Lehrerunterlage Handlungsorientierte CAD/CAM-Ausbildung Konstruieren mit Inventor Fertigen mit InventorCAM Teil 2 CAD/CAM: Konstruieren mit Inventor Fertigen mit InventorCAM
9 Didaktisches Konzept Lehrplan Lehrplan Zielformulierung (Bezug zu den Lehrplänen): Die Schülerinnen und Schüler konstruieren und programmieren Werkstücke mit einem CAD/CAM-Programm. Sie erzeugen 3D-Körper und erstellen fertigungs- und normgerechte Teilzeichnungen sowie die notwendigen Fertigungsprogramme für die CNC-Fertigung. Sie übertragen exemplarisch einzelne Fertigungsprogramme an die Maschine und stellen die Einzelteile der Baugruppe her. Sie beachten die funktionalen, technologischen und geometrischen Daten für die Konstruktion und Bearbeitung der einzelnen Bauteile und erstellen Arbeits- und Werkzeugpläne und führen notwendige Datensicherungen durch. Sie entwickeln und reflektieren systematische Arbeitsstrategien für eine effektive Anwendung von CAD/CAM-Programmen. Sie nutzen zur Informationsbeschaffung auch Herstellerunterlagen. Inhaltlicher Schwerpunkt (Auswahl aus Lehrplan): Praxisbezogene Fertigungsunterlagen für einen betrieblichen Auftrag erstellen Technische Informationsquellen analysieren und nutzen Grundlagen der CAD-Technik anwenden Erstellung, Eingabe und Simulation von CNC-Programmen Konstruktion und Erstellung von Fertigungsunterlagen 3D-Körper, Fertigungszeichnungen, Fertigungsprogramme, Dokumentationen WBL & Fächer des berufsübergreifenden Bereichs: Allgemein: Verantwortlich handeln Situationsgerecht kommunizieren Konflikten begegnen Methodischer Schwerpunkt (Lern- und Arbeitstechniken, Teamtraining, Kommunikationstraining, Verfahrensweisen im Projektmanagement, Methoden und Strategien beim Problemlösen): Informationen mit fertigungstechnischer Bedeutung aus betrieblichen Unterlagen identifizieren Praxisbezogene Unterlagen kennenlernen Gezielt Informationen entnehmen Konstruktionsstrategien entwickeln Inhaltsbereiche sichten, zusammenstellen, auswerten und anwenden Reflektieren und optimieren von Konstruktionsprozessen Visualisieren und Gestalten Fertigungsunterlagen erstellen und dokumentieren Schule Präsentationen Benutzen einer technischen Fachsprache Einüben von Fachgesprächen und Vorträgen Material selbstständig erstellen und präsentieren (manuell oder rechnergestützt) Präsentationsmethode erleben und reflektieren, z. B. Rollenspiel, Stafettenpräsentation Teamtraining Kommunikationsregeln pflegen / einhalten Schritte der Problemlösung mit entsprechenden Methoden zur Problemlösungsanalyse Lösungsplanung und Strukturierung Informationsbeschaffung und Problembearbeitung Präsentation der Arbeitsergebnisse Bewertung der Ergebnisse und Reflexion der Arbeitsprozesse
32 Kapitel Vorgehensweise beim Erstellen eines 3D-Körpers Gleiches systematisches Vorgehen für alle Bauteile, egal wie komplex. 02 Ausführliche Beschreibung der einzelnen Schritte in der ersten Lernsituation. Lernsituation durchblättern und auf die einzelnen Schritte hinweisen. 20 Kapitel Vorgehensweise beim Erstellen eines 3D-Körpers Die folgenden sechs Schritte zum Erstellen eines 3D-Körpers sind in der Regel für fast alle zu erstellenden Teile gleich.. Schritt: Neues Teil anlegen und sofort die Datei mit dem Namen des Teils speichern. 2. Schritt: Skizze erstellen Skizze öffnen Geometrie zeichnen mit den verschiedenen Skizziermöglichkeiten. Grundsätzlich ist darauf zu achten, dass die Skizzen immer voll definiert sind. 3. Schritt: Geometrie extrudieren: mit Extrusion oder mit Drehung (bei Rotationskörper) 4. Schritt: Mit weiteren Elementen wird die endgültige Körperform durch Entfernen oder Hinzufügen von Material erzeugt. 5. Schritt: Speichern des Körpers 6. Schritt: Zeichnung aus Teil/Baugruppe erstellen, ausdrucken und abspeichern. Basiswissen für alle späteren Aufgaben. Erklärung, warum die. Lernsituation recht lang ist und die folgenden kürzer sind: Viele Grundlageninhalte in Lernsituation sind Basis für die folgenden Lernsituationen.
