CATIA V5 WORK BOOK. Baugruppen und technische Zeichnungen. Patrick Kornprobst. Grundlagen und Methodik in zahlreichen Konstruktionsbeispielen
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1 WORK BOOK Patrick Kornprobst CATIA V5 Baugruppen und technische Zeichnungen Grundlagen und Methodik in zahlreichen Konstruktionsbeispielen CD inside
2 Patrick Kornprobst CATIA V5 Baugruppen und technische Zeichnungen Konstruktionsmethodik zur Modellierung von Volumenkörpern vbleiben Sie einfach auf dem Laufenden: Sofort anmelden und Monat für Monat die neuesten Infos und Updates erhalten.
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4 Patrick Kornprobst CATIA V5 Baugruppen und technische Zeichnungen
5 Der Autor: Dipl.-Ing. Patrick Kornprobst studierte Luft- und Raumfahrttechnik an der FH München. Als Inhaber der Firma CAD Consulting Kornprobst ist er als Systemberater im CAD-Bereich tätig. Zudem ist er Dozent für CAD-Seminare an der FH München. Alle in diesem Buch enthaltenen Informationen wurden nach bestem Wissen zusammengestellt und mit Sorgfalt getestet. Dennoch sind Fehler nicht ganz auszuschließen. Aus diesem Grund sind die im vorliegenden Buch enthaltenen Informationen mit keiner Verpflichtung oder Garantie irgendeiner Art verbunden. Autor und Verlag übernehmen infolgedessen keine Verantwortung und werden keine daraus folgende oder sonstige Haftung übernehmen, die auf irgendeine Art aus der Benutzung dieser Informationen oder Teilen davon entsteht, auch nicht für die Verletzung von Patentrechten, die daraus resultieren können. Ebenso wenig übernehmen Autor und Verlag die Gewähr dafür, dass die beschriebenen Verfahren usw. frei von Schutzrechten Dritter sind. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt also 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. CAD.DE ist mit über aktiven Mitgliedern und über 2,2 Mio. Besuchern pro Monat die größte CAD-CAM-CAE Community im deutschsprachigen Raum. Von den 500 CAx-Produktforen mit 1,1 Mio. Beiträgen werden 170 Foren von hochkarätigen Moderatoren betreut. Das Prinzip Geben und Nehmen auf CAD.DE gewährleistet ein breites Spektrum an Meinungen und ist Garant für die Unabhängigkeit von CAD.DE. Bibliografische Information Der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar. Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Alle Rechte, auch die der Übersetzung, des Nachdruckes und der Vervielfältigung des Buches, oder Teilen daraus, vorbehalten. Kein Teil des Werkes darf ohne schriftliche Genehmigung des Verlages in irgendeiner Form (Fotokopie, Mikrofilm oder ein anderes Verfahren), auch nicht für Zwecke der Unterrichtsgestaltung, reproduziert oder unter Verwendung elektronischer Systeme verarbeitet, vervielfältigt oder verbreitet werden Carl Hanser Verlag München Gesamtlektorat: Sieglinde Schärl Sprachlektorat: Sandra Gottmann, Münster-Nieberge Herstellung: Irene Weilhart Umschlagdesign: Marc Müller-Bremer, Rebranding, München Umschlaggestaltung: MCP Susanne Kraus GbR, Holzkirchen Datenbelichtung, Druck und Bindung: Kösel, Krugzell Printed in Germany ISBN:
6 Inhalt Teil 1 Baugruppenkonstruktion (Assembly Design) 1 Einführung CATIA V5 auf dem Vormarsch Möglichkeiten mit CATIA V Was sind Baugruppen? Wie das Buch durchgearbeitet werden sollte Struktur der Übungsbeispiele Grundlagen Modularer Aufbau von CATIAV Favoritenauswahl Öffnen einer neuen Arbeitsumgebung Laden einer bereits existierenden Datei Verloren gegangene Dateien: der Schreibtisch Speichern und Schließen einer Datei Die Benutzeroberfläche Wie werden Baugruppen erzeugt? Übersicht der Elemente einer Baugruppe: der Strukturbaum Symbole im Strukturbaum und ihre Bedeutung Navigation im Modellbereich Blickpunkt verändern (Absolutbewegungen) Relativbewegungen von Komponenten Tastenbelegung und Kombinationen (Shortcuts) Bedingungen (Constraints) für den Zusammenbau Signalfarben im Bauraum Vorbereitung von Einzelteilen für den Zusammenbau Funktionen der Baugruppenkonstruktion (Assembly Design) Schnellübersicht der wichtigsten Funktionsgruppen Modulübergreifend In der Umgebung Baugruppenkonstruktion (Assembly Design) Funktionsbeschreibungen Modulübergreifende Funktionen Funktionen der Baugruppenkonstruktion (Assembly Design) 55 4 Übungen Übung 1: Bauelemente Übung 2: Modell Betonmischer Übung 3: Nummerntafel Übung 4: Fernrohr Übungen 5-14: Eigenständiges Konstruieren Übung 5: Messschieber Übung 6: Enthefter Übung 7: Rollenfuß Übung 8: Laubsäge Übung 9: Pizzaroller Übung 10: Lötständer Übung 11: Locher Übung 12: Teleskopspiegel Übung 13: Schraubstock Übung 14: Presse
