3D-Konstruktion mit SolidWorks

Transkript

1 3D-Konstruktion mit SolidWorks Gerhard Engelken ISBN Vorwort Weitere Informationen oder Bestellungen unter sowie im Buchhandel

2 Vorwort Das Arbeiten mit dem CAD-System SolidWorks ist wegen seiner hohen Benutzerfreundlichkeit relativ leicht erlernbar. SolidWorks wird daher gerade in der Ausbildung von Studierenden gerne eingesetzt. Das vorliegende CAD-Praktikum auf der Basis von Solid- Works 2005 richtet sich deshalb vorwiegend an Studierende, die ergänzend zu dem hervorragenden Online-Tutorial an einem durchgängigen Konstruktionsbeispiel den Umgang mit SolidWorks trainieren möchten, um die Konstruktionsübungen der ersten Semester erfolgreich zu bewältigen. Ausgehend von einfachen Drehteilen über prismatische Teile zu komplexeren Einzelteilen, werden die unterschiedlichen Modelliermöglichkeiten geübt. Die erstellten Teile werden dann schrittweise zu einem Hydraulikzylinder zusammengebaut. Im folgenden Übungsteil wird die Ableitung einer technischen Zeichnung aus 3D-Modellen mit verschiedenen Ansichten, Schnitten und Teilschnitten erklärt. In diesem Zusammenhang wird auch das Arbeiten mit Vorlagendateien erläutert. Anschließend werden aufbauend auf dem Leitbeispiel verschiedene Spezialthemen vorgestellt, wie zum Beispiel das Arbeiten mit Konfigurationen, das Erstellen einer Schweißgruppe, die physikalische Simulation, Schnittstellen und edrawings, die Durchführung einer FE-Analyse und schließlich die Nutzung von Visual Basic zur Funktionserweiterung. Damit können vielleicht auch Einsteiger und Anwender aus der Industrie einen Nutzen aus dem Buch ziehen. Es wird empfohlen, die Übungen direkt am Rechner durchzuführen. Bei intensivem Durcharbeiten der Übungen ist eine Bearbeitungszeit von ca. 40 Stunden einzuplanen. Folgende ehemalige Studierende des Fachbereichs Maschinenbau der FH Wiesbaden am Studienort Rüsselsheim haben durch ihre Arbeiten zu diesem Buch beigetragen: Adrian Becker, Stefan Berlitz, Georg Gomolka, Wolfgang Schulz, Wolf Stahr. Hierfür an dieser Stelle herzlichen Dank. Mit diesem Praktikum sind natürlich noch nicht alle Modelliermöglichkeiten von Solid- Works angesprochen. Jedoch zeigt meine Erfahrung, dass die Benutzer nach Durcharbeitung dieser Unterlagen die Systemphilosophie dieses modernen 3D-CAD-Systems verstanden haben und fundierte Kenntnisse besitzen, um das System produktiv einzusetzen. Rückmeldungen, Kritik und Anregungen können Sie mir gern per zusenden Ich hoffe, dass die vorliegende Praktikumsunterlage vielen Studierenden, aber auch Fachkräften aus der Praxis den Einstieg in die dreidimensionale CAD-Modellierung erleichtern wird, und wünsche viel Spaß und Erfolg beim Durcharbeiten der Unterlagen. Rüsselsheim, Dezember 2005 Gerhard Engelken

3 3D-Konstruktion mit SolidWorks Gerhard Engelken ISBN Leseprobe Weitere Informationen oder Bestellungen unter sowie im Buchhandel

4 3 Konstruktionsbeispiel Einzelteile 3.1 Einführung in das Konstruktionsbeispiel Ziel dieser Praktikumsbuches ist es, Sie in das Arbeiten mit dem 3D-CAD-System Solid- Works einzuführen. Dazu werden Sie zunächst alle Einzelteile des unten dargestellten Zylinders als Volumenkörper generieren, diese dann zu Baugruppen zusammenfassen und einige Einzelteile und die Baugruppe in eine technische Zeichnung ableiten. Abb. 3.1: Baugruppe Zylinder Zu Beginn eines jeden Unterkapitels finden Sie eine technische Zeichnung des zu erstellenden Teiles bzw. der zu erstellenden Baugruppe. Diese Zeichnungen wurden alle auf das Buchformat angepasst und sind folglich nicht maßstabsgetreu. Die ursprüngliche Blattgröße erkennen Sie an der Angabe rechts oben im Schriftfeld.

