Vorwort. Dieter R. Ziethen, Werner Koehldorfer. CATIA V5 - Konstruktionsmethodik zur Modellierung von Volumenkörpern ISBN:

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1 Vorwort Dieter R. Ziethen, Werner Koehldorfer CATIA V5 - Konstruktionsmethodik zur Modellierung von Volumenkörpern ISBN: Weitere Informationen oder Bestellungen unter sowie im Buchhandel. Carl Hanser Verlag, München

2 Vorwort zur zweiten Auflage Für Konstrukteure wird es immer wichtiger, ihre 3D-Modelle mathematisch stabil und vor allem änderungsfreundlich aufzubauen. Die Lebenszyklen von technischen Produkten werden immer kürzer, somit steigt die Notwendigkeit, Modifikationen und Innovationen am Produkt schnell und einfach in der Konstruktion umzusetzen. Durch die im Buch vorgestellte Konstruktionsmethodik wird die Bauteilstruktur darüber hinaus so aufgebaut, dass ein Abbild des Fertigungsprozesses entsteht. Diese Methodik bewährt sich auch in größeren Entwicklungsabteilungen, da alle Modelle nach einem vorhersehbaren Schema objektorientiert aufgebaut werden. Damit können auch Entwicklungsabteilungen an unterschiedlichen Standorten gemeinsam am Produktdesign arbeiten. Das spart Zeit und vor allem Kosten. Die Methodik der parametrisch assoziativen Arbeitsweise wird in der 2. Auflage auf Baugruppen ausgeweitet, womit eine höhere Komplexität, vor allem in der Verknüpfung der Dateien, erreicht wird. Nur wer diese Komplexität beherrscht, kann die Vorteile des relationalen Designs nutzen. Dem Carl Hanser Verlag danke ich für die Möglichkeit, dieses Buch zu veröffentlichen. Besonderer Dank gilt meiner Lektorin Frau Sieglinde Schärl für die hervorragende Zusammenarbeit und Organisation sowie Frau Stefanie König für die Erstellung des Layouts. Ein abschließender Dank gebührt vor allem meiner Familie. Werner Koehldorfer Graz, Mai

3 Vorwort zur ersten Auflage Computer-Aided-Design (CAD) ist heute aus einer Konstruktions- und Entwicklungsableitung nicht mehr wegzudenken. Mit dem CAD-System CATIA V5 hält eine neue Generation von CAD-Systemen Einzug in die Industrie, die nicht mehr nur die Modellierung eines Bauteils oder einer Baugruppe, sondern den gesamten Entwicklungs- und Fertigungsprozess unterstützt. Ein Konstrukteur steht damit vor der Aufgabe, nicht nur die Geometrie eines Bauteils gemäß dessen Funktion und Fertigung zu definieren, sondern auch auf die Qualität und Weiterverwendbarkeit der erzeugten CAD-Daten zu achten. Die Datenqualität hat einen entscheidenden Einfluss auf den Zeitaufwand, ein Bauteil geometrisch zu ändern oder in einem der Konstruktion nachgelagerten Prozess zu verarbeiten. Da ein Konstrukteur oder technischer Zeichner in der Konzeptphase schnell seine Ideen verwirklichen möchte und in der Entwicklungsphase ein Bauteil mehrfach abändern muss, ist es lohnend, von Anfang an CAD-Daten zu erzeugen, mit denen diese Aufgaben durchgängig und einfach erledigt werden können. Das Buch richtet sich an alle Konstrukteure und technischen Zeichner, die mit CATIA V5 arbeiten und Volumengeometrie erzeugen. Während eine CAD- Standardschulung die Funktionen und Schaltflächen eines CAD-Systems beschreibt, vermittelt dieses Buch, welche Funktionen wann und wie sinnvoll eingesetzt werden. Die häufigsten Fehlermeldungen des Systems werden systematisch erläutert und Möglichkeiten der Fehlerbehebung aufgeführt. Das Buch stellt allgemeine Methoden und Tipps dar, mit denen in der Konzeptphase schnell Volumengeometrie erzeugt und in der nachgelagerten Entwicklungsphase weiterverwendet und einfach geändert werden kann. Wer diese grundlegenden Methoden beherrscht, macht sich nicht nur das Leben einfacher, sondern ist auch für die Anforderungen der Zukunft gerüstet. Als Vorkenntnisse sind von Vorteil, aber nicht notwendige Voraussetzung: Kenntnisse der Funktionen und Schaltflächen der Arbeitsumgebung Part Design (PDG), einige Monate praktische Erfahrung mit CATIA V5. Jeder Abschnitt dieses Buches wird durch eine oder mehrere Übungen abgeschlossen, mit denen der Leser sein Wissen vertiefen und kontrollieren kann. Viele Übungen können bearbeitet werden, ohne aktiv an einem CAD-System zu arbeiten und eignen sich daher besonders für ein Lernen zu Hause oder auf dem Weg zur Arbeit. Im Internet ist für jede Übung ein Lösungsvorschlag zu finden. Dieter R. Ziethen Gröbenzell, im März