34 Inventor- Arbeitsoberfläche Lernsituation Beispiel Gelenkstück B-IKL-33689-000 Lösungsdateien Beispiel Gelenkstück Herunterladen der Handskizze für das Bauteil Gelenkstück. 02 Start von Inventor besprechen und auf unterschiedliche Inventor- Dokumentarten (Teil, Baugruppe, Zeichnung) hinweisen. Auf den folgenden Seiten sind alle notwendigen Schritte und Informationen zur Lösung der Aufgabenstellung dieser Lernsituation am nebenstehenden Beispielteil Gelenkstück erläutert. Arbeiten Sie das Beispiel Gelenkstück durch und notieren Sie wichtige Informationen in der spalte. Die Lösung für das Bauteil Fuß müssen Sie dann selbst erstellen. Eine vergrößerte Darstellung der Handskizze finden Sie im Anhang und in der Knowledge Base. Starten Sie Inventor, legen Sie ein neues Teil an und speichern Sie diese Datei unter einem sinnvollen Namen. Machen Sie sich mit der Arbeitsoberfläche der Software gründlich vertraut.. Inventor-Arbeitsfläche. Schritt Neues Teil anlegen und sofort die Datei mit dem Namen des Teils speichern Starten Sie Inventor. Es erscheint eine neutrale Start- Oberfläche. Legen Sie zu Beginn der Arbeit mit Inventor eine Projektdatei (Arbeitsbereichsdatei) an, in der die Speicherorte Ihrer Inventordateien (u.a. die Bauteile für eine Baupruppe) festgelegt werden. Klicken Sie dazu im Register Erste Schritte auf Projekte. Es öffnet sich der Projekteditor. B-IKS-33689-000 Handskizze Beispiel Gelenkstück 2 Datentypen in Inventor: 3D-Bauteilmodelldaten sind in einer Datei mit der Erweiterung.ipt enthalten. (ipt =inventor part) 3D-Baugruppenmodelldaten sind in einer Datei mit der Erweiterung.iam enthalten. (iam = inventor assembly) Die Daten einer 2D-Zeichnung sind in einer Datei mit der Erweiterung.idw enthalten. (idw = inventor drawing) Die Definition für Explosionsansichten einer Baugruppe und für spezielle Ansichten von Baugruppen enthalten die Präsentationsdateien mit der Erweiterung.ipn. (ipn = inventor presentation)
Lernsituation Grundkörper erstellen Lernsituation 39 Um ein Basis- Element (z.b. Extrusion) erstellen zu können, ist eine 2D-Skizze erforderlich, welche auf einer Ebene erstellt wird..2 Konstruktion eines Teils.2. Grundkörper erstellen 2. Schritt: Skizze erstellen Erstellen Sie die für die Konstruktion des Grundkörpers benötigte Skizze. Klicken Sie in der Multifunktionsleiste im Register 3D-Modellierung auf 2D-Skizze erstellen und wählen Sie die XY-Ebene aus. Die Geometrie in der XY-Ebene gibt später in der Zeichnung die Draufsicht. In der Multifunktionsleiste wird automatisch die Dateiregisterkarte Skizze geöffnet. Klicken Sie in der Multifunktionsleiste auf Rechteck Mitte mit zwei Punkten. Skizzieren Sie ein beliebig großes Rechteck auf dem Ursprung. Beachten Sie die veränderte Darstellung des Cursors beim Fangen des Ursprungs. 25 02 Besprechen der Grundebenen in Inventor Deaktivieren Sie die Funktion Rechteck Mitte durch zwei Punkte mit drücken der Esc-Taste oder durch Klicken mit der rechten Maustaste RM und wählen OK aus. Klicken Sie auf der Symbolleiste Skizze auf Bemaßung. Wählen Sie die obere Linie des Rechtecks aus und bewegen Sie den Cursor über die obere Linie und klicken Sie, um die Bemaßung hinzuzufügen. Esc Geben Sie das Maß für die Breite des Gelenkstücks in das Dialogfeld Bemaßung bearbeiten ein. Alternativ zu der in der Schülerunterlage genannten Vorgehensweise kann die Extrusion des Grundkörpers über die Funktion Grundkörper umgesetzt werden. Diese Funktion arbeitet den beschriebenen Weg automatisiert ab. Es stehen vier Grundkörperformen zur Auswahl.
