1 Flächenbereich definieren ...................................................... 7.1.2 Last definieren ........................................................................ 7.1.3 Randbedingungen definieren .................................................. 7.1.4 Materialien definieren ............................................................ 7.2 Berechnung ........................................................................................ 7.3 Post-Processing ..................................................................................

96 97 97 99 100 101 103 106

8 Literaturverzeichnis ................................................................................. 111 9 Sachwortverzeichnis ................................................................................. 112

1

1

Allgemeine Einleitung

Pro/ENGINEER ist ein CAD/CAM-System, das in der Produktentwicklung eingesetzt wird. Das vorliegende Buch führt die Methodik des Buches Pro/ENGINEER Wildfire 4.0 für Einsteiger fort und beschäftigt sich mit ausgewählten Themengebieten für Anwender mit Erfahrung im CAD/CAM-System Pro/ENGINEER für die Version Wildfire 5.0: • Entwicklung von 3D-Bauteilen durch komplexe Flächenmodellierung • Modellierung von Blechteilen wurde für die 2. Auflage komplett überarbeitet • parametrische Konstruktion in Bauteilen und Baugruppen unter anderem mit Hilfe von Pro/PROGRAM • Bewegungsanimation mit Hilfe des Werkzeugs Mechanism Design und • Anwendung der FEM-Analyse mit Pro/MECHANICA Das CAD/CAM-System Pro/ENGINEER bietet verschiedene Möglichkeiten, den Produktenwickler bei der täglichen Arbeit zu unterstützen. Die folgenden Kapitel zeigen die Anwendung von Pro/ENGINEER in den Phasen Entwerfen, Ausarbeiten und Detaillieren des Konstruktionsprozess. Durch die Verknüpfung der Bauteilerstellung mit Parametrik, Bewegungsanalyse und FEM-Analyse besteht die Chance, eine Baugruppe oder ein Bauteil komplett in ein und demselben System zu konzipieren und später zu detaillieren. Dabei werden auch Schleifen und Iterationen zwischen den einzelnen Prozessschritten unterstützt und gefördert. Für eine vollständige Dokumentation der Arbeiten mit der zugehörigen Nachvollziehbarkeit steht dem Anwender meist ein PDM-System (Product Data Management) zur Verfügung. Auf die Anwendung von PDM-Systemen wird in diesem Buch nicht eingegangen. Bei der Erstellung der Bauteile und Baugruppen werden bewährte Elemente von Pro/ENGINEER verwendet: • die direkte Manipulierbarkeit der Elemente (Features) inklusive einer Überprüfung auf Konsistenz und Erzeugbarkeit der geänderten Elemente, • die Möglichkeit des Aufbringens technologischer Informationen an den Elementen (z. B. Bearbeitungsvorgaben, geometrische Toleranzen), • die Baumstruktur mit der Möglichkeit, direkt auf erzeugte Elemente zuzugreifen und • die Möglichkeit des regelbasierenden (wissensbasierenden) Konstruierens durch die Integration von Abhängigkeiten und Beziehungen zwischen einzelnen Parametern, Bauteilen und Baugruppen. S. Clement et al. (Hrsg.), Pro/ENGINEER Wildfire 5.0 für Fortgeschrittene – kurz und bündig, DOI 10.1007/978-3-8348-9887-6_1, © Vieweg+Teubner Verlag | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 2011

2

1 Allgemeine Einleitung

1.1 Grundlegende Begriffe Begriff

Erläuterung

Doppelklick

zweifache Betätigung einer Maustaste

Eingabezeile

Eingabe der Werte in der Konstruktionswerkzeugleiste

LMB

(Left Mouse Button), linke Maustaste

MMB

(Middle Mouse Button), mittlere Maustaste

RMB

(Right Mouse Button), rechte Maustaste

Button

beschriftetes Feld zum Ein-/Ausschalten von Funktionalitäten

Icon

graphisches Feld zum Ein-/Ausschalten von Funktionalitäten

Selektieren

Auswählen eines Geometrieobjektes mit der Maus

DTM

[Datum Plane] Bezugsebene zur Platzierung der Skizzen

Zur besseren Übersichtlichkeit der im Buch beschriebenen praktischen Beispiele wurden verschiedene Formatvorlagen verwendet. Die folgende Tabelle zeigt und erläutert die im Buch verwendeten Konventionen: Konvention

Erläuterung

Beispiel

(...)

Hinweis oder Erläuterung einer Aktion (mehrere Elemente zum besseren Verständnis mit STRG+LMB wählen)

Fett

Windows-Fenster mit Nennung der Fensterüberschrift

Referenzen

GROSSBUCHSTABEN

Symbolleisten, Bereiche der Programmoberfläche, Menüpunkte...

MENUELEISTE, ARBEITSFENSTER

Kursiv

Funktionen, Drop-Down Menüs Iconbezeichnung (Schaltfläche)

Speichern, Extrudieren-Tool

Æ

Aktionen, die vom Programm automa- Æ Skizzieransicht tisch ausgeführt werden wird geöffnet

Ÿ

Abfolgen von Aktionen, die nacheinander ausgeführt werden

DATEI Ÿ Öffnen

<Wert>

Tastatureingabe eines Zahlenwertes

<120>



Eingabe der Zeichenkette „Name“



1.3 Protokollierung in der Trail-Datei

3

1.2 Menü HILFE und Online-Hilfen Die wichtigsten Befehle im Menü HILFE: Hilfe Center

Öffnen der Pro/ENGINEER-Hilfe

Was ist das?

Kontextbezogene Hilfe

Menü Mapper

Bietet die Möglichkeit, Inhalte von Befehlen zu Vorgängerversionen von Pro/ENGINEER darzustellen bspw.

Wird der Cursor über ein Icon bewegt, so erscheint eine einzeilige Kurzinformation zum jeweiligen Befehl in schwarzer Schrift auf gelben Grund. Um eine ausführliche Information zu den entsprechenden Menüpunkten zu erhalten, bietet die Online-Hilfe gute Möglichkeiten, Probleme selbständig zu lösen. Zum Vermeiden von Wartezeiten bei einer späteren Nutzung der Online-Hilfe sollte man den Browser offen lassen.

1.3 Protokollierung in der Trail-Datei Die Trail-Datei, die von Pro/ENGINEER automatisch erzeugt wird, enthält die Dokumentation aller durchgeführten Arbeitsschritte. Diese Datei kann nach eventuellen Systemausfällen zur Modellierung herangezogen werden. Es ist jedoch darauf zu achten, dass veraltete Trail-Dateien gelöscht werden. Durch das Löschen dieser Daten wird Speicherplatz freigegeben. Daher bietet es sich außerdem an, die Trail-Dateien in einem separaten Verzeichnis zu speichern. Öffnen der Konfigurationsdatei: MENUELEISTE Ÿ TOOLS Ÿ Optionen Æ Konfigurationsdatei wird geöffnet Falls die Option „trail_dir“ bereits vorhanden ist: • Im Eingabefeld „Wert“ den Pfad zum gewünschten Ordner angeben. Falls die Option „trail_dir“ noch nicht vorhanden ist: • Im Eingabefeld „Option“ eingeben. Ÿ im Eingabefeld „Wert“ den Pfad zum gewünschten Ordner angeben Ÿ LMB Button Hinzuf/Löschen

4

1 Allgemeine Einleitung

1.4 Übersichtliche Modellstruktur erstellen Im Modellbaum können zur Erhöhung der Übersichtlichkeit des Aufbaus des CAD-Modells die einzelnen Konstruktionselemente individuell gruppiert und benannt werden. Es ist beispielsweise hilfreich, die jeweiligen Konstruktionselemente nach ihrer Funktion zu benennen und zu gruppieren. Umbenennen

Übersichtlichere Modellstruktur erstellen Mit RMB KE selektieren Ÿ Umbenennen Ÿ Name ändern, z. B. Ÿ ENTER

Gruppieren

Übersichtlichere Modellstruktur erstellen Mit STRG+LMB KEs selektieren Ÿ RMB Ÿ Gruppe Name eingeben, z. B. Ÿ ENTER

1.5 Hinweis Pro/ENGINEER Wildfire 5.0 bietet vielfältige Möglichkeiten zur individuellen Anpassung des CAD-Systems. Darunter fällt auch das Erscheinungsbild der Programmoberfläche. Hierbei können die Symbolleisten frei auf der Programmoberfläche verteilt werden. Weiterhin ist es möglich, häufig benötigte Funktionen den Symbolleisten hinzuzufügen. Dadurch kann es passieren, dass sich die individualisierte Programmoberfläche von der in diesem Buch zugrunde liegenden Pro-

1.5 Hinweis

5

grammoberfläche unterscheidet und somit Unterschiede in Position und Vorhandensein von Icons und Symbolleisten möglich sind. Die in diesem Buch gezeigten Bilder beziehen sich auf die standardmäßig vorgegebene Programmoberfläche. Sollten bestimmte Icons nicht in den im Buch angegebenen Symbolleisten zu finden sein, können sämtliche Funktionen zum Erstellen und Editieren von KEs über die Menüpunkte EDITIEREN und EINFÜGEN aufgerufen werden.

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2

Flächenmodellierung: Extruderschnecke

Die Modellierung der Extruderschnecke zeigt das Arbeiten mit Folien, Flächen, Flächenverschmelzungen und Verrundungen bis zum Volumenmodell. Dabei wird ein übersichtliches und klar strukturiertes Modell aufgebaut, mit der Möglichkeit, nachträglich verschiedene Elemente zu manipulieren. Vorgehensweise: • neue Datei erzeugen • zusätzliche Folie erzeugen • Hilfsgeometrien modellieren • Schneckengeometrie erzeugen • Schneckengeometrie vervollständigen • Verrundungen erzeugen • Lagerung erzeugen • Eckenradius erzeugen

2.1 Neue Datei erzeugen MENUELEISTE

Neue Datei erzeugen

Dateiname: <extruderschnecke> Der Dateiname darf keine Sonderzeichen oder Umlaute enthalten und nicht länger als 31 Zeichen sein. S. Clement et al. (Hrsg.), Pro/ENGINEER Wildfire 5.0 für Fortgeschrittene – kurz und bündig, DOI 10.1007/978-3-8348-9887-6_2, © Vieweg+Teubner Verlag | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 2011

2.3 Hilfsgeometrien modellieren

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2.2 Zusätzliche Folie erzeugen Zunächst wird eine Folie angelegt, die später zum vereinfachten Ein- und Ausblenden der Hilfsflächen verwendet wird. SYSTEMLEISTE

Zusätzliche Folie erzeugen

mit LMB Icon Folien wählen Æ im NAVIGATIONSBEREICH wird eine Übersicht der vorhandenen Folien dargestellt NAVIGATIONSBEREICH

Zusätzliche Folie erzeugen

RMB Ÿ Neue Folie Æ Fenster Folieneigenschaften öffnet sich Name: <SKELETT_FLAECHEN> Ÿ mit LMB auf Button OK Fenster Folieneigenschaften schließen SYSTEMLEISTE

Zusätzliche Folie erzeugen

mit LMB Icon Folien wählen Æ im NAVIGATIONSBEREICH wird wieder der Modellbaum dargestellt

2.3 Hilfsgeometrien modellieren Zunächst wird die Hilfsgeometrie für die Modellierung der Schneckengeometrie erzeugt. Sollte es vorkommen, dass die Skizzenansicht gedreht wird, kann mit dem Skizzenebene Parallel zum Bildschirm orientieren die Draufsicht auf die Icon Skizze wieder hergestellt werden. Äußere Hilfsfläche

Hilfsgeometrien modellieren

Mit Hilfe des Drehen-Tools (KE als Fläche aktivieren) die äußere Hilfsfläche erzeugen (siehe Skizze). Als Skizzierebene die Ebene FRONT verwenden. Die Option KE als Fläche muss vor dem Zeichnen der Skizze aktiviert werden. Standardmäßig würde Pro/ENGINEER ein Volumen erzeugen, was beim Beenden des Skizziermodus eine Fehlermeldung bringen würde, da der gezeichnete Querschnitt nicht geschlossen ist.

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2 Flächenmodellierung: Extruderschnecke 140 93° ∅70

Bei den angegebenen 70 mm handelt es sich um ein Durchmessermaß. Innere Hilfsfläche

Hilfsgeometrien modellieren

Mit Hilfe des Drehen-Tools (KE als Fläche aktivieren) die innere Hilfsfläche erzeugen (siehe Skizze). Als Skizzierebene die Ebene FRONT verwenden.

Um die parallele Platzierungsbedingung setzen zu können ist es notwendig, die Kontur der äußeren Hilfsfläche als Referenz anzugeben.

