CATIA V5-Praktikum: Arbeitstechniken der parametrischen 3D-Konstruktion

213 Pages·2004·21.454 MB·German

by  Peter Köhler (auth.), Peter Köhler (eds.)

Peter Kohler (Hrsg.)
CATIAV5-Praktikum
Aus dem Programm _____________- .....
Maschinenelemente und Konstruktion
Lehrwerk Roloff/Matek Maschinenelemente
von D. Muhs, H. Wittel, M. Becker, D. Jannasch und J. VoBiek
Konstruieren, Gestalten, Entwerfen
von H. Hintzen, H. Laufenberg und U. Kurz
CATIA V5-Praktikum
herausgegeben von P. Kohler
Pro/ENGINEER-Praktikum
herausgegeben von P. Kohler
CATIA V5 - kurz und biindig
von S. Vajna und R. Ledderbogen
AutoCAD Zeichenkurs
von H.-G. Harnisch
Leichtbau-Konstruktion
von B. Klein
FEM
von B. Klein
vieweg _________________- ---'
Peter Kohler (Hrsg.)
CATIA V5-
Praktikum
Arbeitstechniken der
parametrischen 3D-Konstruktion
2., uberarbeitete und erweiterte Auflage
Mit 178 Abbildungen und 18 Tabellen
~
Studium Technik vleweg
Bibliografische Information Der Deutschen Bibliothek
Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie;
detaillierte bibliografische Daten sind im Internet iiber <http://dnb.ddb.de> abrufbar.
1. Auflage Dezember 2002
NachdruckJuni2003
2., iiberarbeitete und erweiterte Auflage Marz 2004
Alle Rechte vorbehalten
© Friedr. Vieweg & Sohn VerlaglGWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden, 2004
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Umschlaggestaltung: Ulrike Weigel, www.CorporateDesignGroup.de
Gedruckt auf saurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier.
ISBN-13: 978-3-528-13954-4 e-ISBN-13: 978-3-322-80326-9
DOl: 10.1007/978-3-322-80326-9
v
Vorwort
Das vorliegende Buch soIl die Schulung und Einarbeitung in die parametrische 3D-Kon
struktion mit dem System CATIA V5 unterstUtzen. Die Gliederung der einzelnen Abschnitte
zeigt, dass die Vermittlung grundlegender Arbeitstechniken im Vordergrund steht, so dass das
Buch auch unabhangig von dem verwendeten CAD-System Leser fmden kann. Ahnlichkeiten
zu dem im gleichen Verlag erschienenen ProlENGINEER-Praktikumsbuch sind gewollt.
Benutzt wurde von den Autoren die CATIA Version 5 Releases 12 auf Basis des Betriebssys
terns Windows NT. Die notwendige Einfiihrung in dieses System enthiilt Kapitel2.
Ein GroBteil der Modellierungstechniken wird anhand der Teile und Baugruppen eines Grei
fers erlautert. Fur Verbundkorper werden zusatzliche Anwendungsbeispiele eingebunden.
Einen Uberblick zu den Aufgabenstellungen gibt Kapitel 3. Die weiteren Abschnitte des Bu
ches bieten ein schrittweise Einfiihrung in die parametrische Produktmodellierung. Begonnen
wird mit den notwendigen Skizziertechniken, die Grundlage der Bauteilmodellierung sind.
Neben der Bauteil- und Baugruppenkonstruktion werden auch Hinweise fUr Modellanalysen,
Modellanderungen und Vereinfachungen gegeben. Kapitel 7 vermittelt Grundlagen und Ar
beitsweisen zur Zeichnungserstellung aus 3D-Datenmodellen. Die Dialogbeschreibung ist in
allen Abschnitten so aufgebaut, dass sie auch auf andere Aufgabenstellungen iibertragen wer
denkann.
Mit erganzenden, fortgeschrittenen Arbeitstechniken werden in Kapitel 8 Moglichkeiten auf
gezeigt, urn firmen- und produktspezifisches Wissen in die Konstruktion zu integrieren.
Die Autoren danken Frau Dr.-Ing. Martina Kohler fUr die UnterstUtzung bei den Korrekturle
sungen.
Duisburg, im Januar 2004 Prof Dr.-lng. Dipl.-Math. Peter Kohler
Dipl.-lng. Oliver Strohmeier
Dipl.-lng. Sascha Dungs
Dipl.-lng. Jens Bechthold
VII
Inhaltsverzeichnis
1 Einfiihrung .................................................................................................................... .
