NX 12 für Fortgeschrittene ‒ kurz und bündig PDF
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Sándor Vajna Hrsg. Andreas Wünsch · Fabian Pilz NX 12 für Fortgeschrittene – kurz und bündig 3. Auflage NX 12 für Fortgeschrittene ‒ kurz und bündig Sándor Vajna (Hrsg.) Andreas Wünsch · Fabian Pilz NX 12 für Fortgeschrittene ‒ kurz und bündig 3., aktualisierte und erweiterte Auflage Autor Andreas Wünsch Fabian Pilz Stuttgart, Deutschland Lehrstuhl für Maschinenbauinformatik Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Magdeburg, Deutschland Hrsg. Sándor Vajna Weinheim, Deutschland Ergänzendes Material zu diesem Buch finden Sie auf http://extras.springer.com. ISBN 978-3-658-24772-0 ISBN 978-3-658-24773-7 (eBook) https://doi.org/10.1007/978-3-658-24773-7 Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen National- bibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar. Springer Vieweg © Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 2015, 2017, 2019 Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, die nicht ausdrücklich vom Urheberrechtsgesetz zugelassen ist, bedarf der vorherigen Zustimmung des Verlags. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Bearbeitungen, 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. Der Verlag, die Autoren und die Herausgeber gehen davon aus, dass die Angaben und Informa- tionen in diesem Werk zum Zeitpunkt der Veröffentlichung vollständig und korrekt sind. Weder der Verlag, noch die Autoren oder die Herausgeber übernehmen, ausdrücklich oder implizit, Gewähr für den Inhalt des Werkes, etwaige Fehler oder Äußerungen. Der Verlag bleibt im Hinblick auf geografische Zuordnungen und Gebietsbezeichnungen in veröffentlichten Karten und Institutionsadressen neutral. Springer Vieweg ist ein Imprint der eingetragenen Gesellschaft Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH und ist ein Teil von Springer Nature Die Anschrift der Gesellschaft ist: Abraham-Lincoln-Str. 46, 65189 Wiesbaden, Germany Vorwort zur 3. Auflage Am Lehrstuhl für Maschinenbauinformatik (LMI) an der Otto-von-Guericke-Univer- sität Magdeburg werden Studierende seit mehr als 20 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 erweiterten Funktionen von NX 12, eingewoben in praktische Übungs- beispiele. Somit kann der Leser, parallel zur Erläuterung der Funktionen, das Erlernte sofort praktisch anwenden und festigen. Dabei können natürlich nicht alle Details be- handelt werden. Es werden aber stets Anregungen zum weiteren selbstständigen Aus- probieren 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 unterstüt- zen und zu weiterer Beschäftigung mit der Software anregen. Existieren keine Vor- kenntnisse 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 NX genutzt werden. Das Sachwortverzeichnis am Ende des Buches wirkt dabei zusätzlich unterstützend. In der vorliegenden dritten Auflage wurden die Übungsbeispiele an die Funktionen von NX 12 angepasst sowie an einigen Stellen zusätzliche Erläuterungen der Funkti- onen hinzugefügt. Das Buch wurde weiterhin um den Themenkomplex der deformier- baren Teile erweitert. Zudem werden kritische Modellierungsschritte 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 Frau Imke Zander sowie an alle beteiligten Mitarbeiter des Ver- lags Springer Vieweg für die engagierte und sachkundige Zusammenarbeit bei der Erstellung des Buches. Magdeburg, im Oktober 2018 Dr.-Ing. Andreas Wünsch Fabian Pilz, M.Sc. Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Sándor Vajna Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung ............................................................................................................ 1 1.1 Erweiterte Parametrik ................................................................................... 2 1.2 Master-Modell-Konzept ............................................................................... 5 1.3 Kontrollfragen .............................................................................................. 7 2 Top-Down-Modellierung .................................................................................... 8 2.1 WAVE-Geometrie-Linker ............................................................................ 8 2.2 Bauteilübergreifende Parameter ................................................................. 20 2.3 Kontrollfragen ............................................................................................ 29 3 Teilefamilien ...................................................................................................... 30 3.1 Teilefamilie einer Lochplatte ..................................................................... 30 3.2 Teilefamilie einer Passfeder ....................................................................... 36 3.3 Ablegen in der Wiederverwendungsbibliothek .......................................... 51 3.4 Baugruppenfamilie eines Batteriepacks ..................................................... 53 3.5 Kontrollfragen ............................................................................................ 71 4 Deformierbare Teile ......................................................................................... 