2.4 Schneckengeometrie erzeugen

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2.4 Schneckengeometrie erzeugen Im nächsten Schritt wird eine spezielle Funktion zur Modellierung spiralförmiger Konstruktionselemente verwendet, um die Schneckengeometrie zu erzeugen. MENUELEISTE

Schneckengeometrie erzeugen MENUELEISTE Ÿ EINFÜGEN Ÿ SPIRALFÖRMIGES ZUG-KE Ÿ Fläche Æ Fenster Fläche: Spiralförmiges Zug-KE erscheint Æ Fenster Menü-Manager erscheint

Fenster Menü-Manager

Schneckengeometrie erzeugen

Variabel Ÿ Durch Achse Ÿ Linksseitig Ÿ Fertig Ÿ Neu einstellen Ÿ Ebene ARBEITSFENSTER

Schneckengeometrie erzeugen

Mit LMB Ebene FRONT selektieren. Fenster Menü-Manager

Schneckengeometrie erzeugen

OK Ÿ Standard Æ Skizzieransicht wird im ARBEITSFENSTER geöffnet Æ SKIZZIERWERKZEUGLEISTE erscheint SKIZZIERWERKZEUGLEISTE

Schneckengeometrie erzeugen

Rotationsachse im Koordinatenursprung erzeugen. Werkzeug 2-Punkt Linie erzeugen erzeugen.

verwenden, um Kontur (siehe Skizze) zu

Der erzeugte Punkt wird zur Definition der Steigung der Spirale benötigt (Funktion Element am Auswahlpunkt aufteilen Mit Icon Aktuellen Schnitt fortsetzen

verwenden). Skizzieransicht schließen.

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2 Flächenmodellierung: Extruderschnecke 15.00

35.00

10.00

Zugprofil in zwei Linien unterteilen Zugprofil an der Kontur des äußeren Kegels ausrichten

MITTEILUNGSFENSTER

Schneckengeometrie erzeugen

Steigungswert am Leitkurvenstart: <25> Ÿ ENTER Æ Steigungswert am Leitkurvenende: <80> Ÿ ENTER Æ Fenster Pitch_Graph erscheint Fenster Menü-Manager

Schneckengeometrie erzeugen

Definieren Ÿ Pkt hinzuf Æ voriger Skizze erscheint im ARBEITSFENSTER ARBEITSFENSTER

Schneckengeometrie erzeugen Mit LMB zusätzlichen Punkt in Skizze selektieren (siehe Skizze).

MITTEILUNGSFENSTER

Schneckengeometrie erzeugen Steigungswert: <25> Ÿ ENTER Der Graph im Fenster Pitch_Graph sollte wie im Bild links aussehen.

2.4 Schneckengeometrie erzeugen Fenster Menü-Manager

11 Schneckengeometrie erzeugen

Fertig/Zurück Ÿ Fertig Æ Skizzieransicht wird geöffnet Æ SKIZZIERWERKZEUGLEISTE erscheint SKIZZIERWERKZEUGLEISTE

Schneckengeometrie erzeugen

Werkzeug 2-Punkt Linie erzeugen verwenden, um Kontur entsprechend Skizze zu erzeugen (Skizze symmetrisch ausrichten):

Die äußere Kante (die kleinere Kante auf der rechten Seite im Bild) des skizzierten Trapezes ist nicht senkrecht, sondern folgt der äußeren Hilfsfläche und ist somit leicht geneigt. SKIZZIERWERKZEUGLEISTE Mit Icon Aktuellen Schnitt fortsetzen Fenster Fläche: Spiralförmiges Zug-KE

Schneckengeometrie erzeugen Skizzieransicht schließen. Schneckengeometrie erzeugen

Attribute Ÿ Definieren Æ Menü-Manager erscheint Fenster Menü-Manager

Schneckengeometrie erzeugen

Geschlossene Enden Ÿ Fertig Fenster Fläche: Spiralförmiges Zug-KE

Schneckengeometrie erzeugen

Mit Button OK Fenster Fläche: Spiralförmiges Zug-KE schließen.

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2 Flächenmodellierung: Extruderschnecke

2.4.1

Hilfsgeometrie ausblenden Hilfsgeometrie ausblenden

Mit LMB Icon Folien Übersicht der vorhandenen Folien öffnen. Folieneigenschaften der Folie SKELETT_FLAECHEN öffnen. Äußere Hilfsfläche der Folie zuweisen. Folie SKELETT_FLAECHEN ausblenden. Mit LMB Icon Folien

2.4.2

Übersicht der vorhandenen Folien schließen.

Spirale mit Innenfläche verschmelzen Spirale mit Innenfläche verschmelzen

Innere Hilfsfläche und Spirale selektieren und mit Hilfe des Verschmelzen-Tools verschmelzen. Sollten beim Verschmelzen die falschen Flächen entfernt werden, können die beizubehaltenden Flächen mit den Umschalt-Icons

verändert werden.

2.5 Schneckengeometrie vervollständigen

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Ÿ Das Verschmelzen-Tool wird verwendet, um zwei Sammelflächen durch Schneiden oder Vereinen zu verbinden. Die entstehende Sammelfläche ist eine separate Sammelfläche, die aus den beiden ursprünglichen Sammelflächen besteht. Wenn das Verschmelzungs-KE gelöscht wird, bleiben die ursprünglichen Sammelflächen bestehen. Das Verschmelzen dient zum Schneiden, Hinzufügen von Flächen und zur Vorbereitung der Umwandlung eines Flächenmodells in ein Volumenmodell.

2.5 Schneckengeometrie vervollständigen Hilfsfläche 1

Einlauf Schneckengeometrie

Mit Hilfe des Extrudieren-Tools eine Hilfsfläche (KE als Fläche ren) erzeugen, die anschließend zum Verschmelzen verwendet wird.

aktivie-

Als Skizzierebene die Ebene FRONT verwenden. Falls der Einlauf der Schneckengeometrie nicht in der Bezugsebene FRONT endet (siehe Bild), die Ebene selektieren, in der der Einlauf liegt, oder eine neue Bezugsebene im Einlauf erzeugen.

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2 Flächenmodellierung: Extruderschnecke

In der Skizzieransicht folgende Skizze (eine einzelne Linie, die auf der Außenkante der inneren Hilfsfläche liegt und 2 mm Abstand zur Außenkante hat) erzeugen:

Die Linie um 40 mm extrudieren.

2.5 Schneckengeometrie vervollständigen

Verschmelzen 1

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Einlauf Schneckengeometrie

Mit Hilfe des Verschmelzen-Tools die eben erzeugte Hilfsfläche mit der letzten Verschmelzung (Spirale und innere Hilfsfläche) verschmelzen.

Hilfsfläche 2

Einlauf Schneckengeometrie

Um die Außenkontur als Referenz verwenden zu können ist es notwendig, die Folie SKELETT_FLAECHEN temporär wieder einzublenden. eine Hilfsfläche (KE als Fläche Mit Hilfe des Rotieren-Tools erzeugen, die anschließend zum Verschmelzen verwendet wird. Als Skizzierebene die Ebene TOP verwenden.

aktivieren)

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2 Flächenmodellierung: Extruderschnecke

Verschmelzen 2

Einlauf Schneckengeometrie

Mit Hilfe des Verschmelzen-Tools die eben erzeugt Hilfsfläche mit der letzten Verschmelzung (aus Verschmelzen 1) verschmelzen.

Hilfsfläche 3 Mit Hilfe des Werkzeugs Rotieren-Tools aktivieren) erstellen (siehe Skizze).

Verschmelzen 3

Auslauf Schneckengeometrie eine Hilfsfläche (KE als Fläche

Auslauf Schneckengeometrie

Mit Hilfe des Verschmelzen-Tools die eben erzeugt Hilfsfläche mit der letzten Verschmelzung (aus Verschmelzen 2) verschmelzen.

Hilfsfläche 4 Mit Hilfe des Werkzeugs Rotieren-Tools aktivieren) erstellen (siehe Skizze).

Auslauf Schneckengeometrie eine Hilfsfläche (KE als Fläche

Die gezeichnete Kontur muss außen auf der äußeren Hilfsfläche ausgerichtet sein.

2.6 Verrundungen erzeugen

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Verschmelzen 4

Auslauf Schneckengeometrie

Mit Hilfe des Verschmelzen-Tools die eben erzeugt Hilfsfläche mit der letzten Verschmelzung (aus Verschmelzen 3) verschmelzen.

2.6 Verrundungen erzeugen Die Verrundungen der Extruderschnecke werden mit einem einzigen VerrundungsKE erzeugt, welches sich aus mehreren Sätzen zusammensetzt. Satz 1 Mit Hilfe des Rundungs-Tool

Verrundungen erzeugen fünf Rundungssätze definieren:

Satz 1: die Kanten am Einlauf (Radius=2).

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2 Flächenmodellierung: Extruderschnecke

Satz 2

Verrundungen erzeugen

Satz 2: die beiden Übergänge Spirale-Schaft (Radius=6).

Satz 3

Verrundungen erzeugen

Satz 3: Oberseite des Schneckenprofils (Radius=30).

Satz 4 Satz 4: Übergang Aufnahme-Schaft (Radius=8).

Verrundungen erzeugen

2.6 Verrundungen erzeugen Satz 5

19 Verrundungen erzeugen

Satz 5: Unterseite des Schneckenprofils (Radius=5).

Im Übergangsmodus kann bei Bedarf Einfluss auf die Beschaffenheit der einzelnen Rundungsübergänge genommen werden.

20

2 Flächenmodellierung: Extruderschnecke

2.7 Lagerung erzeugen Um die Lagerung der Extruderschnecke zu erzeugen, wird die Verbundfläche zunächst in einen Volumenkörper umgewandelt. Danach können eine Bohrung und eine Extrusion angebracht werden. Volumenkörper

Lagerung erzeugen

Das Flächenmodell der Extruderschnecke (letzte Verschmelzung) selektieren und mit dem Verbundvolumen-Tool

in ein Volumenmodell umwandeln.

Profilaufnahme Mit Hilfe des Extrudieren-Tools Skizze) erstellen.

Lagerung erzeugen die Aufnahme der Extruderschnecke (siehe

Den gezeichneten Schnitt um 20 mm extrudieren, dabei die Option Material entfernen

aktivieren.

Ÿ

2.7 Lagerung erzeugen

21

Zentrieraufnahme

Lagerung erzeugen

Mit Hilfe des Werkzeugs Rotieren-Tool (Option Material entfernen

die Aufnahme als Materialschnitt

) erstellen (siehe Skizze).

Die entstehenden Innenecken mit R2 verrunden (siehe Bild).

22

2 Flächenmodellierung: Extruderschnecke

2.8 Eckenradius erzeugen Eckenradius erzeugen Mit Hilfe des Rundungs-Tools

Datei speichern DATEI Ÿ Speichern

Eckenradien mit R0,2 erzeugen (siehe Bild).

Eckenradius erzeugen

23

3

Computermaus

Dieses Übungsbeispiel soll die generelle Vorgehensweise beim Erstellen von Flächenmodellen demonstrieren. Flächenmodelle werden dann benutzt, wenn komplexe Geometrien erzeugt werden sollen. Weiterhin wird in diesem Kapitel die Erzeugung variabler Verrundungen demonstriert. Vorgehensweise: • Grundfläche erzeugen • Seitenfläche erzeugen • Deckfläche erzeugen • Daumenaussparung erzeugen • Volumenmodell erzeugen • Verrundungen anbringen • Tasten modellieren

3.1 Grundfläche erzeugen Neue Datei erzeugen

Grundfläche erzeugen

Dateiname: <maus> S. Clement et al. (Hrsg.), Pro/ENGINEER Wildfire 5.0 für Fortgeschrittene – kurz und bündig, DOI 10.1007/978-3-8348-9887-6_3, © Vieweg+Teubner Verlag | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 2011

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3 Computermaus

Fläche skizzieren

Grundfläche erzeugen

Erstellen einer Rechteckskizze (Maße siehe Skizze) in der Ebene FRONT.

Mit Hilfe des Füllen-Tools

die eben erzeugte Skizze füllen.

3.2 Seitenfläche erzeugen Im zweiten Schritt wird die Seitenfläche der Computermaus erzeugt. Dazu wird zunächst eine Leitkurve skizziert, auf deren Basis anschließend ein Zugkörper erzeugt wird.

3.2 Seitenfläche erzeugen Leitkurve erstellen

25 Seitenfläche erzeugen

Als Skizzierebene wird dieselbe Ebene (FRONT) wie für die zuvor erzeugte Rechteckfläche verwendet. Im Hintergrund der unten stehenden Skizze ist noch einmal die zuvor erzeugte Rechteckfläche zu sehen. Durch Verwendung der Funktion Spiegeln (im Skizziermodus) kann der Aufwand zur Erstellung der Skizze reduziert werden.

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3 Computermaus

Zugkörper erstellen

Seitenfläche erzeugen

Das Werkzeug ZUG-KE mit variablem Schnitt che zu erstellen.

verwenden, um die Seitenflä-

• Als Leitkurve wird die zuvor erzeugte Skizze verwendet. • Die zu ziehende Kontur besteht lediglich aus der im Bild dargestellten Linie.

3.3 Deckfläche erzeugen Die Deckfläche der Maus wird durch eine einfache Rotationsfläche erzeugt. Rotationsfläche Mit Hilfe des Drehen-Tools

Deckfläche erzeugen die Deckfläche erzeugen.

•

Die Option KE als Fläche

•

Als Skizzierebene die Ebene quer zur Maus (TOP) verwenden.

aktivieren.

Die Rotationsachse geht durch den Mittelpunkt des Kreisbogens.

3.3 Deckfläche erzeugen

Die Fläche um 90° symmetrisch zu beiden Seiten der Ebene TOP rotieren.

27

28

3 Computermaus

3.4 Daumenaussparung erzeugen Die Aussparung für den Daumen wird ebenfalls über eine Rotationsfläche erzeugt. Bevor die Aussparung erzeugt werden kann, ist zunächst eine Bezugsachse zu definieren, welche anschließend als Rotationsachse dient. Bezugsachse

Daumenaussparung erzeugen

Eine Bezugsachse (im Bild Achse A_4) erzeugen. • Dazu zuerst eine um 100 mm parallel zur Ebene RIGHT versetzte Bezugsebene (DTM1) erzeugen. • Anschließend DTM1 und FRONT als Referenzen für die Erzeugung der Achse verwenden. Die Achse ist 100 mm zur Ebene RIGHT versetzt.