2 Einfiihrung in die Arbeit mit CA TIA V5 .................................................................... 5
2.1 Allgemeines................................................................................................................. 5
2.2 Benutzerschnittstelle ................................................................................................... 8
2.2.1 Dialogelemente .............................................................................................. 8
2.2.2 Die Online-Hilfe ............................................................................................ 9
2.2.3 Interaktionen .................................................................................................. 10
2.3 Objektdarstellung ........................................................................................................ 12
2.3.1 Darstellungsoptionen ..................................................................................... 12
2.3.2 Vordefinierte Ansichten................................................................................. 14
2.3.3 Objekteigenschaften....................................................................................... 15
2.4 Abbildung der Produktstruktur .............. ..................................................................... 17
2.4.1 Arbeitstechniken ............................................................................................ 17
2.4.2 Der Modellbaum .................................... ........................................................ 17
2.5 Fe stlegung der Syrnbolik zur Bearbeitung der Ubungen .......... ................................. 19
3 Aufgabenstellungen .. ............ ............. ............................... ........ ...... ..... ......... ....... .......... 21
4 Skizzieren.............................................................................................................................. 25
4.1 Die Arbeitsumgebung ............................. ............... ... ................... ............................... 25
4.2 Skizziermethoden........................................................................................................ 27
4.3 BemaBungstechniken.................................................................................................. 30
4.4 Skizzierubungen.......................................................................................................... 33
4.4.1 Profilskizzen................................................................................................... 33
4.4.2 Syrnmetrische Skizzen ................................................................................... 35
4.4.3 Rotationsskizze .............................................................................................. 38
5 Bauteilmodellierung ........................ ....... ............................................................................. 41
5.1 Die Arbeitsumgebung .............. ...................................................................... ............. 41
5.2 Profil-und Rotationskorper ........................................................................................ 46
5.3 Gezogene Teile (Trajektion)....................................................................................... 52
5.3.1 Ebene Trajektionen ........................................................................................ 52
5.3.1 Raumliche Trajektionen................................................................................. 54
5.4 Verbundkorper............................................................................................................ 56
5.4.1 Ubergangsstiicke............................................................................................ 56
5.4.2 Kriimmer ........................................................................................................ 62
5.5 Konstruktionsfeature................................................................................................... 64
5.5.1 Fasen und Rundungen.................................................................................... 64
5.5.2 Bohrungen und Gewinde............................................................................... 66
5.5.3 Mustererzeugung............................................................................................ 70
5.5.4 Fertigungsbedingte Anpassungen.................................................................. 72
VIII Inhaltsverzeichnis
5.6 Modellanpassungen..................................................................................................... 73
5.6.1 MaBiinderungen.............................................................................................. 73
5.6.2 Modellveranderungen .................................................................................... 76
5.7 Geometrische Beziehungen ........................................................................................ 79
5.8 Bauteilinformationen .................................................................................................. 83
5.9 Flachenbasierte Modellierung..................................................................................... 85
5.9.1 Profil-und Verbundflachen ........................................................................... 85
5.9.2 Freiformflachen.............................................................................................. 87
5.10 Korperbasierte Modellierung...................................................................................... 89
5.10.1 Volumenverkntipfung .................................................................................... 89
5.10.2 Formenbau...................................................................................................... 90
5.11 Veriinderung der Darstellungsattribute....................................................................... 93
5.12 Tabellengesteuerter Modellautbau ............................................................................. 94
5.13 Zusatzaufgaben ...................................................................................................... 97
6 Baugruppenmodellierung ................................................................................................... 99
6.1 Die Arbeitsumgebung ......................................... ........................................................ 99
6.2 Baugruppenstruktur..................................................................................................... 101
6.3 Der Einbau von Komponenten ................................................................................... 103
6.3.1 Grundlagen..................................................................................................... 103
6.3.2 Einbau der ersten Komponente...................................................................... 105
6.3.3 Einbau tiber Bezugselemente und Achsen .................................................... 106
6.3.4 Einbau tiber Geometrieelemente.................................................................... 108
6.3.5 Einbaukorrektur.............................................................................................. 113
6.4 Verwendung von Strukturmodellen............................................................................ 114
6.4.1 Einfiihrung...................................................................................................... 114
6.4.2 Autbau des Strukturmodells .......................................................................... 115