5 3.2 Zuganker Zuganker

6 30 3 Konstruktionsbeispiel Einzelteile Das erste Teil, der Zuganker, ist ein einfacher Stab mit beidseitigem Gewinde. Öffnen Sie zunächst ein neues Teil. Für die Grundform des zylindrischen Körpers erzeugen Sie als Basisfeature einen Linear ausgetragenen Aufsatz (alternativ: Einfügen Aufsatz/Basis Linear ausgetragener Aufsatz). Als Skizzierebene wählen Sie die Ebene vorne. In der Ebene skizzieren Sie einen Kreis mit dem Ursprung als Mittelpunkt. Anschließend fügen Sie als intelligente Bemaßung die Durchmesserbemaßung hinzu und setzen den Wert des Durchmessers auf 8 mm. Im Property Manager für das Basisfeature Linear austragen1 belassen Sie die Voreinstellungen Von Skizzierebene und Richtung 1 Blind unverändert. Als Wert für die Tiefe der Austragung tragen Sie mm ein und schließen Sie das Austragen mit Abb. 3.2: Skizze für Zuganker ab. Sie bekommen nun den erzeugten Volumenkörper in trimetrischer Darstellung bildschirmfüllend dargestellt. Diese Darstellung können Sie gut für die weitere Detaillierung nutzen. Als weitere Detaillierungselemente benötigen wir nun noch die beidseitigen Fasen und Gewinde. Sinnvoll ist es hier, sich an der gedachten Fertigungsreihenfolge zu orientieren und zunächst die Fasen, dann die Gewinde anzubringen. Abb. 3.3: Property Manager Linear austragen Für das Erzeugen der Fasen nutzen Sie das Feature Fase (alternativ: Einfügen Features Fase). Im Property Manager für das Feature Fase belassen Sie die Voreinstellungen Fasenparameter auf Winkel-Abstand und den Winkel mit 45 Grad unverändert. Als Wert für den Abstand tragen Sie 1 mm ein. Anschließend selektieren Sie mit dem Cursor die beiden Vollkreise im Graphikbereich. Sie werden feststellen, dass der Cursor sich nach Auswahl der ersten Kante zu verändert. Damit ist es Ihnen möglich, das Erzeugen der Fasen nach Auswahl der zweiten Kante durch einfachen Klick mit der rechten Maustaste abzuschließen. Grundsätzlich sollten Sie also beim Anbringen von Detaillierungsfeatures wie Fasen oder Rundungen erst im Property Manager die gewünschten Feature-Parameter eintragen (das führt auch zu einer sinnvollen Vorschau) und dann erst die Kanten auswählen, die der Detaillierungsoperation unterzogen werden sollen.

7 3.2 Zuganker 31 Für das Erzeugen der Gewinde nutzen Sie das Icon Gewindedarstellung (alternativ: Einfügen Beschriftung Gewindedarstellung). Treffen Sie die Einstellung Blind, um Gewinde mit der angegebenen Tiefe von mm zu erzeugen und setzen Sie den Kerndurchmesser auf 6.00 mm. Da SolidWorks den angegebenen Durchmesser lediglich für die zeichnerische Darstellung auswertet, können Sie den Durchmesser ohne Rücksicht auf exakte Normwerte nach Zweckmäßigkeit für die zeichnerische Darstellung festlegen. Selektieren Sie anschließend die beiden Kanten, wie in Bild 3.5 dargestellt und schließen Sie mit OK ab. Abb. 3.4: Property Manager Gewindedarstellung Abb. 3.5: Kantenauswahl für Gewinde Abb. 3.6: Feature Manager Zuganker Die Kantenauswahl könnte Sie vielleicht irritieren, da ja von den selektierten Kanten aus die angegebene Gewindetiefe nicht korrekt wäre. In der Tat ordnet SolidWorks aber die Gewindedarstellung dem übergeordneten Feature Linear austragen1 zu (vgl. Abb. 3.6) und trägt daher in der abgeleiteten Zeichnung die Gewindetiefe korrekt von der Stirnfläche aus an. Das Ergebnis ändert sich übrigens auch nicht, wenn Sie die Reihenfolge umkehren und erst die Gewinde anbringen und danach die Fasen. Sie werden sich weiter wundern, dass Sie von den angebrachten Gewinden wenig sehen. Lediglich ein zusätzlicher Kreis wird im Graphikfenster angezeigt. Wenn Sie den Cursor über diesen Kreis bewegen verändert er sich zu auf die Gewindedefinition. und gibt Ihnen damit den Hinweis