4 Leseprobe Dieter R. Ziethen, Werner Koehldorfer CATIA V5 - Konstruktionsmethodik zur Modellierung von Volumenkörpern ISBN: Weitere Informationen oder Bestellungen unter sowie im Buchhandel. Carl Hanser Verlag, München

5 6 Konstruktionsmethodik für Baugruppen Die Konstruktionsmethodik für Baugruppen weist große Ähnlichkeiten zur Methodik für Bauteile auf. Auch in Baugruppen ist es sinnvoll, mit Steuergeometrien zu arbeiten. 6.1 Das Skelettmodell Analog zur Steuergeometrie bei einzelnen Bauteilen verwendet man bei Baugruppen sogenannte Skelettmodelle. Skelettmodelle gruppieren steuernde und bestimmende Geometrieelemente und stellen sie zentral zur Verfügung. Dabei versucht man, eine vorhandene Komplexität durch die Dekomposition und damit Vereinfachung von Funktion und Struktur zu beherrschen, das heißt, höhere Variabilität und Transparenz zu erreichen. Die Funktion entspricht dabei der Konstruktionsabsicht. Die Struktur wird bestimmt durch Bestandteile und die Beziehungen zwischen ihnen. Charakteristisch ist eine hierarchische Struktur mit gerichteten Beziehungen. Wie schon der Name sagt, ein Skelett ist ein Grundgerüst. Ein Skelettmodell hat die Aufgabe, die Grundstruktur einer Konstruktion hinsichtlich räumlicher Anordnung und Grundabmaße über Parameteränderungen der Referenzelemente des Skelettmodells zu steuern. Es werden keine Relationen zur Konstruktionsumgebung hergestellt. Lediglich die interne Struktur, und hier vorrangig die Bauteillage, wird durch Skelettmodelle bestimmt. Im Skelettmodell findet sich überwiegend Drahtgittergeometrie. Skelettmodelle geben Informationen aus der Konstruktionsumgebung streng hierarchisch an Substrukturen weiter. Beispielhaft findet sich im unteren Bild 6.1 das Skelettmodell für einen Kurbeltrieb eines Verbrennungsmotors. Die grundlegenden Geometrien werden im Skelettmodell abgebildet und über Parameter gesteuert. Dies entspricht genau der Arbeitsweise bei einem Volumenmodell, mit dem Unterschied, dass hier nun die Steuergeometrie in einem eigenen CATPart gespeichert wird. 335

6 6 Konstruktionsmethodik für Baugruppen Bild 6.1: Kurbeltrieb eines Verbrennungsmotors mit einem Skelettmodell; Öffnungswinkel 90 Bild 6.2: Fenster zum Bearbeiten eines Parameters Um die Arbeitsweise eines solchen Steuermodells zu verdeutlichen, soll nun der Parameter Öffnungswinkel verändert werden. Der Wert wird von 90 auf einen Öffnungswinkel von 60 geändert. Dies geschieht durch einen zweifachen Doppelklick auf den entsprechenden Parameterwert im Strukturbaum. Durch den ersten Doppelklick wird das Skelettmodell aktiviert, der zweite Doppelklick öffnet das Eingabefenster für den gewünschten Parameter. Jetzt ist es für den Anwender möglich, den Wert des Öffnungswinkels auf 60 zu ändern. Damit ergibt sich nach dieser Parameteränderung folgendes Skelettmodell. 336

7 6.1 Das Skelettmodell Bild 6.3: Veränderte Steuergeometrie für einen Öffnungswinkel von 60 Die Steuergeometrien haben sich in Bild 6.3 an den neuen Wert für einen 60 Winkel angepasst. Nunmehr muss die Baugruppe durch einen Doppelklick aktiviert werden. Nach einer abschließenden Aktualisierung der Baugruppenbedingungen ergibt sich folgender V-60 -Kurbeltrieb in Bild 6.4: Bild 6.4: Kurbeltrieb des aktualisierten Motors mit einem Öffnungswinkel von