3.4 Daumenaussparung erzeugen

29

Rotationsfläche

Daumenaussparung erzeugen

Das Werkzeug Drehen-Tool rung erzeugen.

verwenden, um die Fläche der Daumenausspa-

• Die Option KE als Fläche

aktivieren.

• Als Skizzierebene die Ebene FRONT verwenden. • Als Rotationsachse die zuvor erzeugte Bezugsachse verwenden. • Winkel: 90° (symmetrisch).

Nach der Erzeugung der einzelnen Flächen sieht das Modell folgendermaßen aus.

30

3 Computermaus

3.5 Volumenmodell erzeugen Im nächsten Schritt werden die einzelnen Flächen schrittweise miteinander verschmolzen und so zu einem geschlossenen Flächenmodell vereint. Dieses Flächenmodell wird dann im letzten Schritt in ein Volumenmodell umgewandelt. Flächen verschmelzen

Volumenmodell erzeugen

Die einzelnen Flächen werden Schritt für Schritt miteinander verschmolzen. Dabei werden jeweils zwei Flächen miteinander verschmolzen. Das Werkzeug Verschmelzen-Tool verschmelzen.

verwenden, um die einzelnen Flächen zu

Das Verschmelzen-Tool verwendet zwei verschiedene Methoden, um Flächen zu vereinen. Diese können über den Button Optionen gewählt werden. 1. Vereinen wird verwendet, wenn die Kanten einer der Flächen auf der anderen Fläche liegen. 2. Schneiden wird verwendet, wenn die Flächen sich durchdringen und die erzeugte Fläche aus den getrimmten Teilen der Ursprungsfläche gebildet wird. Empfohlene Reihenfolge: 1. Grundfläche & Seitenfläche (Option „Vereinen“). 2. Vorhergehende Verschmelzung & Deckfläche (Option „Schneiden“). 3. Vorhergehende Verschmelzung & Fläche für Daumenaussparung (Option „Schneiden“).

3.6 Verrundungen anbringen

31

Verbundvolumen erzeugen Das Werkzeug Verbundvolumen Volumenmodell umzuwandeln.

Volumenmodell erzeugen verwenden, um das Flächenmodell in ein

Um das Werkzeug Verbundvolumen anwenden zu können, muss zunächst die umzuwandelnde Fläche (letzte Verschmelzung) selektiert werden.

3.6 Verrundungen anbringen Zuerst werden die Radien zwischen Grundfläche und Seitenfläche (R3) angebracht, anschließend die Radien zwischen Daumenaussparung und Seitenfläche (R5). Einfache Verrundungen Mit Hilfe des Werkzeugs Rundungstool einzelnen Flächen verrundet.

Verrundungen anbringen werden die Übergänge zwischen den

• Verrundung zwischen Grundfläche und Seitenfläche, R3.

• Verrundung zwischen Daumenaussparung und Seitenfläche, R5.

Beim erstellten Mausmodell ist der Abstand zwischen Daumenaussparung und Deckfläche relativ gering. Aus diesem Grund kann das Erzeugen einer Rundung

32

3 Computermaus

mit dem Radius R10 zwischen Deckfläche und Daumenaussparung zu einem Fehler führen. Es wird daher eine variable Verrundung verwendet, die im kritischen Bereich entsprechend kleiner ist. Referenzkante

Verrundung anbringen

Das Werkzeug Rundungstool auswählen Ÿ die Kante zwischen Deckfläche und Seitenfläche selektieren Ÿ Radius: <10>

Wie bereits in der Vorschau zu sehen, gibt es Probleme im Bereich der Daumenaussparung. In diesem Bereich soll der Radius entsprechend kleiner modelliert werden. Erster Radienanker

Verrundung anbringen

Um die Radiuswert in bestimmten Bereichen variieren zu können, müssen zunächst zusätzliche Radienanker definiert werden. Vorhandenen Radiusanker (weißer Punkt) selektieren Ÿ RMB Ÿ Radius hinzufügen Æ Radiusanker wird hinzugefügt

Æ Jeder Radiusanker ist nun durch zwei Kennwerte definiert: •

Radiuswert (oberer Wert)

•

Position (0-1) innerhalb eines Segmentes (unterer Wert)

Die Referenz (Kante zwischen Deckfläche und Seitenfläche) ist automatisch in mehrere Segmente unterteilt. Die vorhandenen Radiusanker können mit LMB entlang der gewählten Referenz (Kante) verschoben und in einem der Segmente platziert werden. Die genaue Position innerhalb eines Segmentes (0=Anfang, 1=Ende) wird über den unteren Wert festgelegt, der Radiuswert über den oberen Wert.

3.6 Verrundungen anbringen Weitere Radienanker

33 Verrundung anbringen

Auf die oben beschriebene Weise insgesamt vier weitere Radienanker erzeugen. Die Radienanker wie im Bild unten zu sehen platzieren. Kennwerte entsprechend Bild unten anpassen.

Falls die Aufteilung der Referenzkante vom obigen Bild abweicht, sollten die Radienanker an etwa derselben Stelle positioniert werden. Radius erzeugen

Verrundung anbringen

In der Vorschau das Ergebnis prüfen, gegebenenfalls die Kennwerte anpassen und den Radius erzeugen.

34

3 Computermaus

3.7 Tasten modellieren In den nächsten Schritten werden die Tasten der Computermaus modelliert. Für die Aussparungen zwischen den Tasten wird ein Zug-KE erzeugt. Die dazu benötigten Leitkurven werden durch Projektion einer Skizze auf die Deckfläche der Maus bereitgestellt. Bezugsebene erzeugen

Tasten modellieren

Um die Ausgangskizze modellieren zu können, wird zunächst eine Bezugsebene mit 100 mm Versatz zur Ebene TOP erzeugt.

Basisskizze erzeugen

Tasten modellieren

In der eben erzeugten Ebene eine neue Skizze erzeugen. Das Werkzeug Element verwenden. Mit diesem Werkzeug die durch Versetzen einer Kante erzeugen drei in der unten stehenden Skizze gekennzeichneten Kanten 3 mm nach innen versetzen.

3.7 Tasten modellieren

Basisskizze erzeugen Skizze wie im Βild zu sehen vervollständigen.

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Tasten modellieren

36

3 Computermaus

Skizze projizieren

Tasten modellieren

Die eben erstellte Skizze wird im nächsten Schritt auf die Deckfläche der Computermaus projiziert. Skizze selektieren Ÿ MENUELEISTE Ÿ EDITIEREN Ÿ das Werkzeug Projizieren-Tool wählen Ÿ Deckfläche der Computermaus wählen

Aussparungen erzeugen

Tasten modellieren

Nach der Projektion der Skizze werden die Aussparungen durch ein Zug-KE erzeugt. Dazu wird zunächst auf Basis der äußeren Leitkurve ein Zug-KE erzeugt und anschließend zwei weitere Zug-KEs auf Basis der beiden kurzen Leitkurven. Insgesamt sind somit 3 Zug-KEs zu erzeugen. Dabei wird jeweils wie folgt vorgegangen: • Das Werkzeug Zug-KE mit variablem Schnitt • Die Option Material entfernen

aktivieren.

verwenden.

3.7 Tasten modellieren

37

Leitkurve selektieren: 1 Zug-KE Æ äußere Umrandung 2 Zug-KE Æ eine der kurzen Leitkurven 3 Zug-KE Æ die zweite kurze Leitkurve Querschnitt direkt im Ursprung skizzieren (Kreis mit Durchmesser 1 mm).

Nachdem alle drei Zug-KEs erzeugt wurden, sieht das (eingefärbte) Modell der Computermaus folgendermaßen aus:

38

4

Baugruppenparametrik

Am Beispiel eines Lagerbocks wird gezeigt, wie Beziehungen zwischen Parametern von verschiedenen Bauteilen innerhalb einer Baugruppe zugewiesen werden können. Vorgehensweise: • Bauteile modellieren • Zusammenbau • Parameter festlegen • Beziehungen festlegen

S. Clement et al. (Hrsg.), Pro/ENGINEER Wildfire 5.0 für Fortgeschrittene – kurz und bündig, DOI 10.1007/978-3-8348-9887-6_4, © Vieweg+Teubner Verlag | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 2011

4.2 Parameter festlegen

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4.1 Lagerbock modellieren Neue Datei erzeugen

Lagerbock modellieren

Dateiname: Lagerbock erzeugen

Lagerbock modellieren

4.2 Parameter festlegen Um die Bemaßungen als Parameter verwenden zu können, ist es sinnvoll, aussagekräftige Namen zu vergeben. Die allgemeine Vorgehensweise dazu ist im folgenden Abschnitt beschrieben. Bemaßungen einblenden

Parameter festlegen

Das entsprechende KE im Modellbaum selektieren Ÿ RMB Ÿ Editieren Bemaßungstext ändern

Parameter festlegen

Im Arbeitsfenster die entsprechende Bemaßung selektieren Ÿ RMB Ÿ Eigenschaften… Æ Fenster Bemaßungseigenschaften erscheint Bemaßung umbenennen

Parameter festlegen

In der Reiterkarte „Eigenschaften“ das Feld „Name“ anpassen.

40

4 Baugruppenparametrik

Parameter anlegen

Parameter festlegen

Für den Lagerbock sind die folgenden Parameter anzulegen: • durchm_lb_links – Durchmesser der Bohrung für das Lager der linken Seite • durchm_lb_rechts – Durchmesser der Bohrung für das Lager der rechten Seite

4.3 Lager modellieren Vorgehensweise zur Modellierung: • Innenring des Lagers modellieren • Ersten Wälzkörper modellieren • Wälzkörper mustern • Außenring des Lagers modellieren • Fasen anbringen

4.3 Lager modellieren Neue Datei erzeugen

41 Lager modellieren

Dateiname: Lager erzeugen

Lager modellieren

Bei der Modellierung sind folgende Punkte zu beachten. • Bei der Modellierung des ersten Wälzkörpers ist darauf zu achten, dass eine tangentiale Beziehung zwischen Wälzkörper und Innenring des Lagers erzeugt wird. Damit wird sichergestellt, dass die Position des Wälzkörpers bei einer späteren Veränderung des Innenrings automatisch angepasst wird.

42

4 Baugruppenparametrik • Bei der Erzeugung des Musters ist darauf zu achten, dass die einzelnen Musterelemente nicht einen festen Winkelabstand zueinander haben, sondern gleichmäßig über den Umfang verteilt sind. • Bei der Modellierung des Außenrings ist erneut darauf zu achten, dass eine tangentiale Beziehung zwischen Wälzkörper und Außenring des Lagers erzeugt wird.

Parameter anlegen

Lager modellieren

Für das Lager sind die folgenden Parameter anzulegen: • Innendurchm – Innendurchmesser des Lagers • durchm_laufbahn – Durchmesser der Laufbahn der Wälzkörper

4.3 Lager modellieren

43

• anzahl_waelzkoerper – Anzahl der Wälzkörper

• aussendurchm – Außendurchmesser des Lagers

Eine Kopie des linken Lagers unter dem Namen abspeichern und in diesem Bauteil folgende Parameter wie folgt ändern: • innendurchm: 28 mm • laufbahn_durchm: 31 mm • aussendurchm: 38 mm Der Parameter, der die Anzahl der Wälzkörper steuert, wird zunächst nicht angepasst, da die Anzahl der Wälzkörper für den Zusammenbau nicht wichtig ist.

44

4 Baugruppenparametrik

4.4 Welle modellieren Neue Datei erzeugen

Welle modellieren

Dateiname: <welle> Welle erzeugen

Welle modellieren

Parameter anlegen

Welle modellieren

Für das Lager sind die folgenden Parameter anzulegen: • durchm_lagersitz_links – Durchmesser des Wellenabsatzes für das linke Lager • durchm_welle_mitte – Durchmesser des mittleren Wellenabsatzes • durchm_lagersitz_rechts – Durchmesser des Wellenabsatzes für das rechte Lager

4.5 Flansch modellieren

45

4.5 Flansch modellieren Neue Datei erzeugen

Flansch modellieren

Dateiname: Flansch erzeugen

Das Bauteil Flansch hat keine Parameter.

Flansch modellieren

46

4 Baugruppenparametrik

4.6 Zusammenbau Der Zusammenbau des Flansches erfolgt entsprechend dem folgenden Bild: • Dateiname: lagerbock_zsb

Der Zusammenbau erfolgt über die Achsen in den jeweiligen Bauteilen sowie das Ausrichten der Bauteilflächen.

