CATIA V5 WORK BOOK. Flächenmodellierung. Patrick Kornprobst. Grundlagen und Methodik in über 100 Konstruktionsbeispielen

Transkript

1 WORK BOOK Patrick Kornprobst CATIA V5 Flächenmodellierung Grundlagen und Methodik in über 100 Konstruktionsbeispielen

2 Patrick Kornprobst CATIA V5 Flächenmodellierung 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 Flächenmodellierung

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 1,4 Mio. Beiträgen werden 180 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 Vorwort. 9 1 Einführung Die Arbeitsumgebungen von CATIA V Wozu werden Flächen benötigt? Wie entstehen Volumenmodelle über Flächen? Wie das Buch durchgearbeitet werden sollte Struktur der Konstruktionsübungen Grundlagen Modularer Aufbau von CATIA V Favoritenauswahl Öffnen einer neuen Arbeitsumgebung Laden einer bereits existierenden Datei Speichern und schließen einer Datei Die Benutzeroberfläche Benutzeroberfläche anpassen Navigation im Modellbereich Tastenbelegung und Kombinationen (Shortcuts) Signalfarben Begriff der parametrisch-assoziativen Modellierung Der Umgang mit Datenschachteln Steuergeometrien zur Modellsteuerung Übergabe gesammelter Referenzelemente Verwaltung mehrerer Ergebnisse Messungen an Flächenmodellen Grafikeigenschaften vergeben Funktionen der Flächenerzeugung (Generative Shape Design) Überblick Modulübergreifend In der Umgebung Flächenerzeugung (Generative Shape Design) In der Umgebung Teilekonstruktion (Part Design) Funktionsbeschreibungen Modulübergreifende Funktionen Funktionsgruppe Standard (Standard) Funktionsgruppe Ansicht (View) Funktionsgruppe Auswählen (Select) Funktionsgruppe Messung (Measure) Funktionsgruppe Anmerkungen (Annotations) Funktion Alles Aktualisieren (Update All) Funktionen der Flächenerzeugung (Generative Shape Design) Funktionsgruppe Skizzierer (Sketscher) Funktionsgruppe Drahtmodell (Wireframe) Funktionsgruppe Flächen (Surfaces) Funktionsgruppe Operationen (Operations) Funktionsgruppe Analyse (Analysis) Funktionsgruppe Auf Flächen basierende Komponenten (Surface-Based Features) 61 4 Anwendungsfälle Gezielte Strukturierung der Konstruktion Definition lokaler Achsensysteme

7 Inhalt 4.3 Funktionsgruppe Drahtmodell (Wireframe) Unterfunktionsgruppe Punkte (Points) Funktion Punkt (Points) Funktion Wiederholung der Punkt- und Ebenenerzeugung (Points and Planes Repitition) Funktion Äußerster Punkt (Extremum) Funktion Äußerster Punkt in Polarkoordinaten (ExtremumPolar) Unterfunktionsgruppe Linie-Achse (Line-Axis) Funktion Linie (Line) Funktion Achse (Axis) Funktion Polylinie (Polyline) Funktion Ebene (Plane) Unterfunktionsgruppe Projekt-Komponente (Project-Component) Funktion Projektion (Projection) Funktion Kombinieren (Combine) Funktion Reflexionslinie (ReflectLine) Funktion Verschneidung (Intersection) Unterfunktionsgruppe Offset2 (Offset) Funktion Parallele Kurve (Paralle Curve) Funktion 3D-Kurvenoffset (3D Curve Offset) Unterfunktionsgruppe Kreis-Kegelschnitt (Circle-Conic) Funktion Kreis (Circle) Funktion Ecke (Corner) Funktion Verbindungskurve (Connect Curve) Funktion Kegelschnitt (Conic) Unterfunktionsgruppe Kurven (Curves) Funktion Spline (Spline) Fuktion Helix (Helix) Funktion Spirale (Spiral) Funktion Leitkurve (Spine) Funktionsgruppe Flächen (Surfaces) Unterfunktionsgruppe Extrudieren-Drehen (Extrude-Revolve) Funktion Extrudieren (Extrude) Funktion Drehen (Revolve) Funktion Kugel (Spere) Funktion Zylinder (Cylinder) Unterfunktionsgruppe Offset Var (OffsetVar) Funktion Offset (Offset) Funktion Varibler Offset (Variable Offset) Funktion Ungenauer Offset (Rough Offset) Funktion Füllen (Fill) Funktion Fläche mit Mehrfachschnitten (Loft) Funktion Übergang (Blend) Unterfunktionsgruppe Translationen (Sweeps) Funktion Translation (Sweep) Funktion Anpassungsfähige Translation (Adaptive Sweep) Funktionsgruppe Operationen (Operations) Unterfunktionsgruppe Verbinden- Reparieren (Join-Heeling) Funktion Zusammenfügen (Join) Funktion Reparatur (Healing) Funktion Kurvenglättung (Curve Smooth)