7 Inhalt 4.16 Übung 15: Hantel Übung 16: Bollerwagen Übung 17: Hocker Übung 18: Kette Übung 19: Stativ Übung 20: Funktionsprinzip Sternmotor Übung 21: Fremdformate integrieren Übungen Übung 22: Spiegel Übung 23: Bremsanlage Übung 24: Kugellager Übung 25: Lampe Übung 26: Stirlingmotor Hinweise und Tipps Hinweise Tipps Teil 2 Zeichnungserstellung (Drafting) 6 Einführung Möglichkeiten mit CATIA V Interaktive Zeichnungserstellung (Interactive Drafting) Zeichnungsableitung (Generative Drafting) Voreinstellungen zur Zeichnungsableitung Standards Der Modellbereich Der Strukturbaum Signalfarben in der Zeichnungsumgebung Aufbau der Übungsbeispiele Funktionen der Zeichnungserstellung (Drafting) Schnellübersicht der wichtigsten Funktionsgruppen Funktionsbeschreibungen Übungen Übung 1: Winkel Übung 2: Kurbelzapfen Abtrieb Übung 3: Ableitung von Baugruppen Übung: Interaktive Zeichnungserstellung Hinweise und Tipps Hinweise Tipps Index
8 To Mom, Dad and my family! Ich möchte mich beim Carl Hanser Verlag bedanken, der mir die Möglichkeit gegeben hat, mein Kursprogramm in diesem Buch zu veröffentlichen. Vor allem die enge Zusammenarbeit mit meiner Lektorin Sieglinde Schärl und meiner Herstellerin Irene Weilhart hat mir viel Freude bereitet. Ich bedanke mich außerdem bei den Professoren und Mitarbeitern der Fachhochschule München, die mich über die letzten Jahre unterstützt haben. Besonderer Dank gilt Herrn Prof. Rumpler, der mir mit guten Ratschlägen zur Seite stand und mir immer den Rücken gestärkt hat. Gleiches gilt auch für Herrn Professor Eisele. Ich freue mich auf die gemeinsamen Projekte in den nächsten Jahren. Auch bei Herrn Professor Sompek und Herrn Josef Wagner möchte ich mich für die gute Zusammenarbeit bedanken. Wichtige Unterstützung verdanke ich auch den Studenten der FH München, die mir mit der Modellierung der Übungsbeispiele viel Arbeit abgenommen haben. Großes Lob an euch! Danke München, im Januar 2008 Patrick Kornprobst 7
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10 Vorwort In meiner Tätigkeit in der Lehre für rechnerintegrierte Produktentwicklung (CAD mit CATIA V5) seit 2001, im Verbund mit langjähriger Erfahrung als Programmberater in einschlägigen Firmen des In- und Auslandes, entstanden kontinuierlich verbesserte Schulungsunterlagen, die sich in didaktischem Aufbau und Inhalt bewährt haben. Deren Nützlichkeit für Studierende und Anwender in der Produktentwicklung und Konstruktion hat mich zu dem Gedanken geführt, diese Unterlagen in mehreren Bänden zu veröffentlichen. An dieser Stelle möchte ich mich beim Carl Hanser Verlag bedanken, der mir die Möglichkeit gegeben hat, mein Grundlagen- Kursprogramm zur Baugruppenkonstruktion (Assembly Design) und 2D-Zeichnungserstellung (Drafting) in diesem Buch zu verarbeiten. Bisher ist eine Fülle an Fachbüchern zu dem Thema 3D-Konstruktion mit CATIA V5 zu finden. Dabei wird aber unzureichend auf die Möglichkeit eingegangen, Funktionalitäten zu üben und deren richtige Anwendung ohne Vorkenntnisse zu verstehen. Diesem Missstand soll mit dem in diesem Buch vorgestellten Schulungskonzept entgegengewirkt werden. Um den Erfordernissen eines Anfängers und Fortgeschrittenen gerecht zu werden, steigt der Schwierigkeitsgrad der Konstruktionsübungen kontinuierlich bis hin zu einem professionellen Level. Im täglichen Umgang mit Studenten bestätigt sich, dass ein ausführliches Übungsbuch zur Baugruppenkonstruktion (Assembly Design) und 2D-Zeichnungserstellung (Drafting) hohes Interesse findet, ebenso wie es für Konstrukteure in Betrieben einen schnellen und einfachen Umstieg von altbekannten CAD-Systemen auf CATIA V5 bietet. Ein Verständnis für vielseitige Anwendungsmöglichkeiten ergibt sich meiner Erfahrung nach nicht durch Erklärungsversuche in Textform, sondern anhand von gezielten Übungen und Erläuterungen an den richtigen Stellen im Laufe des Konstruktionsprozesses. An dieser Philosophie halte ich seit Jahren fest und konnte sehr gute Erfolge und positive Resonanz bei den Schulungsteilnehmern feststellen. Nachdem