Siemens NX für Fortgeschrittene ‒ kurz und bündig

226 Pages·2020·19.707 MB·German

by  Andreas Wünsch, Fabian Pilz, Sándor Vajna

Sándor Vajna Hrsg.
Andreas Wünsch · Fabian Pilz
Siemens NX für
Fortgeschrittene –
kurz und bündig
4. Auflage
Inklusive
SN Flashcards
Lern-App
Siemens NX für Fortgeschrittene –
kurz und bündig
Sándor Vajna (Hrsg.)
Andreas Wünsch • Fabian Pilz
Siemens NX für
Fortgeschrittene –
kurz und bündig
4., überarbeitete und aktualisierte Auflage
Andreas Wünsch Fabian Pilz
Braunschweig, Deutschland Lehrstuhl für Maschinenbauinformatik
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
Magdeburg,, Deutschland
Hrsg.
S ándor Vajna
W einheim, Deutschland
ISBN 978-3-658-31560-3 ISBN 978-3-658-31561-0 (eBook )
https://doi.org/10.1007/978-3-658-31561-0

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detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar.

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Lektorat: Thomas Zipsner
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Vorwort zur 4. Auflage
Am Lehrstuhl für Maschinenbauinformatik (LMI) an der Otto-von-Guericke-Univer-
sität Magdeburg werden Studierende seit mehr als 25 Jahren an den führenden 3D-
CAx-Systemen mit dem Ziel ausgebildet, die Grundfertigkeiten in der Anwendung
der CAx-Technologie zu erwerben, ohne sich dabei nur auf ein einziges System zu
spezialisieren. Dazu bearbeiten die Studierenden auf ihrem Weg zum Bachelor- oder
Masterabschluss eine große Anzahl von Übungen allein oder gemeinsam im Team mit
mindestens vier verschiedenen CAx-Systemen. In diesem Buch wird dem Leser der
Umgang mit den grundlegenden Funktionen des CAx-Systems Siemens NX vermit-
telt. Dabei werden die vielfältigen Erfahrungen genutzt, welche während dieser Aus-
bildung gesammelt werden.
Der Fokus des vorliegenden Buches liegt auf einer kurzen und verständlichen Dar-
stellung der weiterführenden Funktionen von Siemens NX in der Version Continuous
Release 1872 eingewoben in praktische Übungsbeispiele. Somit kann der Leser, pa-
rallel zur Erläuterung der Funktionen, das Erlernte sofort praktisch anwenden und fes-
tigen. Dabei können natürlich nicht alle Details behandelt werden. Es werden aber
stets Anregungen zum weiteren selbstständigen Ausprobieren gegeben, denn nichts
ist beim Lernen wichtiger als das Sammeln eigener Erfahrungen.
Das Buch wendet sich an Studierende und Ingenieure, die bereits über Erfahrungen in
der Arbeit mit dem CAD-Modul von NX verfügen. Es soll sie beim Selbststudium
unterstützen und zur weiteren Beschäftigung mit dem System anregen. Existieren
keine Vorkenntnisse in NX, wird auf den Einsteigerband dieser Reihe verwiesen.
Durch den Aufbau des Textes in Tabellenform kann das Buch nicht nur als Schritt-
für-Schritt-Anleitung, sondern auch als Referenz für die tägliche Arbeit mit dem Sys-
tem genutzt werden. Das Sachwortverzeichnis am Ende des Buches wirkt dabei zu-
sätzlich unterstützend.
In der vorliegenden vierten Auflage wurden die Übungsbeispiele an die Funktionen
von NX Continuous Release 1872 angepasst sowie an einigen Stellen zusätzliche Er-
läuterungen der Funktionen ergänzt. Zudem wurden die englischen Bezeichnungen
der verwendeten Funktionen hinzugefügt. Kritische Modellierungsschritte werden
weiterhin zusätzlich durch Videos dargestellt, welche über QR-Codes abrufbar sind.
Wir als Autoren sind dankbar für jede Rückmeldung und Anregung aus dem Kreis der
Leser zum Inhalt des Buches sowie zur Vorgehensweise der Modellierung, welche
uns per E-Mail erreicht ([email protected]). Besonderer Dank geht an Herrn
Thomas Zipsner und an alle beteiligten Mitarbeiter des Verlags Springer Vieweg für
die engagierte und sachkundige Zusammenarbeit bei der Erstellung des Buches.