4.7 Parameter festlegen Innerhalb der Baugruppe werden zunächst zwei Führungsparameter erzeugt. Diese sollen anschließend über die Familientabelle gesteuert werden. Parametereditor öffnen

Parameter erzeugen

MENÜLEISTE => TOOLS => Parameter Æ Fenster Parameter erscheint Fenster Parameter Über das Icon zwei neue Parameter anlegen. • Name: Nenndurchm_Links & Nenndurchm_Rechts • Typ: Reelle Zahl • Wert: 20

Parameter erzeugen

4.9 Beziehungen festlegen

47

4.8 Benutzungsoberfläche von Pro/ENGINEER anpassen Bei der Arbeit mit Parametern ist es hilfreich, wenn statt der Bemaßungs-ID (z. B. d12) die Parameternamen angezeigt werden. Pro/ENGINEER bietet eine Funktion, mit der die Anzeige zwischen Bemaßungs-ID und vergebenen Parameternamen umgeschaltet werden kann. Standardmäßig ist der Button für diese Funktion nicht in der Benutzungsoberfläche von Pro/ENGINEER dargestellt. Der Button kann wie folgt einer beliebigen Symbolleiste der Benutzungsoberfläche hinzugefügt werden. Button hinzufügen

Pro/ENGINEER anpassen

MENÜLEISTE => TOOLS => Bildschirm anpassen Æ Fenster Anpassen erscheint Fenster Anpassen

Parameter erzeugen

• Kategorie: Info Dort befindet sich der Button Bemaßungen wechseln. Dieser kann per Drag&Drop in eine beliebige Symbolleiste gezogen werden.

4.9 Beziehungen festlegen Generell gibt es die Möglichkeit, die Beziehungen der Bauteile auf die jeweils übergeordnete Baugruppe verweisen zu lassen oder von der Baugruppe auf die

48

4 Baugruppenparametrik

Bauteile zu verweisen. Die erste Variante ist sinnvoll, wenn in den Bauteilen bereits Beziehungen existieren. Zur Erhöhung der Übersichtlichkeit und zur Minimierung des Aufwandes bei Änderungen bietet es sich an, von der Baugruppe auf die Bauteile zu verweisen. Um Pro/ENGINEER mitzuteilen, in welchem Bauteil der jeweilige Parameter zu finden ist, wird auf die Sitzungs-ID (parametername:sitzungs-id z. B. durchmesser:4) verwendet. Die Sitzungs-ID ist eine Nummer, die bei der Erzeugung einer Baugruppe jeder Komponente zugewiesen wird. Die Sitzungs-ID von Bauteilen und Baugruppen kann im Beziehungseditor (MENÜLEISTE Ÿ TOOLS Ÿ Beziehungen) wie folgt angezeigt werden: MENÜLEISTE Ÿ ZEIGEN Ÿ Sitzungs-ID Wird der Beziehungseditor verwendet, um die Beziehungen anzulegen, dann müssen die Sitzungs-IDs der Komponenten nicht von Hand angegeben werden! Es reicht aus, im Hauptfenster auf einen angezeigten Parameter zu klicken, damit dieser mit Name + Sitzungs-ID im Beziehungseditor eingefügt wird. Beziehungseditor öffnen

Beziehungen festlegen

In der Baugruppe „lagerbock_zsb“: MENÜLEISTE => TOOLS => Beziehungen Æ Fenster Beziehungen erscheint Fenster Beziehungen

Beziehungen festlegen

Folgende Beziehungen (die angegebenen Sitzungs-IDs sind entsprechend anzupassen!) sind anzulegen. Um einen Parameter mit korrekte Sitzungs-ID zu einzufügen wie folgt vorgehen: • in der Hauptansicht das KE selektieren, welches den Parameter beinhaltet Æ die Bemaßungen/Parameter des KEs werden angezeigt • den Parameter selektieren, der eingefügt werden soll Æ der Parameter wird inkl. Sitzungs-ID im Beziehungseditor eingefügt Lager Rechts/Links Folgende Regeln sind umzusetzen: • Der Innendurchmesser entspricht dem Nenndurchmesser, wie in der Familientabelle später angegeben. • Der Durchmesser der Laufbahn ist stets 3 mm größer als Durchmesser des Innenrings/Nenndurchmesser. • Der Außendurchmesser ist stets 10 mm größer als Durchmesser des Innenrings/Nenndurchmesser.

4.9 Beziehungen festlegen

49

Die Größe der Wälzkörper wird nicht verändert. Die Anzahl der Wälzkörper ergibt sich aus dem Umfang der Laufbahn. Mit Hilfe des Befehl FLOOR wird der errechnete Wert auf die nächstkleinere ganze Zahl abgerundet. /* Lager rechts innendurchm:0 = NENNDURCHM_RECHTS laufbahn_durchm:0 = NENNDURCHM_RECHTS + 3 aussendurchm:0 = NENNDURCHM_RECHTS + 10 anzahl_waelzkoerper:0 = floor((3.14 * laufbahn_durchm:0) / 3) /* Lager links innendurchm:2 = NENNDURCHM_LINKS laufbahn_durchm:2 = NENNDURCHM_LINKS + 3 aussendurchm:2 = NENNDURCHM_LINKS + 10 anzahl_waelzkoerper:2 = floor((3.14 * laufbahn_durchm:2) / 3) Welle Die Durchmesser der Wellenabsätze sind der Größe der Lager anzupassen. /* Welle durchm_lagersitz_rechts:4 = NENNDURCHM_RECHTS durchm_lagersitz_links:4 = NENNDURCHM_LINKS durchm_welle_mitte:4 = NENNDURCHM_RECHTS + 6 Lagerbock Die Lagersitze im Lagerbock sind an die Größe der Lager anzupassen. /* Lagerbock durchm_lb_links:6 = NENNDURCHM_LINKS + 10 durchm_lb_rechts:6 = NENNDURCHM_RECHTS + 10

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4 Baugruppenparametrik

4.10 Eingabeparameter definieren Um die Werte für die Nenndurchmesser (links und rechts) abzufragen, werden zwei Eingabeparameter definiert. Wird die Baugruppe später regeneriert, so erfolgt stets eine Abfrage der Werte der Eingabeparameter. Eingabeparameter festlegen

Eingabeparameter festlegen

TOOLS Ÿ Program… Æ Menü-Manager erscheint Ÿ Programm edit auswählen Æ Editorfenster mit Pro/PROGRAM erscheint Die Program-Datei wird im Standard-Texteditor des Systems geöffnet.

Im Bereich „INPUT“ werden folgende Einträge hinzugefügt: NENNDURCHM_LINKS NENNDURCHM_RECHTS

Die Änderungen speichern und den Editor schließen Ÿ im Mitteilungsbereich die Übernahme der Änderungen ins Modell mit „Ja“ bestätigen Æ Fenster MenüManager erscheint Ÿ Eingeben Ÿ beide Parameter selektieren Ÿ Fertig Ausw Ÿ Im Mitteilungsbereich für beide Parameter den Wert <20> eingeben. Ÿ ENTER Die Eingaben in der Programm-Datei sind nicht „case-sensitiv“. Das bedeutet, das System beachtet keine Groß- und Kleinschreibung und wandelt alle Bezeichnernamen in Großbuchstaben um. Der Anhang „NUMBER“ wird automatisch vom System erzeugt (nach dem Schließen der Datei) und gibt an, dass es sich bei den Parametern um einen Eingabeparameter vom Typ „NUMBER“ handelt. Bei jedem Regenerieren der Baugruppe wird der Anwender jetzt nach den Eingabeparameterwerten gefragt. Alternativ dazu kann auch eine Datei mit Parameterwerten eingelesen werden. Auf Basis dieser Daten wird die Baugruppe entsprechend angepasst.

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5

Blechteilmodellierung

Am Beispiel einer Gehäuseabdeckung sollen wesentliche Funktionen der Blechteilmodellierung gezeigt werden. Je nach erforderlicher Geometrie ist es im Blechteilmodus notwendig, zwischen abgewickeltem und gebogenem Zustand zu wechseln, um Formelemente zu erzeugen. In dieser Anleitung wird hauptsächlich im gebogenen Zustand gearbeitet. Ist es für ein Formelement erforderlich, wird explizit für dieses Formelement in den abgewickelten Zustand gewechselt und nach der Erzeugung der gebogene Zustand wieder hergestellt. Um Arbeitsschritte zu sparen, können natürlich auch mehrere Schritte im abgewickelten Zustand erzeugt und erst dann zurück in den gebogenen Zustand gewechselt werden. Vorgehensweise: • Erste Lasche erzeugen • Seitliche Lasche erzeugen • Lüftungsgitter erzeugen • Lüftungsschlitze erzeugen • Oberen Flansch erzeugen • Bohrungsflansch erzeugen • Abgesetzte Lasche erzeugen & anpassen • Sicken erzeugen S. Clement et al. (Hrsg.), Pro/ENGINEER Wildfire 5.0 für Fortgeschrittene – kurz und bündig, DOI 10.1007/978-3-8348-9887-6_5, © Vieweg+Teubner Verlag | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 2011

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5 Blechteilmodellierung

5.1 Erste Lasche erzeugen Neue Datei erzeugen

Erste Lasche erzeugen

Dateiname: Typ: „Teil“ Untertyp: „Blech“ Lasche erzeugen Mit Hilfe des Extrudieren Tools

Erste Lasche erzeugen eine erste Lasche erzeugen.

• In der Ebene Front skizzieren. • Dazu in der Skizze lediglich eine Linie der Länge 250 mm zeichnen. Symmetrisch zur Ebene RIGHT.

• Extrusionstiefe 100 mm, symmetrisch extrudieren •

.

Dicke 1 mm

5.2 Seitliche Laschen erzeugen Im nächsten Schritt werden auf jeder der kurzen Seiten der ersten Lasche zwei weitere Laschen erzeugt und diese anschließend gespiegelt.

5.2 Seitliche Laschen erzeugen

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Erste seitliche Lasche erzeugen

Seitliche Laschen erzeugen

Mit Hilfe der Funktion flache Lasche erzeugen zeugen.

die erste seitliche Lasche er-

• Kurze Kante der ersten Lasche selektieren. Je nachdem, ob die Ober- oder Unterkante des Blechs gewählt wird, erfolgt die Ausprägung der Lasche nach unten oder oben. • Laschenwinkel: <45Grad> • Länge der Lasche: <75mm> (Button Form anklicken und Länge im erscheinenden Fenster eingeben) • Radius der Biegung: <25mm> (Innenfläche der Biegung bemaßen

Zweite seitliche Lasche erzeugen Mit Hilfe der Funktion flache Lasche erzeugen erzeugen.

)

Seitliche Laschen erzeugen die zweite seitliche Lasche

• Kurze Kante der ersten seitlichen Lasche selektieren. Je nachdem, ob die Ober- oder Unterkante des Blechs gewählt wird, erfolgt die Ausprägung der Lasche nach unten oder oben. • Laschenwinkel: <45Grad> • Länge der Lasche: <45mm> (Button Form anklicken und Länge im erscheinenden Fenster eingeben) • Radius der Biegung: <25mm> (Innenfläche der Biegung bemaßen

)

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erzeugte Laschen spiegeln

5 Blechteilmodellierung

Seitliche Laschen erzeugen

Die eben erzeugten seitlichen Laschen auf die andere Seite spiegeln.

5.3 Lüftungsgitter erzeugen

55

5.3 Lüftungsgitter erzeugen Die Modellierung der kreisförmigen Lüftungsgitter kann auf verschiedene Wege geschehen. Folgender Weg wird empfohlen: • Achse für späteres Achsenmuster erzeugen. • Von einem der Lüftungsgitter ein einzelnes Segment erzeugen. • Über zwei Musteroperationen das erste Lüftungsgitter erzeugen. • Das vollständige erste Lüftungsgitter spiegeln. Achse erzeugen

Lüftungsgitter erzeugen

Bezugachse 50 mm außerhalb der Mitte des Modells erzeugen. • Bezugsebene (DTM1) 50 mm versetzt zur Ebene RIGHT erzeugen. • Achse im Schnitt der Bezugsebenen DTM1 und FRONT erzeugen.

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5 Blechteilmodellierung

viertel Segment erzeugen Mit Hilfe des Extrudieren Tools Skizze verwenden.

Bemaßungsmuster erstellen

Lüftungsgitter erzeugen einen Materialschnitt erzeugen. Folgende

Lüftungsgitter erzeugen

Den erzeugten Materialschnitt mustern (Bemaßungsmuster) • Die Radien (R25 und R30) als Referenzen verwenden. • Inkrement: 7,5 mm • 3 Musterelemente.

5.3 Lüftungsgitter erzeugen

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Das fertige Muster sollte wie folgt aussehen.

Achsenmuster erstellen

Lüftungsgitter erzeugen

Ein Achsenmuster des Richtungsmusters erstellen. • Die zuvor erstellte Bezugsachse verwenden. • 4 Musterelemente, gleichmäßig verteilt (90 Grad).

Lüftungsgitter spiegeln Das erste vollständige Lüftungsgitter spiegeln.

Lüftungsgitter erzeugen

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5 Blechteilmodellierung

5.4 Lüftungsschlitze erzeugen Im nächsten Schritt werden die seitlichen Lüftungsschlitze erzeugt. Da die Lüftungsschlitze über zwei Biegebereiche laufen, können sie nur im abgewickelten Zustand erzeugt werden. • Bauteil abwickeln. • Lüftungsschlitze erzeugen. • Zurück biegen. Abwicklung erzeugen Mit Hilfe des Abwickeln-Tools

Lüftungsschlitze erzeugen das Bauteil abwickeln.

• Im Menü-Manager die Option Normal wählen. • Als Fläche, die beim Abwicklen fest bleibt, die Frontfläche (Fläche mit den Lüftungsgittern) wählen. • Im Menü-Manager die Option Alle abwickeln wählen.

Lüftungsschlitze erzeugen Mit Hilfe des Extrudieren Tools

Lüftungsschlitze erzeugen einen Materialschnitt erzeugen.

