NX 11 für Fortgeschrittene ‒ kurz und bündig

187 Pages·2017·14.76 MB·German

by  Andreas Wünsch (auth.), Sándor Vajna (eds.)

Sándor Vajna Hrsg.
Andreas Wünsch
NX 11 für
Fortgeschrittene –
kurz und bündig
2. Auflage
NX 11 für Fortgeschrittene – kurz undbündig
Sándor Vajna (Hrsg.)
Andreas Wünsch
NX 11 für
Fortgeschrittene –
kurz und bündig
2., aktualisierte und erweiterte Auflage
AndreasWünsch
Stuttgart,Deutschland
Herausgeber
Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. Sándor Vajna
Otto-von-Guericke-Universität
Magdeburg, Deutschland
ISBN978-3-658-18616-6 ISBN978-3-658-18617-3(eBook)
DOI10.1007/978-3-658-18617-3
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Lektorat:ThomasZipsner
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Vorwort
Am Lehrstuhl für Maschinenbauinformatik (LMI) der Otto-von-Guericke-Univer-
sität Magdeburg werden Studierende seit mehr als 20 Jahren an den führenden 3D-
CAx-Systemen mit dem Ziel ausgebildet, 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 CAx-Übungsbeispielen allein oder
gemeinsam im Team auf mindestens vier verschiedenen CAx-Systemen. In diesem
Buch wird dem Leser der Umgang mit erweiterten Funktionen des Systems Sie-
mens NX vermittelt. Dabei werden die vielfältigen Erfahrungen genutzt, welche
die Autoren während dieser Ausbildung gesammelt haben.
Der Fokus des vorliegenden Buches liegt auf einer kurzen und verständlichen Dar-
stellung der erweiterten Funktionalitäten von NX 11, eingewoben in praktische
Übungsbeispiele. Somit kann der Leser, parallel zu den erläuterten Funktionen, das
Erlernte sofort praktisch anwenden und festigen. Dabei können natürlich nicht alle
Details behandelt werden. Es werden aber stets Anregungen zum weiteren selbst-
ständigen Ausprobieren gegeben, denn nichts ist beim Lernen wichtiger als das
Sammeln eigener Erfahrungen.
Das Buch wendet sich an Studierende und Ingenieure, die bereits Erfahrungen in
der Arbeit mit dem CAD-Modul von NX haben. Es soll sie beim Selbststudium un-
terstützen und zu weiterer Beschäftigung mit der Software anregen. Existieren kei-
ne 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
System NX genutzt werden. Das Sachwortverzeichnis am Ende des Buches wirkt
dabei zusätzlich unterstützend.
In der vorliegenden zweiten Auflage wurden die Übungsbeispiele an die Funktio-
nen von NX 11 angepasst sowie an einigen Stellen zusätzliche Erläuterungen der
Funktionen hinzugefügt. Weiterhin wurde das Buch um das Beispiel der Baugrup-
penfamilie eines Batteriepacks erweitert.
Die Autoren sind dankbar für jede Anregung aus dem Kreis der Leser bezüglich
Inhalt und Reihenfolge der Modellierung. Besonderer Dank geht an Herrn Thomas
Zipsner und Frau Imke Zander sowie an alle beteiligten Mitarbeiter des Verlags
Springer Vieweg für die engagierte und sachkundige Zusammenarbeit bei der Er-
stellung des Buches.