Magdeburg, im Juni 2020 Dr.-Ing. Andreas Wünsch
Fabian Pilz, M.Sc.
Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Sándor Vajna
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung ............................................................................................................ 1
1.1 Erweiterte Parametrik ................................................................................... 3
1.2 Master-Modell-Konzept ............................................................................... 6
1.3 Kontrollfragen .............................................................................................. 8
2 Top-Down-Modellierung .................................................................................... 9
2.1 WAVE-Geometrie-Linker ............................................................................ 9
2.2 Bauteilübergreifende Parameter ................................................................. 21
2.3 Kontrollfragen ............................................................................................ 30
3 Teilefamilien ...................................................................................................... 31
3.1 Teilefamilie einer Lochplatte ..................................................................... 31
3.2 Teilefamilie einer Passfeder ....................................................................... 37
3.3 Ablegen in der Wiederverwendungsbibliothek .......................................... 52
3.4 Baugruppenfamilie eines Batteriepacks ..................................................... 54
3.5 Kontrollfragen ............................................................................................ 72
4 Deformierbare Teile ......................................................................................... 73
4.1 Parameterbasierte Deformation einer Feder ............................................... 73
4.2 Referenzbasierte Deformation eines O-Rings ............................................ 82
4.3 Kontrollfragen ............................................................................................ 88
5 User Defined Features (UDF) .......................................................................... 89
5.1 UDF-Bibliotheken ...................................................................................... 89
5.2 UDF für eine Passfedernut ......................................................................... 93
5.3 Kontrollfragen .......................................................................................... 107
6 Konstruktionsbegleitende Simulation - FEM ............................................... 108
6.1 Grundlagen ............................................................................................... 108
6.2 FE-Simulation eines einfachen Blechteils ................................................ 115
6.3 FE-Simulation eines Tankbehälters .......................................................... 125
6.4 FE-Simulation eines Kurbelarms ............................................................. 137
6.5 Ausgewählte Funktionen und Hinweise ................................................... 150
6.6 Kontrollfragen .......................................................................................... 153
7 Konstruktionsbegleitende Simulation - MKS ............................................... 154
7.1 Grundlagen ............................................................................................... 154
7.2 Simulation eines Kurbeltriebs .................................................................. 157
7.3 Kontrollfragen .......................................................................................... 192
VIII Inhaltsverzeichnis
8 Optimierung .................................................................................................... 193
8.1 Optimierung einer Getränkedose in der Konstruktion ............................. 193
8.2 Optimierung eines Kurbelarms in der Simulation .................................... 204
8.3 Kontrollfragen .......................................................................................... 214
Literaturverzeichnis ............................................................................................. 215
Sachwortverzeichnis ............................................................................................. 216
1 Einleitung
NX ist ein leistungsfähiges CAx-System, welches zur Unterstützung des ge-