8 32 3 Konstruktionsbeispiel Einzelteile Wenn Sie Wert darauf legen, können Sie die Darstellungsart der Gewinde über die Veränderung der Optionen (alternativ: Extras Optionen) anschaulicher gestalten. In der Registerkarte Dokumenteigenschaften wählen Sie zunächst im linken Fenster Beschriftungsanzeige und aktivieren dann das Kontrollkästchen bei Schattierte Gewindedarstellungen (Abb. 3.7). Abb. 3.7: Ändern der Beschriftungsanzeige Wenn Sie die Änderung mit OK abschließen, sehen Sie die entsprechende schattierte Gewindedarstellung. Nach wie vor ist jedoch in SolidWorks keine wirkliche Gewinderille modelliert, sondern im Gewindebereich ist lediglich eine entsprechende Textur angebracht, die den Eindruck einer Gewinderille vermittelt (Zoomen Sie sich einfach mal den entsprechenden Bildausschnitt). Zu guter Letzt verändern Sie noch die Farbe Ihres Zugankers, indem Sie im Featurebaum den Volumenkörper1 mit der rechten Maustaste auswählen. Im Kontextmenü wählen Sie Erscheinungsbild Farbe und ordnen dem Volumenkörper z. B. die Farbe blau zu. Abb. 3.8: Schattierte Gewindedarstellung Zum Abschluss speichern Sie das Teil unter dem Namen Zuganker in einem neuen Verzeichnis Zylinder, in dem alle Teile für unser durchgängiges Beispiel abgelegt werden sollen.

9 3.3 Zylinderrohr Zylinderrohr

10 34 3 Konstruktionsbeispiel Einzelteile Das zweite Teil, das Zylinderrohr, ist noch einfacher zu modellieren. Öffnen Sie zunächst ein neues Teil. Erzeugen Sie wieder als Basisfeature einen Linear ausgetragenen Aufsatz (alternativ: Einfügen Aufsatz/Basis Linear ausgetragener Aufsatz). Als Skizzierebene wählen Sie die Ebene vorne. In der Ebene skizzieren Sie zwei Kreise mit dem Ursprung als Mittelpunkt. Anschließend fügen Sie als intelligente Bemaßung die Durchmesserbemaßung hinzu und setzen den Wert des Durchmessers auf 63 mm bzw. 67 mm. Im Property Manager für das Basisfeature Linear austragen belassen Sie die Voreinstellungen Von Skizzierebene und Richtung 1 Blind unverändert. Als Wert für die Tiefe der Austragung tragen Sie mm ein und Abb. 3.9: Skizze für Zylinderrohr schließen Sie das Austragen mit ab. Sie bekommen nun wieder den erzeugten Volumenkörper in trimetrischer Darstellung bildschirmfüllend dargestellt. Eine weitere Detaillierung ist bei dem Zylinderrohr nicht erforderlich. Verändern Sie noch die Farbe Ihres Zylinderrohrs, indem Sie im Featurebaum den Volumenkörper1 mit der rechten Maustaste auswählen. Im Kontextmenü wählen Sie Erscheinungsbild Farbe und ordnen dem Volumenkörper z.b. auch die Farbe blau zu. Zum Abschluss speichern Sie das Teil unter dem Namen Zylinderrohr in dem Verzeichnis Zylinder. Abb. 3.10: Property Manager Linear austragen