8 6 Konstruktionsmethodik für Baugruppen Der Informationsfluss ist immer vom höheren zum niedrigeren Level gerichtet. Skelettmodelle nehmen keine Informationen auf, die im Verlauf des Konstruktionsprozesses entstehen. Sie können die Arbeitsweise dieses Skelettmodells auch über das Produkt V6_Kurbeltrieb.CATProduct nachvollziehen. Das Skelettmodell ist wie ein CATPart zu behandeln, der als Erstes mit der Bedingung Fix Component in seiner Lage definiert wird. Damit werden alle in die Baugruppe eingefügten Unterbaugruppen und Einzelteile in Relation zum Skelettmodell hin verschoben. Komponente fixieren Der Zusammenbau der einzelnen Bauteile kann auch über veröffentlichte Elemente erfolgen, was die Übersichtlichkeit und Änderungsfreundlichkeit in der Baugruppenmethodik noch weiter erhöht. Weiterhin kommen veröffentlichte Elemente auch beim Einsatz von Adaptermodellen, welche die Geometrie von verknüpften Bauteilen beeinflussen, zum Einsatz. 6.2 Veröffentlichung von Elementen Veröffentlichung (Publishing) von Elementen einer Komponente bedeutet, ihnen nach außen sichtbare Bezeichnungen und interne Identifier zuzuweisen, sodass sie von anderen Dokumenten eindeutig erkannt werden können. Veröffentlichung ist eine Referenzierungsmethode, die auf geometrische Elemente und Parameter angewendet werden kann. Eine Übersicht der Elemente, die veröffentlicht werden können: Drahtgeometrie (Punkte, Linien, Ebenen, Kurven) Skizzen Features im Part Design und GSD Körper (Bodies) Subelemente (Faces, Edges, Vertices) Parameter Achsensysteme Veröffentlichte Elemente werden im Strukturbaum gesondert dargestellt. In der Komponente, in der sie definiert wurden, stehen sie unter dem Knoten Veröffentlichungen (Publication). In der Komponente, in der sie benutzt werden, finden sie sich unter dem Knoten Externe Referenzen. 338

9 6.2 Veröffentlichung von Elementen Bild 6.5: Darstellung der veröffentlichten Elemente im Strukturbaum Bild 6.6: Darstellung der externen Verweise, die aufgrund einer assoziativen Verknüpfung entstehen Die Bezeichnung eines veröffentlichten Elements, so wie es unter dem Eintrag Externe Verweise (External References) auftaucht, setzt sich aus dem eigentlichen Namen und in Klammern stehend, einer verkürzten Form des relativen Pfades zum Referenzbauteil, zusammen. Damit ist die Zuordnung des Elementes eindeutig festgelegt. Für veröffentlichte Elemente findet man im Strukturbaum generell den Großbuchstaben P. Die Farbe gibt zudem Auskunft über den Zustand der Synchronisierung. Das P ist grün, wenn sich der Link zu externer Geometrie im synchronisierten Zustand befindet. Das P steht in einem gelben Kreis, wenn der Link zu externer Geometrie zu synchronisieren ist (Update notwendig). 339

10 6 Konstruktionsmethodik für Baugruppen Unter den CATIA-Optionen kann, wie in Bild 6.7 ersichtlich, auch eingestellt werden, ob die externen Verweise automatisch synchronisiert werden sollen. Bild 6.7: Settings für das automatische Synchronisieren der externen Verweise Durch die Auswahl der Option Alle externen Verweise beim Aktualisieren synchronisieren kann ein mühsames manuelles Synchronisieren entfallen. Diese Funktion sollte daher immer aktiviert sein. Die Verwendung von veröffentlichten Elementen ist auch beim assoziativen Arbeiten in der Baugruppenumgebung (Design in Context) sehr wichtig, um die Übersichtlichkeit und Änderungsfreundlichkeit zu erhöhen. Die Erzeugung von veröffentlichten Elementen erfolgt über Tools und Veröffentlichung (Publication). Die Vorgehensweise zum Erzeugen von Veröffentlichungen stellt sich wie folgt dar: Aufruf des Kommandos Tools/Veröffentlichung Anschließend erfolgt schrittweise das Selektieren der Elemente, die publiziert werden sollen. Dabei ist die Auswahl von Achsen über das Kontextmenü und den Eintrag Andere Auswahl möglich. 340