samten Produktentwicklungs- und Fertigungsprozesses dient. Das System ist
aus der Zusammenführung von I-DEAS und Unigraphics hervorgegangen,
wurde von Siemens PLM Software übernommen und stetig weiterentwickelt
NX ist nach Funktionen modular aufgebaut und beinhaltet neben der Konstruk-
tion auch Module zur Fertigungsunterstützung, Simulation, Entwicklung me-
chatronischer Konzepte und elektrischer Systeme, Schiffs- und Fahrzeugbau
sowie zur wissensbasierten Konstruktion und zur Visualisierung. NX basiert
auf dem Parasolid-Modellierkern, welcher die Basis für die Geometriedarstel-
lung bildet.
In der aktuellen Version steht NX als Continuous Release zur Verfügung. Dabei
werden kontinuierlich neue Updates bereitgestellt. Halbjährlich steht ein Re-
lease mit funktionalen Updates zur Verfügung. Kleinere Updates und Bugfixes
werden über monatliche Patches veröffentlicht.
In den Beispielen in diesem Buch werden dem Leser Methoden und Werkzeuge
aufgezeigt, mit denen der Konstruktionsprozess erleichtert und effizienter ge-
staltet werden kann. Dabei spielt der Aufbau parametrischer Modelle eine be-
sondere Rolle, ob bei der Anwendung der Top-Down-Modellierung, dem Er-
stellen von Teilefamilien oder bei der Erstellung von User Defined Features.
Bei der Parametrisierung wird zudem auf die Verwendung mathematischer und
logischer Beziehungen und auf die parameterbasierte Unterdrückung von
Formelementen eingegangen.
Weiterhin werden Grundkenntnisse im Aufbau von Simulationsmodellen ver-
mittelt und die schnelle und einfache Integration dieser Modelle in den Kon-
struktionsprozess aufgezeigt. Zudem wird in zwei Optimierungsstudien darge-
legt, wie das Erlernte genutzt werden kann, um durch den Einsatz von Optimie-
rungsalgorithmen den Konstruktionsprozess auch bei komplexeren Produkten
und zum Teil gegenläufigen Anforderungen zu unterstützen.
Die Bearbeitung der in diesem Buch verwendeten Übungsbeispiele setzt
Grundkenntnisse des CAD-Moduls von NX voraus. Daher werden einige Funk-
tionen nur genannt, aber nicht näher erläutert. Zur detaillierten Erklärung dieser
Funktionen wird auf den Einsteigerband dieser Reihe verwiesen.
Zur Erstellung der Übungsbeispiele wurde NX Continuous Release 1872 ver-
wendet. Die Beispiele können jedoch auch mit anderen NX Continuous Re-
lease-Versionen nachvollzogen werden.
Bei der Mehrkörpersimulation in Abschnitt 7.2 ist für die Ermittlung von Kräf-
ten über Sensoren bei aktivierter Reibung eine neuere NX-Version notwendig
(ab 1899). Alternativ wird in diesem Beispiel die Reibung deaktiviert.
© Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 2020 1
S. Vajna (Hrsg.), A. Wünsch, F. Pilz, Siemens NX für Fortgeschrittene ‒ kurz und bündig,
https://doi.org/10.1007/978-3-658-31561-0_1
2 1 Einleitung
Bei der Erstellung der Teilefamilie und beim Lasttransfer der Mehrkörpersimu-
lation wurde Microsoft Excel 2019 genutzt. Hierbei funktionieren auch andere
Versionen. Als Betriebssystem wurde Microsoft Windows 10 verwendet.
Die Arbeit mit dem Buch wird durch einen Download-Bereich unterstützt. Alle
verwendeten Modelle können unter www.springer.com auf der Seite dieses Bu-
ches heruntergeladen werden. Besteht kein Zugang zum Download-Bereich,
können die benötigten Modelle auch selbstständig anhand der Zeichnungen mo-
delliert werden.
Um dem Leser die Handhabung des Buches zu erleichtern, sind links vor dem
Text die Icons der jeweils verwendeten Funktionen sowie evtl. vorhandene Tas-
tenkombinationen angegeben. Die Funktionen und Befehle sind kursiv darge-
stellt und durchnummeriert. Die Befehle können in NX somit auch jederzeit
über die Befehlssuche gefunden werden. Die englischen Funktionsbezeichnun-
gen sind bei der erstmaligen Verwendung einer Funktion jeweils grau und in
Klammern hinter der deutschen Bezeichnung aufgeführt. Wichtige Begriffe und
Eingabewerte sind fett hervorgehoben.
Pfeile weisen auf Handlungsfolgen hin.
Ergänzende Informationen werden kursiv ohne Nummerierung dargestellt und
⇨
sind mit einem „i“ markiert.
Die Beschreibung wichtiger Modellierungsschritte wird durch Videos ergänzt,
welche über QR-Codes abrufbar sind.
Kontrollfragen am Ende eines jeden Kapitels helfen dabei, das Erlernte zu über-
prüfen. Die Lösungen stehen im Download-Bereich zur Verfügung.
Die Kontrollfragen sowie deren Antworten können auch als digitale Karteikar-
ten in der SN Flashcards App und unter https://flashcards.springernature.com

aufgerufen werden.
In den Beispielen in diesem Buch kommen wiederholt Methoden zum Einsatz,
welche ein gewisses Grundverständnis der erweiterten Parametrik sowie in der
in NX zugrundeliegenden Modell- und Datei-Hierarchie, dem sog. Master-Mo-
dell-Konzept, erfordern. Diese Themen werden im Folgenden erläutert.
1.1 Erweiterte Parametrik 3
1.1 Erweiterte Parametrik
Unter der erweiterten Parametrik wird die Verwendung von Parametern ver-
standen, welche über das reine Zuweisen von Parametern zu Maßen und das
Ändern von Parameterwerten hinausgeht. Dabei kommen u. a. verschiedene
Parametertypen wie Zahlen, Zeichenfolgen oder Boolesche Ausdrücke in Kom-
bination mit mathematischen Berechnungen, logischen Bedingungen, Messun-
gen und Attributen zum Einsatz.
Für die Erläuterung der grundlegenden Verwendung von Parametern wird auf
den Einsteigerband dieses Buches verwiesen.
Das Erstellen und Editieren von Parametern erfolgt in NX im Ausdruckseditor.
Strg+E
Register Werkzeuge Ausdrücke (Expressions)
Bearbeiten (Edit)
⇨
Über RMT auf die Zelle in der Spalte
Formel Bearbeiten wird der Dialog
zum Bearbeiten eines Ausdrucks auf-
gerufen.⇨

Neben der reinen Eingabe eines Wertes oder einer Formel befinden sich in die-
sem Dialog auch die wesentlichen Funktionen zur Definition einer Formel.
Diese werden folgend erläutert.

Ändern der Methode zum Bearbeiten der Formel
(Change the method to edit this formula)
Mit diesem Befehl wird die Zeile zur Eingabe der Formel durch ein Eingabefeld
ersetzt. Somit lassen sich auch mehrzeilige Formeln definieren.