5.4 Lüftungsschlitze erzeugen

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Richtungsmuster erstellen

Lüftungsschlitze erzeugen

Ein Richtungsmuster des ersten Lüftungsschlitzes erzeugen. • Vier Musterelemente. • Inkrement 10 mm.

Lüftungsschlitze spiegeln

Lüftungsschlitze erzeugen

Die gemusterten Lüftungsschlitze spiegeln. Zurückbiegen Mit Hilfe der Zurückbiegen-Tools

Lüftungsschlitze erzeugen das abgewickelte Bauteil zurückbiegen.

• Als Fläche, die beim Abwicklen fest bleibt, die Frontfläche (Fläche mit den Lüftungsgittern) wählen. • Im Menü-Manager die Option Alle zurückbiegen wählen.

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5 Blechteilmodellierung

5.5 Oberen Flansch erzeugen Im nächsten Schritt wird der Flansch auf der Oberseite erzeugt. Weiterhin werden die zu erzeugenden Bohrungen als Tabellenmuster erzeugt. Um die Bemaßungen der Elemente innerhalb des Bohrungsmusters zu vereinfachen, erfolgt die Erzeugung des Bohrungsmusters im abgewickelten Zustand. • • • •

Flansch erzeugen Flansch anpassen Bohrung erzeugen Bohrung mustern

Flansch erzeugen

Oberen Flansch erzeugen

Mit Hilfe der Funktion Flanschlasche erzeugen

einen Flansch erzeugen.

• Als Referenzkante die obere Kante wählen (die einzelnen Segmente mit SHIFT+LMB wählen). Für die Erzeugung des Flansches folgende Einstellungen vornehmen: • Die Enden 15 mm nach innen versetzen (mit negativen Werten arbeiten)

• Länge des Flansches 30 mm. • Radius 1 mm (Innenradius

).

• Breite Gehrungsschnitt 1 mm, Versatz Gehrungsschnitt 1 mm, die Option alle Verformbereiche behalten aktivieren.

5.5 Oberen Flansch erzeugen

Abwicklung erzeugen Mit Hilfe des Abwickeln-Tools

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Oberen Flansch erzeugen das Bauteil abwickeln.

• Im Menü-Manager die Option Normal wählen. • Als Fläche, die beim Abwicklen fest bleibt, die Frontfläche (Fläche mit den Lüftungsgittern) wählen. • Im Menü-Manager die Option Alle abwickeln wählen. Materialschnitt erzeugen

Oberen Flansch erzeugen

Extrudieren-Tool verwenden, um einen Materialschnitt zu erzeugen. Für den Materialschnitt eine Skizze wie dargestellt erzeugen. • Die Skizze besteht aus einem Rechteck mit fünf kreisförmigen Aussparungen auf der Unterseite (siehe zweites Bild). • Die Unterkante des Rechtecks ist wie im zweiten Bild dargestellt auszurichten (siehe Pfeil).

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5 Blechteilmodellierung

Verrundung erzeugen

Oberen Flansch erzeugen

Die kreisförmigen Aussparungen mit R5 verrunden.

Bezugsachse erzeugen Eine Bezugsachse erzeugen. • Als Referenz die Mantelfläche der zuvor erzeugten kreisförmigen Verrundung wählen. Entweder die erste oder die letzte der erzeugten kreisförmigen Verrundungen wählen.

Oberen Flansch erzeugen

5.5 Oberen Flansch erzeugen Bohrung erzeugen

63 Oberen Flansch erzeugen

Eine Bohrung erzeugen. • Die Bohrung linear bemaßen Diese Maße werden für das spätere Tabellenmuster benötigt. • Primäre Referenz: die obere Fläche des abgewickelten Blechteils • Sekundäre Referenzen: o die zuvor erzeugte Achse – Abstand 0 mm. o die durch den Lüftungsschlitz entstandene Fläche, siehe Bild – Abstand 25 mm. • Bohrungsdurchmesser: 10 mm • Bohrungstiefe: bis nächste Fläche

Tabellenmuster erzeugen

Oberen Flansch erzeugen

Ein Tabellenmuster der eben erzeugten Bohrung erzeugen. Als Referenzbemaßung für die Bohrung den Abstandswert der Bohrung zur Achse (0 mm) wählen. Die Maße für die einzelnen Musterelemente sind wie folgt: • 1. Musterelement bei 85 mm • 2. Musterelement bei 160 mm • 3. Musterelement bei 235 mm • 4. Musterelement bei 320 mm

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5 Blechteilmodellierung

Wenn nötig mit negativen Zahlen arbeiten, um die Richtung der Mustererzeugung umzukehren.

Zurückbiegen Mit Hilfe der Zurückbiegen-Tools

Oberen Flansch erzeugen das abgewickelte Bauteil zurückbiegen.

• Als Fläche, die beim Abwicklen fest bleibt, die Frontfläche (Fläche mit den Lüftungsgittern) wählen. • Im Menü-Manager die Option alle zurückbiegen wählen.

5.6 Bohrungsflansch erzeugen

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5.6 Bohrungsflansch erzeugen Im nächsten Schritt werden die vorhandenen Bohrungen mit einem Flansch versehen. Flansch erzeugen Mit Hilfe des Flansch-Tools

Bohrungsflansch erzeugen einen Flansch erzeugen

Als Referenzkante die Kante einer Bohrung wählen (mit SHIFT+LMB beide Halbkreise wählen). Für die Erzeugung des Flansches folgende Einstellungen vornehmen: • Länge des Flansches 3 mm. • Innenradius 1 mm.

Restliche Flansche erzeugen

Bohrungsflansch erzeugen

Die restlichen Bohrungen ebenfalls mit einem Flansch versehen.

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5 Blechteilmodellierung

5.7 Abgesetzte Lasche erzeugen Im nächsten Schritt werden neben der eben erzeugten oberen Lasche zwei weitere Laschen erzeugt. Diese sollen mit einem festen Versatz nach unten erzeugt werden. Erste abgesetzte Lasche erzeugen Mit Hilfe der Funktion flache Lasche erzeugen zeugen.

Abgesetzte Laschen erzeugen die erste seitliche Lasche er-

• Den verbliebenen Rest der der oberen Kante wählen (egal ob linke oder rechte Seite). • Länge der Lasche: <25mm> (Button Form anklicken und Länge im erscheinenden Fenster eingeben) • Radius der Biegung: <1mm> (Innenfläche der Biegung bemaßen

)

• Entlastung: Rund-Länglich => Bis zu Biegung => Dicke • Versatz: Option „Lasche in Bezug auf Kante versetzen“ aktivieren => nach Wert => -20mm

erzeugte Lasche Spiegeln

Abgesetzte Laschen erzeugen

Die eben erzeugte abgesetzte Lasche auf die andere Seite spiegeln. Dazu, falls notwendig, eine Spiegelebene in der Mitte der ersten Lasche erzeugen.

5.8 Abgesetzte Laschen anpassen

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5.8 Abgesetzte Laschen anpassen Im nächsten Schritt werden die abgesetzten Laschen angepasst. Für diese Operation ist es erneut nötig, das Blechteil abzuwickeln. Abwicklung erzeugen Mit Hilfe des Abwickeln-Tools

Abgesetzte Laschen anpassen das Bauteil abwickeln.

• Im Menü-Manager die Option Normal wählen. • Als Fläche, die beim Abwicklen fest bleibt, die Frontfläche (Fläche mit den Lüftungsgittern) wählen. • Im Menü-Manager die Option Alle abwickeln wählen.

68 Materialschnitt erzeugen Mit Hilfe des Extrudieren Tools

5 Blechteilmodellierung Abgesetzte Laschen anpassen einen Materialschnitt erzeugen.

Bei der Erzeugung der Skizze beachten, dass sich der Mittelpunkt der unteren Verrundungen auf der gleichen Höhe wie die Unterkante der Entlastung befindet (Bedingung setzen).

5.9 Sicken erzeugen

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erzeugten Materialschnitt spiegeln

Abgesetzte Laschen erzeugen

Den erzeugten Materialschnitt spiegeln.

Zurückbiegen Mit Hilfe der Zurückbiegen-Tools

Abgesetzte Laschen anpassen das abgewickelte Bauteil zurückbiegen.

• Als Fläche die beim Abwicklen fest bleibt die Frontfläche (Fläche mit den Lüftungsgittern) wählen. • Im Menü-Manager die Option alle zurückbiegen wählen. • Da durch den erzeugten Materialschnitt die Biegekanten in diesem Bereich nicht mehr durchgängig sind, erfolgt eine Abfrage (einmal je Materialschnitt), ob die Kante in der Mitte des Materialschnitts flach bleiben soll. Diese Fragen mit „Ja“ beantworten.

5.9 Sicken erzeugen Im nächsten Schritt werden die Sicken erzeugt. Zum Erzeugen einer Sicke wird ein separates Bauteil (Stempel) benötigt, welches die Kontur der Sicke definiert. Folgende Schritte sind auszuführen: • Stempel modellieren. • Hilfskoordinatensysteme erzeugen. • Sicke erzeugen.

70

5 Blechteilmodellierung

Stempel erzeugen

Sicken erzeugen

Ein separates Bauteil Stempel erzeugen. •

Einen Quader erzeugen.

•

Eine quaderförmige Aussparung mittig zum Ursprungsquader entsprechend der Skizze erzeugen.

•

Anschließend alle Kanten der Aussparung mit R 1 mm verrunden.

Ein Koordinatensystem wie auf dem Bild zu sehen erzeugen. •

Bei der Modellierung darauf achten, dass das Koordinatensystem wie auf dem unteren Bild zu sehen orientiert ist. Die Orientierung des Koordinatensystems ist später für die Erzeugung der Sicke entscheidend.

5.9 Sicken erzeugen

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Hilfskoordinatensysteme erzeugen Mit Hilfe des Abwickeln-Tools

Sicken erzeugen das Bauteil abwickeln.

• Im Menü-Manager die Option Normal wählen. • Als Fläche, die beim Abwicklen fest bleibt, die Frontfläche (Fläche mit den Lüftungsgittern) wählen. • Im Menü-Manager die Option Alle abwickeln wählen. Im abgewickelten Zustand eine Bezugsebene mit 35 mm Abstand vom Rand erzeugen.

Eine zweite Bezugsebene mit 85 mm Abstand vom Rand erzeugen.

Die eben erzeugten Bezugsebenen sowie die Blechteiloberfläche als Referenzen verwenden, um ein Koordinatensystem zu definieren. Das Koordinatensystem ist wie folgt zu orientieren.

72

5 Blechteilmodellierung

Sicke erzeugen Das Gesenk-Tool

Sicken erzeugen öffnen.

Im Menü-Manager den Typ Referenz und dann Fertig wählen. Im erscheinenden Öffnen-Dialog das Bauteil „Stempel“ wählen. Nach dem Öffnen des Bauteils werden drei Fenster geöffnet. Eines der Fenster zeigt das Bauteil Stempel. In diesem Fenster das Koordinatensystem wählen. Im Hauptarbeitsfenster das zuvor erzeugte Bezugskoordinatensystem im Blechteil wählen. Über den Vorschau Button den.

kann die spätere Lage der Sicke geprüft wer-

Das Fenster Sicke über den Bestätigen-Button (grüner Haken) schließen.

5.9 Sicken erzeugen

73

Direkt nach dem Schließen des Fensters Sicke ist die Berandungsfläche des Referenzteils zu wählen. Dies ist die im folgenden Bild farblich markierte Fläche (die Fläche, welche sich um die Sickenkontur herum befindet).

Anschließend ist die Kernfläche des Referenzteils zu wählen. Dies ist die farblich markierte Fläche im untenstehenden Bild.

Das Fenster Sicke über den Button OK schließen.

74

5 Blechteilmodellierung

Sicke mustern und spiegeln

Sicken erzeugen

Die erzeugte Sicke mit Hilfe des Mustern-Tools mustern. • 3 Musterelemente. • Inkrement 10 mm.

Das erzeugte Muster wird anschließend auf die andere Seite gespiegelt. Zurückbiegen Mit Hilfe der Zurückbiegen-Tools

Sicken erzeugen das abgewickelte Bauteil zurückbiegen.

• Als Fläche, die beim Abwicklen fest bleibt, die Frontfläche (Fläche mit den Lüftungsgittern) wählen. • Im Menü-Manager die Option Alle zurückbiegen wählen. Das fertige Bauteil sollte nun wie folgt aussehen.

75

6

Bewegungssimulation

Zur Darstellung der erweiterten Funktionen in Pro/ENGINEER soll eine Baugruppe „Motor“ modelliert und animiert werden. Eine der in Pro/ENGINEER vorhandenen Applikationen ist das Modul „Mechanismus“. Mit Hilfe dieses Moduls ist es möglich, in Pro/ENGINEER erstellte Baugruppen zu animieren. Dabei können neben der reinen Animation weitere Analysen durchgeführt werden. Hierzu gehören z. B. Kollisionsanalysen sowie die Berechnung verschiedener physikalischer Größen, z. B.: • Position • Geschwindigkeit • Beschleunigung • Verbindungsreaktion • Lastenreaktion • Impuls Die berechneten Größen können natürlich auch graphisch dargestellt werden. Die Einzelteile, die für dieses Beispiel benötigt werden, können unter heruntergeladen werden. www.viewegteubner.de beim Buch unter dem Symbol S. Clement et al. (Hrsg.), Pro/ENGINEER Wildfire 5.0 für Fortgeschrittene – kurz und bündig, DOI 10.1007/978-3-8348-9887-6_6, © Vieweg+Teubner Verlag | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 2011

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6 Bewegungssimulation

Vorgehensweise: • • • •

Einzelteile modellieren Einzelteile zusammenbauen Antrieb definieren Analysen durchführen

6.1 Einzelteile modellieren Im ersten Schritt sind die einzelnen Bauteile selbstständig zu modellieren. Die dazu benötigten Maße können den folgenden Skizzen entnommen werden.