Magdeburg, im April 2017 Dr.-Ing. Andreas Wünsch
Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Sándor Vajna
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung ......................................................................................................... 1
2 Top-Down-Modellierung ................................................................................. 3
2.1 WAVE Geometrie-Linker ......................................................................... 3
2.2 Bauteilübergreifende Parameter .............................................................. 14
2.3 Kontrollfragen ......................................................................................... 23
3 Teilefamilien ................................................................................................... 24
3.1 Mathematische und logische Operatoren ................................................ 24
3.2 Teilefamilie einer Lochplatte .................................................................. 25
3.3 Teilefamilie einer Passfeder .................................................................... 32
3.4 Ablegen in der Wiederverwendungsbibliothek ....................................... 46
3.5 Baugruppenfamilie eines Batteriepacks .................................................. 48
3.6 Kontrollfragen ......................................................................................... 66
4 User Defined Features (UDF) ....................................................................... 67
4.1 UDF-Bibliotheken ................................................................................... 67
4.2 UDF für eine Passfedernut ...................................................................... 71
4.3 Kontrollfragen ......................................................................................... 84
5 Konstruktionsbegleitende Simulation – FEM ............................................. 85
5.1 Grundlagen .............................................................................................. 85
5.2 FE-Simulation eines einfachen Blechteils ............................................... 92
5.3 FE-Simulation eines Tankbehälters ....................................................... 101
5.4 FE-Simulation eines Kurbelarms .......................................................... 112
5.5 Ausgewählte Funktionen und Hinweise ................................................ 124
5.6 Kontrollfragen ....................................................................................... 126
6 Konstruktionsbegleitende Simulation – MKS ........................................... 127
6.1 Grundlagen ............................................................................................ 127
6.2 Simulation eines Kurbeltriebs ............................................................... 130
6.3 Kontrollfragen ....................................................................................... 158
7 Optimierung ................................................................................................. 159
7.1 Optimierung in der Konstruktion .......................................................... 159
7.2 Optimierung in der Simulation .............................................................. 168
7.3 Kontrollfragen ....................................................................................... 177
Literaturverzeichnis .......................................................................................... 178
Sachwortverzeichnis .......................................................................................... 179
1

1 Einleitung
NX ist ein leistungsfähiges CAx-System, welches zur Unterstützung des

gesamten Produktentwicklungs- und Fertigungsprozesses entwickelt wur-
de. Das System ist aus der Zusammenführung von Unigraphics und
I-DEAS hervorgegangen und wurde von Siemens PLM Software über-
nommen und seitdem stetig weiterentwickelt.
NX ist nach Funktionen modular aufgebaut und beinhaltet neben der Kon-
struktion Module zur Fertigungsunterstützung, Simulation, Entwicklung
mechatronischer Konzepte und elektrischer Systeme, Schiffs- und Fahr-
zeugbau sowie zur wissensbasierten Konstruktion und Visualisierung. NX
basiert auf dem Parasolid-Kern, welcher die Basis der Geometriedarstel-
lung bildet.
In den Beispielen in diesem Buch werden Methoden und Werkzeuge auf-
gezeigt, mit denen der Konstruktionsprozess erleichtert und verbessert
werden kann. Dabei spielt der Aufbau parametrischer Modelle eine beson-
dere Rolle, ob bei der Anwendung der Top-Down-Modellierung, dem Er-
stellen von Teilefamilien oder der Erzeugung von User Defined Features.
Bei der Parametrisierung wird zusätzlich auf die Verwendung mathemati-
scher und logischer Operatoren und die parameterbasierte Unterdrückung
von Formelementen eingegangen.
Weiterhin werden dem Leser Grundkenntnisse im Aufbau von Simulati-
onsmodellen vermittelt und die schnelle und einfache Integration dieser
Modelle in den Konstruktionsprozess aufgezeigt. Anschließend wird in
zwei Optimierungsstudien dargelegt, wie das Erlernte genutzt werden kann,
um den Konstruktionsprozess auch bei komplexeren Produkten und Anfor-
derungen zu unterstützen.
Die Bearbeitung der in diesem Buch verwendeten Übungsbeispiele setzt
Grundkenntnisse des CAD-Moduls von NX voraus. Daher werden einige
Funktionen nur genannt, aber nicht näher erklärt. Zur näheren Erklärung
dieser Funktionen wird auf den Einsteigerband dieser Reihe verwiesen.
Bei der Erstellung der Übungsbeispiele wurde NX in der Version 11.0.0.33
verwendet. Die Beispiele können jedoch auch mit anderen NX-Versionen
nachvollzogen werden. Für die Erstellung und Auswertung von Tabellen
wurde Microsoft Excel 2010 genutzt. Hierbei funktionieren auch andere
Versionen. Als Betriebssystem wurde Microsoft Windows 7 verwendet.
Die Arbeit mit dem Buch wird durch einen Download-Bereich unterstützt.
Alle verwendeten Modelle können unter http://www.springer-vieweg.de
auf der Seite dieses Buches heruntergeladen werden. Besteht kein Zugang
zum Downloadbereich, können die benötigten Modelle auch anhand der
Zeichnungen modelliert werden.
© Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 2017
S. Vajna (Hrsg.), NX 11 für Fortgeschrittene – kurz und bündig, DOI 10.1007/978-3-658-18617-3_1
2 1 Einleitung