man Einzelheiten im Laufe des Lernprozesses schnell vergisst, sind die häufigsten Stolpersteine jeweils am Ende der in diesem Buch behandelten Themen in einem gesonderten Kapitel noch einmal zusammengefasst. Durch die chronologische Nummerierung sind die entsprechenden Stellen in den Beispielen schnell gefunden. Dies erspart dem Leser mühseliges Suchen nach Problemlösungen irgendwo im Buch. Über den Index dieses Buches finden Sie zudem schnell die passenden Übungen zu einer Funktion oder Fragestellung. Die Grundfunktionen zum 3D CAD sind meist schnell erklärt und erscheinen anfänglich logisch und eindeutig. In der Praxis erweist sich die Theorie jedoch bald als wesentlich komplexer, und man muss sich mit viel Aufwand um Problemlösungen bemühen. Der anspruchsvollen Thematik der dreidimensionalen Modellierung sollte mit professionellem, strukturiertem Arbeiten schon von Beginn an begegnet werden. Nur dann kann das Potenzial des Programms voll ausgeschöpft werden. Unter 9
11 Vorwort diesen Aspekten habe ich meine Erfahrungen der letzten Jahre in dieses Buch einfließen lassen können. Das vorliegende Buch wurde auf Basis der Programmversion CATIA V5 R16 erstellt. Bestehende Methoden werden mit jedem neuen Release lediglich ergänzt, aber nicht verändert. Daher kann dieses Buch auch ohne Probleme mit einem höheren Softwarestand verwendet werden. Die in diesem Buch behandelten Inhalte vermitteln Ihnen alle notwendigen Grundlagen für die Baugruppenkonstruktion (Assembly Design) mit CATIA V5. Funktionen, auf die im Laufe der Übungsbeispiele nicht ausführlich eingegangen wird, sind für die Grundlagen der Baugruppenkonstruktion von untergeordneter Bedeutung. Weiterführende Methoden und Funktionen sind für die Modellierung und Verwaltung komplexer Baugruppen vorgesehen und sollten erst mit einem soliden Grundwissen angegangen werden. 10
12 Teil 1 Baugruppenkonstruktion (Assembly Design) 11
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14 1 Einführung Dieses Buch richtet sich in erster Linie an Studenten, Studierende und Konstrukteure, welche die dreidimensionale Konstruktion mit CATIA V5 ohne Vorkenntnisse neu erlernen wollen. Aber auch erfahrene Anwender, die mit anderen CAD- Systemen vertraut sind, werden neue Konstruktionsmethodiken kennenlernen. Dieses Buch wird es Ihnen ermöglichen, bisherige Schwierigkeiten hinter sich zu lassen. An wen richtet sich dieses Buch? 1.1 CATIA V5 auf dem Vormarsch Eine anfängliche Spielerei, Modelle dreidimensional auf dem PC darzustellen, hat sich im Laufe der Jahre zu einer effektiven Möglichkeit weiterentwickelt, Informationen in digitaler Form in die Produktentwicklung zu integrieren. Viele Schritte des PLM (Product Lifecycle Management) können heute mit Rechnern beschleunigt und verbessert werden, wodurch die rechnerintegrierte Produktentwicklung aus der Prozesskette kaum mehr wegzudenken ist. CATIA V5 bietet seit seiner Einführung 1999 die Möglichkeit, die Entstehungsgeschichte eines Produktes von der Konzeptphase bis hin zur Fertigung virtuell zu simulieren, zu analysieren und zu überwachen. Durch die Vielzahl an Untersuchungs- und Prüfungsmöglichkeiten innerhalb des Programmpaketes können konstruktive Fehler schon in einem frühen Entwicklungsstadium erkannt und vermieden werden. CATIA V5 dominiert den Markt. Module in CATIA V5 Teilekonstruktion Baugruppenkonstruktion 2D-Zeichnungserstellung 13
15 1 Einführung Flächenerzeugung Kinematische Simulation FEM-Analyse Fotorealistische Darstellung U.v.m. Heute sind die dreidimensionale Gestaltung von Volumenkörpern und der Zusammenbau zu Baugruppen wesentliche Bestandteile der Konstruktionslehre. Die Modellierung von einzelnen Volumenkörpern wird bei CATIA V5 mit dem Modul Teilekonstruktion (Part Design) verwirklicht. In der Baugruppenkonstruktion (Assembly Design) werden Einzelteile (sog. Parts oder Solids) zu mehrteiligen Elementverbänden zusammengefügt. Über die Einschränkung von Freiheitsgraden beim Zusammenbau (Vergabe von Lageregeln) entstehen eindeutig definierte Baugruppen. Die verschiedenen Möglichkeiten, Einzelteile für den Zusammenbau von Baugruppen methodisch sinnvoll vorzubereiten, in Baugruppen zu integrieren und komplexe Modelle zu verwalten, sind Inhalt dieses Buches. 14
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