6.1.1

Motorblock

Vorgehensweise: • Grundkörper durch Extrusion erzeugen. • Aussparung für die Kurbelwelle als Rotationskörper erstellen. • Bohrung für Kolben erzeugen. o Bezugsebene erzeugen (10 mm Versatz von der Deckfläche). o Von der Bezugsebene bis auf Aussparung für Kurbelwelle bohren. • Zweite Bohrung durch Spiegeln erzeugen. • Fasen (10 mm) an den im Bild (rechts oben) gekennzeichneten Kanten erstellen. • Motorblock transparent darstellen (dazu eine transparente Farbe erstellen und zuweisen).

6.1 Einzelteile modellieren

6.1.2

Kurbelwelle

Vorgehensweise: • Grundkörper durch Extrusion erzeugen. • Grundkörper spiegeln. • Zylinder durch Extrusion erzeugen. • Verrunden. • Fasen anbringen.

77

78

6 Bewegungssimulation

6.1.3

Kolben

Vorgehensweise: • Grundkörper durch Extrusion erzeugen. • seitliche Aussparung durch Extrusion erzeugen. • Bohrung erzeugen. • Kolben aushöhlen (Funktion Schale 5 mm Wandstärke). o Option „Nicht-standardmäßige Dicke“ verwenden. o Flächen in der Bohrung selektieren. o Wandstärke 1,5 mm. • Aussparung für Kolbenring durch Rotation erzeugen. • weitere Aussparungen als Muster erzeugen.

6.1 Einzelteile modellieren

6.1.4

79

Pleuel

Das Pleuel ist gemäß der technischen Zeichnung zu modellieren. Die Zeichnung wurde mit Pro/ENGINEER erstellt und kann als Vorlage zum Trainieren der Zeichnungserstellung verwendet werden. Dazu wird an dieser Stelle auf das Buch „Pro/ENGINEER kurz und bündig für Einsteiger“ verwiesen. Vorgehensweise: • Grundkörper erstellen. • Hauptbohrungen erzeugen. • Seitliche und mittige Aussparungen erzeugen. • Kleine Bohrungen erzeugen. • Verrundungen erzeugen.

80

6 Bewegungssimulation

6.2 Einzelteile zusammenbauen Für die Durchführung einer Bewegungsanimation ist ein spezieller Aufbau der Baugruppe nötig. Während normale Baugruppen so aufgebaut werden, dass alle offenen Freiheitsgrade fest verbunden werden, werden offene Freiheitsgrade bei einer Bewegungsanimation genutzt, um bestimmte Bewegungen zuzulassen. Pro/ENGINEER bietet dazu eine Vielzahl verschiedener Verbindungstypen, welche eine unterschiedliche Anzahl an Freiheitsgraden binden. Die nachfolgende Tabelle zeigt eine Übersicht der verschiedenen Verbindungstypen einschließlich der jeweiligen Freiheitsgrade.

6.2 Einzelteile zusammenbauen

81

Freiheitsgrade Verbindung rotatorisch

translatorisch

Beschreibung

Starr

0

0

Zur Verbindung zweier Komponenten

Drehgelenk

1

0

Ermöglicht die Rotation um eine Achse

Schubgelenk

0

1

Ermöglicht die Verschiebung entlang einer Achse

Zylinderlager

1

1

Ermöglicht die Verschiebung entlang einer bestimmten Achse bei gleichzeitiger Rotation um diese Achse

Planar

1

2

Ermöglicht die Translation innerhalb der Ebene sowie die Rotation um eine senkrecht in der Ebene stehende Achse

Kugel

3

0

Ermöglicht die Rotation um alle drei Achsen

Schweißnaht

0

0

Zur Verbindung zweier Komponenten

Lager

3

1

Kombination aus Kugel- und Schubgelenk, Ermöglicht die freie Rotation um eine Achse oder Kante sowie die Bewegung entlang dieser Achse oder Kante

Allgemein

6FG

Führung

Abhängig von den gewählten Bedingungen 3

3

Abhängig von der gewählten Kurve

Ein oder zwei frei wählbare Bedingungen

Ermöglicht eine Translation in alle drei Raumrichtungen sowie eine Rotation um alle drei Achsen Ermöglicht die Bewegung eines Punktes entlang einer Kurve/Kante [Pro/ENGINEER Wildfire 5 Hilfe]

82

6 Bewegungssimulation

6.2.1

Motorblock einbauen

Der Motorblock dient als Basiskomponente und soll unbeweglich bleiben. Aus diesem Grund wird der Motorblock eindeutig und fest im 3D-Raum platziert. Neue Datei erzeugen

Motorblock einbauen

Dateiname: <motor> Typ: Baugruppe Untertyp: Konstruktion WERKZEUGKASTEN

Motorblock einbauen

mit LMB Icon Einbauen

wählen Æ Fenster Öffnen erscheint

Fenster Öffnen

Motorblock einbauen

Bauteil „motorblock“ öffnen Æ SCHALTPULT erscheint SCHALTPULT

Motorblock einbauen

Den Motorblock über den Verbindungstyp „Allgemein“ platzieren. • Komponentenelement: Koordinatensystem des Motorblocks • Baugruppenelement: Koordinatensystem der Baugruppe

Mit Icon Bestätigen

SCHALTPULT schließen.

6.2 Einzelteile zusammenbauen

6.2.2

83

Kurbelwelle einbauen

Die Kurbelwelle ist so einzubauen, dass nur noch eine Rotation um die Längsachse möglich ist. Zum Einbau wird daher eine Verbindung benötigt, die alle 3 Translationsfreiheitsgrade und 2 Rotationsfreiheitsgrade bindet. Wie aus der obigen Tabelle zu ersehen, kommt hierfür der Verbindungstyp „Drehgelenk“ zum Einsatz. Kurbelwelle positionieren

Kurbelwelle einbauen

Verbindungstyp: Drehgelenk • Achsenausrichtung o Komponentenelement: Längsachse der Kurbelwelle o Baugruppenelement: Achse der Bohrung des Motorblocks • Verschiebung o Komponentenelement: mittige Ebene der Kurbelwelle o Baugruppenelement: mittige Ebene des Motorblocks Sollten keine mittigen Ebenen vorhanden sein, müssen diese noch in die Modelle eingefügt werden. Alternativ kann die Kurbelwelle auch über Bauteilflächen ausgerichtet werden. Achsausrichtung

Mit Icon Bestätigen

SCHALTPULT schließen.

Verschiebung

84

6 Bewegungssimulation

6.2.3

Kolben einbauen

Die Kolben sind so einzubauen, dass nur eine Bewegung entlang der Bohrungsachse im Motorblock möglich und eine Rotation um diese Achse unterbunden ist. Benötigt wird eine Verbindung, die alle 3 Rotationsfreiheitsgrade und 2 Translationsfreiheitsgrade bindet. Für diese Aufgabe bietet sich der Verbindungstyp „Schubgelenk“ an. Kolben positionieren

Kolben einbauen

Verbindungstyp: Schubgelenk • Achsenausrichtung o Komponentenelement: Längsachse des Kolbens o Baugruppenelement: Achse der Bohrung des Motorblocks • Rotation o Komponentenelement: Ebene des Kolbens (entsprechend Bild) o Baugruppenelement : zugehörige Ebene des Motorblocks wählen Achsausrichtung

Rotation

Über den Button „Bewegen“ kann das Verschieben des Kolbens aktiviert werden, um ihn zur besseren Übersichtlichkeit bereits an seine ungefähre Position zu verschieben. Mit Icon Bestätigen

SCHALTPULT schließen.

Analoge Vorgehensweise für den zweiten Kolben wählen.

6.2 Einzelteile zusammenbauen

6.2.4

85

Pleuel einbauen

Die Position der Pleuel wird über zwei Verbindungsstellen definiert. Durch die Verwendung des Verbindungstyps „Drehgelenk“ lässt sich die Lage zur Kurbelwelle bestimmen. Um eine Überbestimmung zu vermeiden, wird die Position zum Kolben über den Verbindungstyp „Zylinderlager“ bestimmt, welcher nur eine Achsausrichtung ermöglicht. Kommt es zu Problemen beim Einbau der Pleuel, ist es oftmals hilfreich, das Pleuel vor der Definition der zweiten Verbindungsstelle bereits an die endgültige Position zu drehen. Idealerweise sollte der Kolben dann ebenfalls an seine ungefähre Position geschoben werden. Sollte das Pleuel nach der Definition der zweiten Verbindungsstelle „umklappen“ (der Kolben befindet sich unterhalb der Kurbelwelle), so kann der Kolben durch Rotieren des Pleuels (Bewegen => Rotieren) an die korrekte Position gebracht werden. Pleuel positionieren (Verbindungsstelle 1)

Pleuel einbauen

Verbindungstyp: Drehgelenk • Achsenausrichtung o Komponentenelement: Achse der großen Bohrung des Pleuels o Baugruppenelement: Achse der Kurbelwelle • Verschiebung o Komponentenelement: Seitenfläche des Pleuels o Baugruppenelement: zugehörige Fläche auf der Innenseite der Kurbelwelle Achsenausrichtung

Verschiebung

86

6 Bewegungssimulation

Pleuel positionieren (Verbindungsstelle 2)

Pleuel einbauen

Mit dem Knopf „neuer Satz“ die Definition eines neuen Verbindungssatzes beginnen. Verbindungstyp: Zylinder • Achsenausrichtung o Komponentenreferenz: Achse der kleinen Bohrung des Pleuels o Baugruppenreferenz: Achse des Kolbens Achsenausrichtung

Mit Icon Bestätigen

SCHALTPULT schließen.

Analoge Vorgehensweise für den zweiten Pleuel wählen.

6.3 Antrieb definieren

87

6.3 Antrieb definieren Um eine Bewegung der Baugruppe zu ermöglichen, muss zunächst ein Antrieb definiert werden. Dazu wird zur Applikation „Mechanismus“ gewechselt. MENUELEISTE

Antrieb definieren

MENUELEISTE Ÿ APPLIKATIONEN Ÿ Mechanismus Æ Wechsel zur Applikation „Mechanismus“ Innerhalb der Applikation „Mechanismus“ wird unterhalb des MODELLBAUMES ein zusätzliches Fenster eingeblendet. In diesem Fenster wird der MECHANISMUS-MODELLBAUM dargestellt. Dieser Modellbaum enthält die für eine Bewegungsanalyse wichtigen Elemente. Unter anderem werden dort aufgeführt: • die in der Baugruppe enthaltenen Verbindungstypen inklusive der jeweils vorhandenen Freiheitsgrade • die definierten Motoren • Federn und Dämpfer • bereits definierte Analysen MECHANISMUS-MODELLBAUM

Antrieb definieren

MOTOREN Ÿ SERVO Ÿ RMB Ÿ NEU Æ Fenster Servomotor-Definition öffnet sich Fenster Servomotoren-Definition Mit LMB auf den Button HAUPTARBEITSFENSTER

Antrieb definieren

klicken. Antrieb definieren

Drehgelenksverbindung zwischen Kurbelwelle und Motorblock wählen. Diese Achse wird die durch den virtuellen Motor angetriebene Achse sein.

88

Fenster Servomotoren-Definition

6 Bewegungssimulation

Antrieb definieren Reiterkarte „Profil“ wählen Ÿ Einstellungen wie im Bild wählen Ÿ mit LMB auf Button OK Fenster Servomotoren-Definition schließen Mit diesen Einstellungen wird ein Motor definiert, der sich mit einer konstanten Geschwindigkeit von 90 Grad/s dreht.

6.4 Analysen durchführen

89

6.4 Analysen durchführen Nachdem der Antrieb definiert wurde, können verschiedene Analysen durchgeführt werden. Es sollen folgende Analysen durchgeführt werden: • Bewegungssimulation • Kollisionsprüfung • Analyse auftretender Geschwindigkeiten und Beschleunigungen

6.4.1

Bewegungssimulation durchführen

Die erste Analyse ist eine reine Bewegungssimulation. Damit soll überprüft werden, ob die eingestellten Verbindungstypen korrekt sind und sich die Baugruppe wie gewünscht bewegt. MECHANISMUS-MODELLBAUM

Bewegungssimulation durchführen

ANALYSEN Ÿ RMB Ÿ NEU Æ Fenster Analysedefinition öffnet sich Fenster Analysedefinition

Bewegungssimulation durchführen Folgende Einstellungen vornehmen: • Analysetyp: Kinematisch Die restlichen Einstellungen können auf den Standardwerten belassen werden. Auf der Reiterkarte „Motoren“ sollte geprüft werden, ob der zuvor definierte Motor eingetragen ist. Mit LMB den Button Ausführen wählenÆ Analyse wird durchgeführt (sofern alle Komponenten korrekt eingebaut sind, sollte sich der Motor jetzt bewegen). Im MECHANISMUS-MODELLBAUM wird unter dem Punkt ANALYSEN eine neue Analyse mit dem Namen „AnalysisDefinition1“ angelegt; unter dem Punkt WIEDERGABEN werden die Ergebnisse der Analyse abgelegt: Mit LMB auf Button OK Fenster Analysedefinition schließen.