6.4.3 Anpassung der Komponenten........................................................................ 116
6.4.4 Strukturierter Zusammenbau ......................................................................... 117
6.5 Baugruppeninformationen .......................................................................................... 120
6.6 Baugruppenanpassungen ............................................................................................ 124
6.6.1 Bauteilkorrekturen.......................................................................................... 124
6.6.2 Anwendung der Konstruktionstabelle ........................................................... 127
6.6.3 Baugruppenbeziehungen................................................................................ 127
6.6.4 Komponenten ersetzen................................................................................... 129
6.7 Baugruppenabhiingige Teilemodellierung.................................................................. 132
6.8 Komponentendarstellung ............................................................................................ 134
6.8.1 Veranderung von Darstellungsattributen....................................................... 134
6.8.2 Explosionsdarstellung .................................................................................... 135
7 Zeichnungserstellung aus dem 3D-Modell........................................................................ 137
7.1 Die Arbeitsumgebung ........... ........................................................ ...... ........................ 137
7.2 V oreinstellungen ........ ............... .... .............................................................................. 140
7.3 Zeichnungsformate...................................................................................................... 141
7.3.1 F ormatzuweisung ...... ...................................... ................. ............. ........ ......... 141
7.3.2 Zeichnungsrahmen und Schriftfelder ............................................................ 142
Inhaltsverzeichnis IX
7.4 Erzeugung von Modellansichten .. ............ ... ....... ........................... ................... .......... 144
7.4.1 Basisansicht.................................................................................................... 144
7.4.2 Projektionsansichten ...................................................................................... 146
7.4.3 Detailansichten............................................................................................... 148
7.4.4 Stufenschnitte................................................................................................. 149
7.4.5 3D-Darstellungen........................................................................................... 150
7.4.6 Baugruppenzeichnungen................................................................................ 150
7.4.7 Umdefinieren von Ansichten......................................................................... 151
7.5 BemaBungen ............................................................................................................... 153
7.5.1 Automatische BemaBungsgenerierung.......................................................... 153
7.5.2 Manuelle Erzeugung von BemaBungen ........................................................ 155
7.5.3 BemaBungsanpassung.................................................................................... 155
7.6 Erganzende Angaben.................................................................................................. 158
7.6.1 Oberflachenangaben ...................................................................................... 158
7.6.2 Form-und Lagetoleranzen............................................................................. 159
7.6.3 SchweiBsymbole und SchweiBnahte ............................................................. 160
7.6.4 Notizen und Tabellen..................................................................................... 161
8 Erganzende Arbeitstechniken .......................... .................................................................. 165
8.1 Datenaustausch ........................................................................................................... 165
8.1.1 Datenimport.................... ................................................................................ 165
8.1.2 Datenexport .................................................................................................... 167
8.2 Arbeit mit Katalogen................................................................................................... 168
8.2.1 Wiederholteile ......................................................... ....................................... 168
8.3 Arbeiten mit benutzerdefinierten Komponenten........................................................ 170
8.3.1 Elementare Moglichkeiten ............................................................................. 170
8.3.2 Featureentwurf............................................................................................... 170
8.3.3 Featurenutzung............................................................................................... 173
8.3.4 Die PowerCopy-Option ................................................................................. 175
8.4 Blechteilmodellierung................................................................................................. 176
8.4.1 Die Arbeitsumgebung .................................................................................... 176
8.4.2 Wande und Extrusionen............................................... .................................. 179
8.4.3 Korperkonvertierung...................................................................................... 182
8.4.4 Biegungen ...................................................................................................... 183
8.4.5 Blechabwicklung............................................................................................ 183
8.4.6 Stanz-und Umformwerkzeuge...................................................................... 184
8.4.7 Beispiel................. ...................... .................................................................... 186
8.5 Steuerung komplexer Beziehungen durch Makroprogramroierung .......................... 187
8.5.1 Grundlagen..................................................................................................... 187
8.5.2 Programmierbeispiel...................................................................................... 188
Anhang ........................................................................................................................................ 195
Literaturverzeichnis .................................................................................................................. 205
Sachwortverzeichnis.................................................................................................................. 207
1 Einfiihrung
Der Einsatz parametrischer CAD-Systeme hat die Akzeptanz der 3D-Konstruktion wesentlich
erhOht. Neben variablen MaBen konnen auch nichtgeometrische GroBen als Parameter dekla
riert werden, so dass sich insgesamt sehr vielfaltige Moglichkeiten fUr Varianten- und Anpas
sungskonstruktionen, filr Baureihenentwicklungen, filr Produktprasentationen sowie fUr die
Integration von Gestaltung und Berechnung ergeben.