8 Inhalt Funktion Trimmung von Fläche und Kurve aufheben (Untrim) Funktion Zerlegen (Disassemble) Unterfunktionsgruppe Trimmen-Trennen (Trim-Split) Funktion Trennen (Split) Funktion Trimmen (Trim) Unterfunktionsgruppe Ableitungen (Extracts) Funktion Begrenzung (Boundary) Funktion Ableiten (Extract) Funktion Ableitung mehrerer Kanten (Multiple Edge Extract) Unterfunktionsgruppe Verrundungen (Fillets) Funktion Formverrundung (Shape Fillet) Funktion Kanteverrundung (Edge Fillet) Funktion Verrundung mit variablem Radius (Variable Fillet) Funktion Verrundung zwischen zwei Teilflächen (Face-Face Fillet) Funktion Verrundung aus drei Tangenten (Tritangent Fillet) Unterfunktionsgruppe Transformationen (Transformations) Funktion Verschieben (Translate) Funktion Drehen (Rotate) Funktion Symmetrie (Symmetry) Funktion Skalieren (Scaling) Funktion Affinität (Affinity) Funktion Achse zu Achse (Axis to Axis) Funktion Extrapolieren (Extrapolate) Funktionen Richtung umkehren (Invert Orientation) und Nahe (Near) Regel (Law) Funktionsgruppe Analysen (Analysis) Funktion Verbindungsüberprüfung (Connect Checker) Funktion Kurvenverbindungsüberprüfung (Curve Connect Checker) Funktion Auszugsschrägenanalyse für Komponenten (Feature Draft Analysis) Funktion Flächenkrümmungsanalyse (Surfacic Curvature Analysis) Funktion Krümmungsanalyse mit Stacheln (Porcupine Analysis) Funktion Aufbereitung anwenden (Apply Dress-up) Funktion Aufbereitung entfernen (Remove Dress-up) Funktion Geometrieinformation (Geometric Information) Übungen Übung 1: standarddokument_origin.catpart Übung 2: Gleichseitige Pyramide Beispiel 3: Venturirohr Beispiel 4: Korkenzieher Beispiel 5: Haartrocknergehäuse Beispiel 6: Kegelräder, spiralverzahnt (Hybrid Modeling) Beispiel 7: Zugkettenhaken Eigenständiges Üben Hinweise und Tipps Hinweise Tipps Index

9 To Mom, Dad and my family! Danke 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 Professor Eisele, der mir mit guten Ratschlägen zur Seite stand und mir immer den Rücken gestärkt hat. Gleiches gilt auch für Herrn Professor Rumpler und Herrn Professor Maurer. Ich freue mich auf gemeinsame Projekte in den nächsten Jahren. Auch bei Herrn Professor Dr. 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 einiger Übungsbeispiele viel Arbeit abgenommen haben. Großes Lob an euch! Ganz besonderer Dank gilt meiner Lebensgefährtin. Sie hat mich in jeder Lebenslage unterstützt, auch wenn sie dafür selbst zu kurz kam. München, im September 2008 Patrick Kornprobst 8

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. Ich möchte mich beim Carl Hanser Verlag bedanken, der mir die Möglichkeit gegeben hat, mein Kursprogramm Flächenerzeugung (Generative Shape Design) mit CATIA V5 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. Im täglichen Umgang mit Studenten bestätigt sich, dass ein ausführliches Übungsbuch zur Flächenerzeugung (Generative Shape Design) 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. Die Grundfunktionen zur 3D-Flächenmodellierung 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 und nach zahlreichen Sackgassen um Problemlösungen bemühen. Der anspruchsvollen Thematik der dreidimensionalen Flächenerzeugung (Generative Shape Design) sollte mit professionellem, strukturiertem Arbeiten schon von Beginn an begegnet werden. Nur dann kann das Potenzial des Programms voll ausgeschöpft werden. Unter diesen Aspekten habe ich meine Erfahrungen der letzten Jahre in dieses Programm einfließen lassen können. Die Inhalte dieses Buches vermitteln alle notwendigen Grundlagen für die Flächenerzeugung (Generative Shape Design). Funktionen, auf die im Laufe der Übungsbeispiele nicht ausführlich eingegangen wird, sind für die Grundlagen der Flächenkonstruktion von untergeordneter Bedeutung und gehören zur fortgeschrittenen Modellierung (Advanced Modeling). Derartige weiterführenden Methoden und Funktionen sind für die Erzeugung und Verwaltung komplexer Flächenmodelle vorgesehen und sollten erst mit einem soliden Grundwissen angegangen werden. 9

11 Vorwort 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. 10