11 3.4 Stangenmutter Stangenmutter

12 36 3 Konstruktionsbeispiel Einzelteile Das nächste Teil, die Stangenmutter, ist im Grundsatz auch ein einfacher zylindrischer Körper. Öffnen Sie zunächst ein neues Teil. Für die Grundform des zylindrischen Körpers erzeugen Sie als Basisfeature einen Linear ausgetragenen Aufsatz (alternativ: Einfügen Aufsatz/Basis Linear ausgetragener Aufsatz). Als Skizzierebene wählen Sie die Ebene vorne. In der Ebene skizzieren Sie wieder einen Kreis mit dem Ursprung als Mittelpunkt. Anschließend fügen Sie als intelligente Bemaßung die Durchmesserbemaßung hinzu und setzen den Wert des Durchmessers auf 20 mm. Im Property Manager für das Basisfeature Linear austragen1 belassen Sie die Voreinstellungen Von Skizzierebene und Richtung 1 Blind unverändert. Als Wert für die Tiefe der Austragung tragen Sie 34 mm ein und schließen Sie das Austragen mit Sie bekommen nun den erzeugten Volumenkörper in trimetrischer Darstellung bildschirmfüllend dargestellt. Diese Darstellung können Sie gut für die weitere Detaillierung nutzen. Im nächsten Schritt sollen nun die seitlichen Schlüsselflächen durch Anwenden des Features Linear ausgetragener Schnitt erzeugt werden. Zunächst erstellen Sie die Skizze, die wir für das Wegschneiden der Schlüsselflächen nutzen wollen. Schalten Sie den Befehlsmanager auf Skizzieren um und öffnen Sie eine neue Skizze (alternativ: Einfügen Skizze). Wählen Sie als Skizzierebene die rückseitige Deckfläche des Zylinders und stellen Sie anschließend die Ansicht Normal auf ein. In der Skizze benötigen wir lediglich zwei vertikale Linien, die Sie bitte wie in Abbildung 3.11 dargestellt bemaßen. Dann schließen Sie die Skizze. Anschließend wählen Sie das Feature Linear ab. ausgetragener Schnitt (alternativ: Einfügen Schnitt Linear austragen). Falls Ihre Skizze noch ausgewählt ist, können Sie gleich die beiden Teilflächen, die für den Schnitt genutzt werden sollen selektieren, andernfalls müssen Sie zunächst Ihre Skizze in dem aufschwingenden Feature-Manager links oben im Graphikbereich auswählen. Anschließend treffen Sie im Property Manager die in Abbildung 3.12 dargestellten Einstellungen und beenden das Feature mit OK. Abb. 3.11: Skizze für Schlüsselflächen

13 3.4 Stangenmutter 37 ausgewählte Skizzenbereiche Abb. 3.12: Linear ausgetragener Schnitt Wir wollen nun noch den Bohrungsassistenten nutzen, um die Gewindebohrung zu erzeugen. Wählen Sie dazu Bohrungsassistent (alternativ: Einfügen Features Bohrung Assistent). Treffen Sie in der Registerkarte Gewindebohrung die folgenden Einstellungen: Gewindekernloch M10 1,5 für Regelgewinde Bohrungstiefe durch alles Gewindetiefe blind (die 20 mm könnten ggf. verändert werden, für unsere Stangenmutter sind sie genau passend) Betätigen Sie dann die Schaltfläche Weiter >. Abb. 3.13: Bohrungsdefinition

14 38 3 Konstruktionsbeispiel Einzelteile Sie werden nun aufgefordert, Bezugspunkte für die Platzierung einer oder mehrerer Bohrungen des definierten Typs zu setzen. Die einfachste Möglichkeit, die Sie nutzen können, ist das Aktivieren der Funktion Schnelles Fangen im Befehlsmanager. Abb. 3.14: Bezugspunkte platzieren In der aufschwingenden Auswahlliste wählen Sie die Option Kreismittelpunktfangfunktion aus und selektieren Sie den Begrenzungskreis der vorderen Deckfläche, in die die Bohrung eingebracht werden soll. Anschließend betätigen Sie in dem Fenster Bohrungsplatzierung die Schaltfläche Fertig stellen. Abb. 3.15: Bohrungsvorschau und fertige Bohrung Falls Sie das Gewinde wieder nicht sehen, aktivieren Sie wieder die entsprechende Option Beschriftungsanzeige in den Dokumenteigenschaften. Verändern Sie noch die Farbe Ihrer Stangenmutter, indem Sie im Featurebaum den Volumenkörper1 mit der rechten Maustaste auswählen. Im Kontextmenü wählen Sie Erscheinungsbild Farbe und ordnen dem Volumenkörper z.b. die Farbe grün zu. Zum Abschluss speichern Sie das Teil unter dem Namen Stangenmutter in dem Verzeichnis Zylinder.