90

6.4.2

6 Bewegungssimulation

Kollisionsprüfung durchführen

Im zweiten Schritt wird eine Kollisionsprüfung durchgeführt. Damit kann überprüft werden, ob die verbauten Bauteile so dimensioniert sind, dass die erforderlichen Bewegungen möglich sind, ohne dass sich Bauteile durchdringen. Da die aktuelle Baugruppe keine Kollision verursacht, wird zunächst der Motorblock abgeändert, um eine Kollision zu provozieren. Anschließend werden die Einstellungen für die Kollisionsprüfung vorgenommen und die Prüfung durchgeführt. Motorblock ändern

Kollisionsprüfung durchführen

Bauteil „Motorblock“ öffnen Ÿ Zylinderbohrung ändern (die Wandstärke soll an der angegebenen Stelle 20 mm betragen), Ÿ Regenerieren Im Bild ist zu sehen, wie der Begin der Zylinderbohrung durch eine Bezugebene definiert wurde. Durch Anpassen der Definition der Bezugsebene wird der Abstand Zylinderbohrung-Oberseite Motorblock eingestellt.

Bauteil „Motorblock“ schließen Ÿ Zurück zur Baugruppe wechseln Kollisionsprüfung aktivieren

Kollisionsprüfung durchführen MENUELEISTE Ÿ TOOLS Ÿ BAUGRUPPENEINSTELLUNGEN Ÿ Einstellungen für Kollisionsprüfung Æ Fenster Einstellungen für Kollisionsprüfung erscheint. Folgende Einstellungen vornehmen: • Allgemeine Einstellungen: Globale Kollisionprüfung. • Die Option „Animationswiedergabe bei Kollision anhalten“ aktivieren. Mit LMB auf Button OK Fenster Allgemeine Einstellungen für Kollisionsprüfung schließen.

6.4 Analysen durchführen Analyseergebnisse abspielen

91 Kollisionsprüfung durchführen

MECHANISMUS-MODELLBAUM Ÿ WIEDERGABEN Ÿ „AnalysisDefinition1“ Ÿ RMB Ÿ Abspielen Æ Fenster Animation wird geöffnet Sollten unter dem Punkt WIEDERGABEN keine Analyseergebnisse zum Abspielen verfügbar sein, muss die Analyse zunächst noch einmal durchgeführt werden. Dazu: ANALYSEN Ÿ „AnalysisDefinition1“ Ÿ RMB Ÿ Ausführen Fenster Animation

Kollisionsprüfung durchführen

Mit LMB den Button Abspielen

wählen Æ Ergebnissatz wird abgespielt

Zum Zeitpunkt der Durchdringung wird die Wiedergabe angehalten und die Durchdringung farblich (rot) hervorgehoben. Zum Fortfahren erneut auf den Button Abspielen

klicken.

Für die folgenden Analysen muss der Abstand Zylinderbohrung-Oberseite Motorblock wieder auf den ursprünglichen Wert (10 mm) gesetzt werden!

6.4.3

Kennwerte berechnen

Pro/ENGINEER bietet die Möglichkeit, verschiedene physikalische Kennwerte zu ermitteln. Für den vorhandenen Motor sollen Beschleunigung, Geschwindigkeit und Position des Kolbens bei einer Drehzahl von 6500min-1 berechnet werden. Bevor die Kennwerte ermittelt werden können, sind zunächst einige Einstellungen anzupassen. Motordefinition anpassen Die Geschwindigkeit des Motors ist in Grad/s anzugeben. Bei 6500min-1 ergibt sich folgende Geschwindigkeit: Geschwindigkeit=(6500/60)*360=39000Grad/s

92 MECHANISMUS-MODELLBAUM

6 Bewegungssimulation Motordefinition anpassen

MOTOREN Ÿ SERVO Ÿ „ServoMotor1“ Ÿ RMB Ÿ Definition editieren Æ Fenster Servomotor Definition öffnet sich Fenster Servomotor Definition

Motordefinition anpassen

Reiterkarte Profil wählen Ÿ Winkelgeschwindigkeit von 90 Grad/s auf 39000 Grad/s setzen Ÿ mit LMB auf den Button OK Fenster Servomotor Definition schließen Kolben und Motorblock anpassen Die Berechnung von Geschwindigkeiten und Beschleunigungen bezieht sich nicht auf einzelne Bauteile, sondern auf Punkte oder Achsen. Um Geschwindigkeit und Beschleunigung für den Kolben zu berechnen, muss ein Messpunkt definiert werden, der sich mit dem Kolben bewegt. Die Berechnung von Geschwindigkeiten bezieht sich immer auf die x-y-z-Achsen eines Koordinatensystems. Bis auf das Koordinatensystem des Motorblocks sowie das Baugruppen-Koordinatensystem scheiden alle Koordinatensysteme aus, da sie nicht ortsfest sind. Diese beiden Koordinatensysteme haben jedoch keine Achse in Richtung der Kolbenbewegung, weshalb sie als Bezugskoordinatensystem zwar möglich, jedoch ungeeignet sind. Um die Geschwindigkeit entlang der Achse der Zylinderbohrung zu berechnen, wird ein ortsfestes Koordinatensystem erzeugt, bei dem eine Achse koaxial zur Bohrungsachse des Kolbens ist. Kolben anpassen

Kolben und Motorblock anpassen Zur Applikation „Standard“ wechseln. Bauteil Kolben öffnen Ÿ einen Punkt im Schnittpunkt beider Achsen erzeugen Ÿ Bauteil Kolben speichern und schließen

6.4 Analysen durchführen Motorblock anpassen

93 Kolben und Motorblock anpassen Bauteil Motorblock öffnen Ÿ ein Koordinatensystem erzeugen, dafür folgende Referenzen verwenden: • Deckfläche des Motorblocks • Bohrungsachse Bauteil Motorblock speichern und schließen. Für die Rechnung ist wichtig, dass eine Achse des Koordinatensystems entsprechend der Achse der Bohrung ausgerichtet ist. Zurück zur Applikation „Mechanismus“ wechseln.

Messwerte definieren Nachdem die Bauteile sowie Motordefinitionen angepasst sind, können die zu ermittelnden Messwerte definiert werden. MENUELEISTE

Messwerte definieren

ANALYSE Ÿ Messgrößen…

Æ Fenster Messungsergebnisse wird geöffnet

Fenster Messungsergebnisse

Messwerte definieren klicken Æ Fenster

Mit LMB auf den Button Neue Messgröße erzeugen Messgrößendefinition wird geöffnet Fenster Messgrößendefinition

Messwerte definieren Beschleunigung: • Name: Beschleunigung • Typ: Punkt oder Bewegungsachse: den im vorigen Schritt erzeugten Punkt auf dem Kolben selektieren Koordinatensystem: das im vorigen Schritt erzeugte Koordinatensystem auf dem Motorblock selektieren Komponente: die Achse des Koordinatensystems auf dem Motorblocks selektieren, die in Bewegungsrichtung des Kolbens zeigt Auswertemethode: auf „Pro Zeitschritt“ belassen

94

6 Bewegungssimulation

Zwei weitere Messgrößen (Geschwindigkeit und Position) analog zur obigen Vorgehensweise erzeugen. Mit LMB auf Button Schließen Fenster Messgrößendefinition schließen Analyseeinstellungen anpassen Um bei dieser hohen Drehzahl eine ausreichende Genauigkeit der Auswertung zu erreichen, muss die Analyse zunächst angepasst werden. Die vorhandenen Einstellungen, 10Bilder (Messwerte) pro Sekunde, sind bei einer Drehzahl von 108.33 s-1 zu ungenau. Die Einstellungen für die Analyse können wie folgt geändert werden: MECHANISMUS-MODELLBAUM

Analyseeinstellungen anpassen

ANALYSEN Ÿ „AnalysisDefinition1“ Ÿ RMB Ÿ Definition editieren Æ Fenster Analysendefinition öffnet sich Fenster Analysendefinition

Analyseeinstellungen anpassen

Folgende Werte einstellen: • Endzeit: <0.05> • Min Intervall: <0.0002> Ÿ mit LMB auf den Button Ausführen klicken Æ Analyse wird durchgeführt Ÿ mit LMB auf den Button OK Fenster Analysendefinition schließen Messwerte darstellen Im letzten Schritt können die ermittelten Kennwerte grafisch dargestellt werden. MENUELEISTE ANALYSE Ÿ Messgrößen… Fenster Messungsergebnisse

Messwerte darstellen Æ Fenster Messungsergebnisse wird geöffnet Messwerte darstellen

6.4 Analysen durchführen

95 Ÿ mit LMB die drei definierten Messgrößen selektieren Ÿ die Option „Messgrößen separat grafisch darstellen“ aktivieren Ÿ den Ergebnissatz „AnalysisDefinition1“ selektieren Ÿ mit LMB Icon wählen, um die Messgrößen graphisch darzustellen Einheiten des Diagramms beachten. In der Regel wird in als Einheit für den Weg „mm“ verwendet.

Fenster Graphtool und Messungsergebnisse schließen

96

7

FE-Berechnung mit Pro/MECHANICA

Die Finite-Elemente-Methode (FE-Methode) wird routinemäßig für Berechnungsaufgaben bspw. im Maschinen-, Apparate- und Fahrzeugbau eingesetzt. Sie gilt als das wohl am weitesten verbreitete numerische Berechnungsverfahren [KLE-07].

σV [N/mm2]

Mittels FE-Berechnung ist es möglich, durch Rechnersimulationen im Entwicklungsstadium eine wesentliche Verkürzung der Produktentwicklungszeiten zu erzielen. Es werden zwei Berechnungsmethoden, die h- und die p-Methode, unterschieden. Bei der h-Methode ist die grundlegende Vereinbarung der Finiten Elemente immer gleich, da die Ansatzfunktion nur den Polynomgrad erster oder zweiter Ordnung besitzt. Somit ist die Genauigkeit einer Berechnung eine Funktion der Anzahl der Elemente beziehungsweise der Elementgröße. Je feiner ein Netz gewählt wird, umso besser kann ein Bauteil beschrieben werden, so dass das Ergebnis genauer wird. Allerdings erfordert diese Methode einen hohen Aufwand an Beschreibungs-, Interpretations- und Rechenzeit.

h-Version

783

9

754

8 p-Version

725

5

6

7

4 3

696 h-Version 667

100

p=2

400

1.000

4.000

10.000

13.000 FHGs

Spannungsauswertung in einer Nietbrücke [KLE-97] S. Clement et al. (Hrsg.), Pro/ENGINEER Wildfire 5.0 für Fortgeschrittene – kurz und bündig, DOI 10.1007/978-3-8348-9887-6_7, © Vieweg+Teubner Verlag | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 2011

7.1 Pre-Processing

97

Bei der p-Methode (p=polynomial) werden Elemente verwendet, deren Ansatz bis zur neunten Ordnung variiert werden kann. Bei diesen Elementen steigt die Genauigkeit mit dem Polynomgrad der Ansatzfunktion, was sich in einer größeren geometrischen Genauigkeit beim Modellieren (Randkurvenanpassung) und höherer Informationsdichte durch mehr Knotenfreiheitsgrade niederschlägt. Der Unterschied zwischen beiden Methoden ist im obigen Bild anhand der Spannungsauswertung einer Nietbrücke dargestellt. In der h-Version im obigen Bild wurden 2250 Volumenelemente verwendet. Eine Verdopplung der Elementeanzahl auf 4500 zieht eine Spannungsdifferenz von ca. 15 % nach sich. Bei der Analyse mittels p-Methode reichen für die Modellierung 18 Volumenelemente aus. Konvergenz wird bei Polynomgrad 6 erreicht [KLE-97]. Im folgenden Beispiel der Pleuelberechnung wird die Arbeitsweise von Pro/MECHANICA beschrieben. Pro/MECHANICA arbeitet nach der p-Methode.

7.1 Pre-Processing Für die FE-Berechnung wird das im Abschnitt 6.1.4 als technische Zeichnung abgebildete Pleuel verwendet. Zur Durchführung der Berechnung sind folgende Schritte durchzuführen: • Flächenbereich definieren. • Last definieren. • Randbedingungen definieren. • Materialien definieren.

7.1.1

Flächenbereich definieren

Bauteil öffnen

Pre-Processing

Dateiname: Pro/MECHANICA starten

Pre-Processing

MENUELEISTE Ÿ APPLIKATIONEN Ÿ Mechanica Æ Wechsel zur Applikation Pro/MECHANICA Für die Berechnung sollten die Einheiten N, mm, s im Pro/ENGINEER eingestellt werden, da hier die Berechnungsergebnisse in SI-Einheiten bspw. mm und N/mm² ausgegeben werden. Beim Wechsel zu Pro/MECHANICA erfolgt standardmäßig eine Information zu den aktuell eingestellten Einheiten.

98

7 FE-Berechnung mit Pro/Mechanica

Flächenbereich definieren

Pre-Processing

Als Last wird exemplarisch im kleinen Auge des Pleuels eine Zugkraft von 10000N definiert. Hierfür muss vorher ein Kontaktbereich für die Kraft definiert werden. • MENUELEISTE Ÿ EINFÜGEN Ÿ Flächenbereich PULT erscheint

Æ SCHALT-

• Mit LMB Button Referenzen wählen Ÿ mit LMB Button Definieren wählen Ÿ Fenster Skizze erscheint Ÿ im HAUPTARBEITSFENSTER eine Ebene selektieren, die wie die im Bild zu sehende Ebene TOP positioniert ist Ÿ mit LMB Button Skizze wählen Æ Fenster Skizze wird geschlossen Æ Skizzieransicht wird im ARBEITSFENSTER geöffnet Æ SKIZZIERWERKZEUGLEISTE erscheint

Im Skizzierer folgende Fläche skizzieren. • Die Fläche geht über die volle Breite des Auges und ist 7,5 mm breit.