Immer entscheidender fUr die Beurteilung eines Systems werden die Moglichkeiten zum Da
tenaustausch mit anderen Systemen. Abbildung 1-1 zeigt stark vereinfacht den Ablauf des
rechnerunterstiitzten Konstruktionsprozesses und Notwendigkeiten des damit verbundenen
Informations- und Datenmanagements. Erforderlich sind anpassungsflihige Schnittstellen zum
Austausch von Produktdaten, die wiederum ein leistungsfahiges rechnerintemes Datenmodell
des CAD-Systems verlangen, in das auch "technische" Informationen (Toleranzen, Passungen,
Halbzeuge, Fertigungsverfahren, Werkstoffe, usw.) integriert werden. Hierbei geht es nicht
mehr nur urn produktbeschreibende Geometriedaten, die tiber IGES, STEP oder andere Soft
wareschnittstellen ausgetauscht werden, sondem auch urn die Anbindung anderer fertigungs
vorbereitender bzw. betriebswirtschaftlicher Softwaresysteme.
Das Datenmodell dient der rechnerintemen Abbildung und Visualisierung des mentalen Mo
dells. Ais Informationsmittel dienen Punkte, Linien, Flachen, Volumen, .... In parametrischen
Systemen kann jedes eingegebene MaB und die damit verbundene geometrische Auspragung
beliebig geandert werden, solange keine Widerspruche zu anderen MaBen bzw. Elementen
auftreten.
FUr die Beschreibung von Volumenmodellen haben sich vor allem zwei Datenstrukturen be
wahrt:
• B-Rep (Boundary Representation)
• CSG (Constructive Solid Geometry)
B-Rep beruht auf einer exakten Definition der Begrenzungsflachen und deren Beziehungen mit
der Angabe der Materialrichtung. CSG beschreibt den EntstehungsprozeB aus verfiigbaren
Grundelementen (Zylinder, Quader, Kugel, Keil, ... ). Modeme CAD-Systeme arbeiten mit einer
sogenannten hybriden Datenstruktur (B-Rep und CSG). Das bedeutet unter Anderem, dass in
die "CSG"-Struktur auch flachenorientierte Volumenmodelle integriert werden. Mit den so
erzeugten Modellen wird nicht nur die Geometrie beschrieben, sondem auch
• die Topologie (Beziehungen zwischen beteiligten Geometrieelementen),
• die Historie (Elemente, Operationen, Unterordnungen, ... ),
• Element-bzw. Dateiattribute (Name, Version, Datum, .. ),
• Teilattribute (Darstellung, Material, Bemerkungen, ... ) und
• Anwendungsdaten (z. B. fUr FEM).
P. Köhler (ed.), CATIA V5-Praktikum
© Friedr. Vieweg & Sohn Verlag/GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden 2004
2 1 Einfiihrung
Tlltigke/t Dokumentatlon
r--- r---
JAnfrage L
~ l Auftrag J
!4KUiren der Aufgabenstellung I
I
J Anforderungsliste '-
I Lastenheft J
f4- Erarbeitung bzw. Auswahl
prinzipieller LOsungen Freigabe
r-+
I L
I" ~oSungskonzePte
:f-zo Bewertungsschemata :f-zo
Strukturmodelle I
~ I+- Grobgestaltung, Anordnung und ~
~ Optimierung wesentlicher !- ~
Freigabe
~ f-t Produktkomponenten ~
0 0
-< -<
I
Z EntwurtSzeichnungen Z
-< I. 3D-CAD-ModeUe, Listen -<
~ Berechnungsergebnisse ~
I+- Feingestaltung der Komponenten Z
fJ)
Z Komplettierung des Entwurfes ~
.0.. . ~ Virtuelles Prototyping Freigabe f--<o
j-
f-o I 3D-CAD-Modelle 0
-<
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LS tUckIisten
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Berichte und Protokolle ::>
~
0 0
-"" f'!;IProduktdokumentation Freigabe f.-. 0
Z .-' ~
I 0..
JZeichnungen, StUcklisten
1
Berichte, Daten-Files
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J
-I Fertigung, Montage ,Freigabe
Abnahme, Verkauf
I
I ,
I
tBerichte, Protokolle
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Abbildung 1-1: Grobe Ablaufstrategie einer rechnerintegrierten Konstruktion [1]