72 4.1 Parameterbasierte Deformation einer Feder ............................................... 72 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 ............................................................. 136 6.5 Ausgewählte Funktionen und Hinweise ................................................... 149 6.6 Kontrollfragen .......................................................................................... 151 7 Konstruktionsbegleitende Simulation - MKS ............................................... 152 7.1 Grundlagen ............................................................................................... 152 7.2 Simulation eines Kurbeltriebs .................................................................. 155 7.3 Kontrollfragen .......................................................................................... 188 VIII Inhaltsverzeichnis 8 Optimierung .................................................................................................... 189 8.1 Optimierung einer Getränkedose in der Konstruktion ............................. 189 8.2 Optimierung eines Kurbelarms in der Simulation .................................... 199 8.3 Kontrollfragen .......................................................................................... 209 Literaturverzeichnis ............................................................................................. 210 Sachwortverzeichnis ............................................................................................. 211 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 und wurde von Siemens PLM Software übernommen und stetig weiterentwickelt. NX ist nach Funktionen modular aufgebaut und beinhaltet neben der Konstruk- tion Module zur Fertigungsunterstützung, Simulation, Entwicklung mechatro- nischer Konzepte und elektrischer Systeme, Schiffs- und Fahrzeugbau sowie zur wissensbasierten Konstruktion und Visualisierung. NX basiert auf dem Pa- rasolid-Kern (Basis der Geometriedarstellung). 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 der Erzeugung von User Defined Features. Bei der Parametrisierung wird zusätzlich auf die Verwendung mathematischer und logischer Beziehungen und die parameterbasierte Unterdrückung von Formele- menten 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 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. Bei der Erstellung der Übungsbeispiele wurde NX in der Version 12.0.0.27 ver- wendet. Die Beispiele können jedoch auch mit anderen NX-Versionen nach- vollzogen werden. Lediglich für den Lasttransfer und die FE-Simulation in Ab- schnitt 7.2 wird NX mindestens in der Version 12.0.2.9 benötigt, da sonst feh- lerhafte Ergebnisse produziert werden. Bei der Erstellung der Teilefamilie wurde Microsoft Excel 2013 genutzt. Hierbei funktionieren auch andere Versi- onen. Als Betriebssystem wurde Microsoft Windows 7 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. © Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 2019 S. Vajna (Hrsg.), NX 12 für Fortgeschrittene – kurz und bündig, https://doi.org/10.1007/978-3-658-24773-7_1 2 1 Einleitung 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. 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. In den Beispielen in diesem Buch kommen wiederholt Methoden zum Einsatz, welche ein gewisses Grundwissen in 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 Unter erweiterter Parametrik wird die Verwendung von Parametern verstanden, welche über das reine Zuweisen von Parametern zu Maßen und das Ändern von Parameterwerten hinausgeht. Dabei kommen u. a. verschiedene Parameterty- pen wie Zahlen, Zeichenfolgen oder Boolesche Ausdrücke in Kombination mit mathematischen Berechnungen, logischen Bedingungen, Messungen und Attri- buten 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 Bearbeiten ⇨ ⇨ Über RMT auf die Zelle in der Spalte Formel Bearbeiten wird der Dialog zum Bearbeiten eines Ausdrucks auf- gerufen.⇨ 1.1 Erweiterte Parametrik 3 Neben der reinen Eingabe finden sich in diesem Dialog die wesentlichen Funk- tionen zur Definition einer Formel, welche folgend erläutert werden. Ändern der Methode zum Bearbeiten der Formel Mit diesem Befehl wird die Zeile zur Eingabe der Formel durch ein Eingabefeld ersetzt. Somit lassen sich auch mehrzeilige Formeln definieren. Mathematische Funktionen Mit Hilfe von mathematischen Funktionen können Ausdrücke aus Konstanten oder anderen Ausdrücken berechnet werden. Dabei können die folgenden grundlegenden mathematischen Operatoren verwendet werden: + Addition - Subtraktion * Multiplikation / Division ^ Exponent Mathematische oder Engineering- Funktion Weitere Funktionen stehen im Dialog zum Einfügen einer mathematischen oder Engineering-Funktion bereit. Dabei wird zunächst eine Kategorie gewählt und anschließend die Funk- tion aus der Liste ausgewählt. Weiter- hin stehen eine Suchfunktion und eine kurze Erklärung zur Verfügung. Insbesondere wenn die Syntax einer Funktion im Vorfeld nicht bekannt ist, stellt die Auswahl über diesen Di- alog eine sinnvolle Unterstützung dar. Ist die Syntax einer Funktion bereits bekannt, kann die Formel auch jederzeit direkt in die Eingabezeile eingegeben werden.
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