7.1 Pre-Processing

99

Im nächsten Schritt wird die Fläche selektiert, auf die die eben erzeugte Skizze projiziert werden soll. • Die Innenfläche des Auges selektieren (siehe Bild).

Mit Icon Bestätigen

7.1.2

SCHALTPULT schließen.

Last definieren

Last definieren

Pre-Processing

Das Aufbringen der Last auf den Kontaktbereich erfolgt mit Hilfe des abgebildeten Menüs Kraft-/Momentlast. Als Referenz den erzeugten Kontaktbereich selektieren. Die Ausrichtung erfolgt standardmäßig zum Basiskoordinatensystem der Baugruppe. Der Betrag und die Richtung der Last werden im Bereich „Kraft“ eingegeben. • WERKZEUGKASTEN Ÿ Neue Kraft-/Momentenlast Kraft-Momentenlast erscheint

Æ Fenster

• Den eben erzeugten Flächenbereich selektieren Ÿ mit LMB auf Button OK Fenster Auswahl schließen • Im Fenster Kraft-Momentenlast eine Kraft von 10000N eintragen. • Richtung und Vorzeichen sind vom Koordinatensystem abhängig und ggf. anzupassen (Richtung der Kraft siehe Bild).

100

7 FE-Berechnung mit Pro/Mechanica

7.1.3

Randbedingungen definieren

Randbedingungen definieren

Pre-Processing

Die Definition des Lagers erfolgt mit Hilfe des Icons Neue Verschiebungs. Zur Berechnung der Zugkraft bspw. auf Grund der rotatoriRandbedingung schen Massenkräfte wird das untere Pleuelauge als Einspannung betrachtet. WERKZEUGKASTEN Ÿ Neue Verschiebungs-Randbedingung Randbedingung erscheint

. Æ Fenster

• Die Innenseite des großen Auges selektieren Ÿ mit LMB auf Button OK Fenster Auswahl schließen • Im Fenster Kraft-Momentenlast die Translation für alle drei Koordinatenachsen auf „fest“ setzen. Die Rotation wird für alle drei Koordinatenachsen ebenfalls auf „fest“ gesetzt.

7.1 Pre-Processing

7.1.4

101

Materialien definieren

Material zuweisen

Pre-Processing

Die Materialzuweisung erfolgt in zwei Schritten. 1. Material für das Pleuel aus der Datenbank auswählen. Æ Fenster Materialien 2. WERKZEUGKASTEN Ÿ Material definieren erscheint Ÿ das Material „STEEL“ auswählen und mit dem dreifach Pfeil ins Modell übernehmen 3. Im zweiten Schritt wird das Material dem Bauteil zugewiesen. WERKZEUGKASTEN Ÿ Neue Materialzuweisung zu Modell/Volumen Æ Fenster Materialzuweisung erscheint Ÿ da nur ein Material und ein Volumen verfügbar ist, kann mit LMB auf Button OK das Fenster Materialzuweisung geschlossen werden

102

7 FE-Berechnung mit Pro/Mechanica

7.2 Berechnung

103

7.2 Berechnung Im zweiten Schritt wird die eigentliche Berechnung durchgeführt. Dazu sind zunächst einige Einstellungen zur Art der Berechnung zu treffen. Analyse definieren

Berechnung

Eine neue statische Konstruktionsstudie anlegen. • SYMBOLLEISTE Ÿ Konstruktionsstudien Konstruktionsstudien erscheint

Æ Fenster Analysen und

• Datei Ÿ Neue statische Analyse Æ Fenster Definition der statischen Analyse erscheint Im Feld „Name“ kann ein Name für die durchzuführende Analyse vergeben werden. In den Feldern „Randbedingungen“ und „Lasten“ sollten die zuvor definierten Lasten und Lager aufgeführt sein. Bei der Definition der statischen Analyse können verschiedene Methoden ausgewählt werden, die sich in Konvergenz und der Polynomgrad unterscheiden. Folgende Methoden stehen zur Verfügung. • Adaptive Mehrfachkonvergenz (hohe Genauigkeit bei Berechnung bis maximalen Polynomgrad (9) und Konvergenz kleiner 5 %). • Adaptive Einschrittkonvergenz (Berechnung startet bei ausgewählten Polynomgrad bis zum Erreichen der Konvergenz, bei mehrfachen Berechnungen eines Bauteils hilfreich). • Schnelldurchlauf (rechnet lediglich bei Polynomgrad 3 und 4, zur überschlägigen Berechnung geeignet). Für die Analyse werden folgende Einstellungen getroffen: • Methode: Adaptive Mehrfachkonvergenz • Polynomgrad: Minimum: 1; Maximum: 9 • Prozentkonvergenz: 10 Mit LMB auf Button OK Fenster Definition der statischen Analyse schließen,

104

7 FE-Berechnung mit Pro/Mechanica

Einstellungen für Rechenlauf

Berechnung

Zum Speichern der Ergebnisse und temporären Dateien während der Berecheinzelne Verzeichnisse nung sind im Fenster Einstellungen für Rechenlauf auszuwählen. Dies ist vor allem bei größeren Berechnungen von Bedeutung, da die anfallenden Dateien schnell sehr groß werden können. Weiterhin kann für die jeweilige Berechnung eine Speicherzuteilung erfolgen. Starten der Berechnung

Berechnung

Das Starten der Berechnung erfolgt über das Icon Starten der Berechnung

.

Daraufhin werden vom Programm verschiedene Abfragen, die zum Starten der Berechnung zu bestätigen sind, durchgeführt.

7.2 Berechnung

105

Überwachung des Rechenlaufs

Berechnung

Um die Überwachung des Rechenlaufs zu aktivieren, das Icon Studienstatus anzeigen selektieren

.

Das Fenster Rechenlaufstatus zeigt unter anderem folgende Informationen: • benötigte CPU-Zeit und Rechendauer • prozentuale Konvergenz • Kurzübersicht zu den Ergebnissen

Sobald die Berechnung erfolgreich beendet wurde, wird im Fenster Rechenlaufstatus folgende Meldung ausgegeben: „Rechenlauf abgeschlossen“ oder „Analyse abgeschlossen“ im ausführlichen Modus (dieser kann über das Häkchen in der unteren linken Ecke aktiviert werden).

106

7 FE-Berechnung mit Pro/Mechanica

7.3 Post-Processing Im letzten Schritt werden die berechneten Ergebnisse grafisch ausgewertet. Ergebnisse darstellen

Post-Processing

Um das Fenster zu Ergebnissauswertung aufzurufen, wird das Icon Ergebnisse einer Konstruktionsstudie oder Finiten Elemente Analyse überprüfen wählt.

ge-

Im erscheinenden Fenster Ergebnisfensterdefinition sind verschiedene Einstellungen zu treffen. • Name der Analyse, die ausgewertet werden soll. Hier ist die zuvor durchgeführte Analyse aufgeführt. Andere vorhandene Analysen können ebenfalls geladen werden • die Größe, die ausgewertet werden soll (z. B. Spannung, Verschiebung, Dehnung) Für die Darstellung der „von-Mises“-Spannung die im Bild dargestellten Einstellungen vornehmen.

7.3 Post-Processing

107

Auf der Reiterkarte „Darstellungsoptionen“ können verschieden Einstellungen zu Art und Weise der Ergebnispräsentation vorgenommen werden.

Um eine Animation der Verformung unter Lastaufbringung zu erhalten, ist die Option „Animation“ zu selektieren. Mit LMB auf Button OK Fenster Ergebnisfensterdefinition schließen. Die Spannungsverteilung im Pleuel wird dargestellt.

108

Anpassen der Ergebnisdarstellung

7 FE-Berechnung mit Pro/Mechanica

Post-Processing

Zum Drucken, Speichern oder aus Gründen der Übersicht ist es hilfreich, die Darstellung des Hintergrunds, der Legende, der Randbedingungen… anzupassen. Eine Anpassung der dargestellten Informationen kann wie folgt vorgenommen werden.

Im Fenster Ergebnisfenster formatieren können die gewünschten Elemente einund ausgeblendet werden.

7.3 Post-Processing Formatieren der Legende

109 Post-Processing

Durch Anpassung der Legende kann der durch das Farbspektrum repräsentierte Wertebereich angepasst werden.

Wird der Maximalwert der Legende auf 100 herabgesetzt, ergibt sich folgende Änderung in der Spannungsdarstellung.

Menü Info

Post-Processing

Im Menü Info können unter anderem die Minimal- und Maximalwerte der aktuell ausgewerteten Größe abgefragt werden. Weiterhin lassen sich die Werte auch dynamisch abfragen.

110

7 FE-Berechnung mit Pro/Mechanica

Je nach Position des Mauszeigers werden die entsprechenden Werte dynamisch aktualisiert. Ergebnisdefinition anpassen

Post-Processing

Die Ergebnisfensterdefinition kann mit dem Icon Gewählte Definition editieren verändert werden.

Ergebnisse verlassen DATEI Ÿ Ergebnisse verlassen

Post-Processing

111

8

Literaturverzeichnis

[KLE-10]

Klein B.: FEM. Grundlagen und Anwendungen der Finite-ElementMethode im Maschinen- und Fahrzeugbau, Vieweg+Teubner Verlag. 8. verb. und erw. Auflage, 2010.

S. Clement et al. (Hrsg.), Pro/ENGINEER Wildfire 5.0 für Fortgeschrittene – kurz und bündig, DOI 10.1007/978-3-8348-9887-6, © Vieweg+Teubner Verlag | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 2011

112

Sachwortverzeichnis A Abwickeln-Tool 58 Achsenmuster 55, 57 adaptive Einschrittkonvergenz 103 adaptive Mehrfachkonvergenz 103 Analyse auftretender Geschwindigkeiten und Beschleunigungen 89 Analysen durchführen 89 Analysetyp 89 Antrieb definieren 87 B Baugruppe 47 f. BAUGRUPPENEINSTELLUNGEN 90 Bemaßungseigenschaften 39 Bemaßungsmuster erstellen 56 Benutzungsoberfläche 47 Berechnung 103 Bewegungssimulation 75, 89 Bewegungssimulation durchführen 89 Beziehungen 47 Beziehungseditor 48 Button 2 D Darstellungsoptionen 107 Doppelklick 2 Drehen-Tool 7 Drehgelenk 83 DTM 2 E Eingabeparameter 50 Eingabezeile 2 Einstellungen für Rechenlauf 104

Element durch Versetzen einer Kante erzeugen 34 Ergebnisdarstellung 108 Ergebnisfensterdefinition 106 Erste Lasche erzeugen 52 Extrudieren-Tool 13 F Familientabelle 46, 48 FE-Berechnung 97 Finite-Elemente-Methode 96 flache Lasche erzeugen 53 Flächen verschmelzen 30 Flächenbereich definieren 97 f. Flanschlasche erzeugen 60 Flansch-Tool 65 Folie 7 Füllen-Tool 24 G Globale Kollisionprüfung 90 Graphtool 95 H h-Methode 96 I Icon 2 K Kollisionsanalyse 75 Kollisionsprüfung 89 f. Konstruktionsstudien 103 Kontaktbereich 98 f. Konvergenz 103 Kraft-/Momentlast 99

S. Clement et al. (Hrsg.), Pro/ENGINEER Wildfire 5.0 für Fortgeschrittene – kurz und bündig, DOI 10.1007/978-3-8348-9887-6, © Vieweg+Teubner Verlag | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 2011

Sachwortverzeichnis L Lager 100, 103 Last definieren 99 Leitkurven 34 LMB 2 LMB Icon Einbauen 82 M Material zuweisen 101 Mechanica 97 Mechanismus 75, 87 Messgröße 93 Messungsergebnisse 93 Messwerte darstellen 94 Messwerte definieren 93 MMB 2 Modellstruktur 4 Mustern-Tool 74 P Parameter festlegen 40, 46 Pitch_Graph 10 p-Methode 96 Polynomgrad 96 f., 103 Post-Processing 106 Pre-Processing 97, 100 Pro/MECHANICA 96 f. Pro/PROGRAM 50 Projektion 34 Projizieren-Tool 36 R Radius erzeugen 33 Randbedingung 97, 100 Randbedingungen definieren 100

113 Rechenlaufstatus 105 Regenerieren 50 RMB 2 Rundungs-Tool 17 S Schneiden 13, 30 Schnelldurchlauf 103 Schubgelenk 84 Selektieren 2 Servomotoren-Definition 87 SKIZZIERWERKZEUGLEISTE 9 SPIRALFÖRMIGES ZUG-KE 9 Starten der Berechnung 104 statische Analyse 103 Studienstatus 105 T Trail-Datei 3 U Überwachung des Rechenlaufs 105 V variable Verrundung 32 Verbindungstyp „Allgemein“ 82 Verbundvolumen-Tool 20 Vereinen 13, 30 Verschiebungs-Randbedingung 100 Verschmelzen-Tool 12 Z ZUG-KE mit variablem Schnitt 26 Zurückbiegen-Tool 59, 64