Um dem Leser die Handhabung des Buches zu erleichtern, sind links vor
dem Text die Icons für die verwendeten Funktionen sowie evtl. vorhandene
Tastatur-Kürzel angegeben.
Zusätzlich werden die jeweils verwendeten Funktionen kursiv dargestellt
und Befehlsfolgen durchnummeriert.
Wichtige Begriffe und zu manipulierenden Werte sind fett hervorgehoben.
⇨ Pfeile weisen auf Handlungsfolgen hin.
Ergänzende Informationen werden kursiv ohne Nummerierung dargestellt
und sind mit einem „i“ markiert.
Kontrollfragen am Ende jedes Kapitels helfen dabei, das Erlernte zu über-
prüfen. Die Lösungen zu den Kontrollfragen können im Download-Bereich
des Buches heruntergeladen werden.
3

2 Top-Down-Modellierung
Die Top-Down-Modellierung stellt eine grundlegende Methode zur Model-
lierung von Baugruppen dar. Hierbei wird zunächst die Baugruppenstruktur
ohne geometrisch vorhandene Komponenten angelegt und anschließend die
Geometrie der Komponenten erzeugt und detailliert.
Dem gegenüber steht die Bottom-Up-Modellierung, bei der die einzelnen
Komponenten zuerst vollständig erstellt und dann zu einer Baugruppe zu-
sammengeführt werden.
2.1 WAVE Geometrie-Linker
Der WAVE Geometrie-Linker ist eine Technologie für einen strukturierten
Top-Down-Ansatz in der Produktkonzeption und -entwicklung. Mit dem
WAVE Geometrie-Linker können geometrische Abhängigkeiten über die
Komponenten einer Baugruppe hinweg erstellt und kontrolliert werden.
Dies bietet Vorteile bei der Entwicklung komplexer Produkte, da die Struk-
tur eines Produktes zentral auf der obersten Ebene definiert wird.
Mit dem WAVE Geometrie-Linker können verschiedene Geometrieele-
mente von Komponenten assoziativ in andere Komponenten und Baugrup-
pen kopiert werden. Die WAVE Geometrie wird als Formelement in der
aktiven Komponente abgelegt und ist dort im Teile-Navigator sichtbar.
In diesem Beispiel wird ein Hebel als Schweißbaugruppe erstellt. Der He-
bel besteht aus drei Komponenten. Auf Baugruppenebene wird eine para-
metrische Skizze (ein sog. Skelett) erzeugt, wodurch die Geometrie der
Komponenten gesteuert wird.
Vorgehensweise:
I. Erzeugen der parametrischen Steuerskizze
II. Erzeugen der leeren Komponentendateien
III. Verlinken der Steuerskizze mit den Kom-
ponenten
IV. Modellieren der Komponenten
V. Analyse der verlinkten Beziehungen
VI. Modellieren der Schweißnähte

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4 2 Top-Down-Modellierung

I. Erzeugen der parametrischen Steuerskizze
1. Erstellen einer Neuen Datei
Dateiname ⇨ bg_hebel
2. Ausdrücke
Strg+E Werkzeuge ⇨ Ausdrücke…
Name ⇨ B1
Formel ⇨ 20
Einheiten ⇨ mm
Dimensionalität ⇨ Länge
Typ ⇨ Anzahl

⇨ Erzeugen der folgenden Ausdrücke:
⇨ Neuer Ausdruck

Name Formel Einheiten Dimensionalität Typ
B1 20 mm Länge Anzahl
B2 30 mm Länge Anzahl
D1_aussen 30 mm Länge Anzahl
D1_innen 20 mm Länge Anzahl
D2_aussen 50 mm Länge Anzahl
D2_innen 40 mm Länge Anzahl
L 100 mm Länge Anzahl
T 10 mm Länge Anzahl

Die erstellten Ausdrücke können auch in eine Datei exportiert werden. Da-
bei werden alle Ausdrücke exportiert, auch die automatisch durch das Sys-
tem erstellten. Werden die automatisch erstellen Ausdrücke nicht benötigt,
kann die Datei in einem Texteditor geöffnet und die nicht benötigten Aus-
drücke können entfernt werden.
Auch das Importieren von Ausdrücken ist möglich.