Lernsituation Lernsituation 45 Über die Fangfunktion wird hier automatisch zwischen Mittellinien und Ursprung und zwischen Kreisen und Mittellinien die Beziehung Koinzident (Deckungsgleich) eingefügt (Beschreibung der Beziehung in Schülerkapitel.3). Achten Sie bei der Erstellung der Kreise darauf, dass die Kreismittelpunkte auf den jeweiligen Mittellinien gefangen werden. Positionieren Sie die Kreise mit Hilfe der Bemaßungsfunktion. Wählen Sie die Funktion Linearer Durchmesser im Kontextmenü ab, wenn Sie die Kreise über die Mittellinien bemaßen. Klicken Sie in der Skizzieren- Symbolleiste auf Spiegeln. Es öffnet sich der Dialog Spiegeln, in dem die zu spiegelnden Elemente und die Spiegelachse ausgewählt werden können. Die Funktion Auswählen ist aktiviert. Wählen Sie nun mit der Maus einen der beiden Kreise aus und aktivieren Sie dann die Funktion Spiegelachse. Klicken Sie, nachdem Sie die Spiegelachse ausgewählt haben, auf Anwenden. Der erste Kreis wird gespiegelt und der Dialog bleibt geöffnet, so dass eine neue Geometrie gespiegelt werden kann. 3 Die automatische Fangfunktion lässt sich mit der gehaltenen STRG-Taste unterdrücken.
Lernsituation Bohrung erstellen Lernsituation 49 Mit dem Bohrungsassistenten können Bohrungen, Gewindebohrungen und Senkungen modelliert werden. Im Falle der Bohrungspositionierung fügen Sie die Beziehung manuell hinzu. Wählen Sie unter Abhängig machen die Abhängigkeit Koinzident aus. Klicken Sie nun den erzeugten Punkt und den Mittelpunkt des Bauteils an. Hiermit wird der Punkt mit dem Mittelpunkt deckungsgleich gesetzt. Beenden Sie nun die Skizze mit Skizze fertig stellen in der Multifunktionsleiste..4 Bohrung erstellen Klicken Sie in der Multifunktionsleiste auf Bohrung, wählen Sie Stirnsenkung und Einfache Bohrung aus und geben Sie die Maße der Bohrung ein. Durch die eben erstellte Bohrskizze ist die Platzierungsart Nach Skizze voreingestellt. Da Sie den Bohrpunkt als Mittelpunkt erzeugt haben, ist dieser automatisch ausgewählt worden. 35 Klicken Sie auf OK, um die Eingaben zu bestätigen und die Bohrung zu erzeugen. Klicken Sie auf dem ViewCube den Eckpunkt des Würfels an. Die Ansicht erfolgt nun in der isometrischen Ansicht. Alternative Vorgehensweise: Bohrungspositionen können nicht nur durch Skizzen definiert werden. Die Positionen können auch über die Funktionen Linear, Konzentrisch und Auf Punkt festgelegt werden.
64 Vorgehensweise mit InventorCAM Kapitel Vorgehensweise mit InventorCAM Grundlagen CAD/CAM 28 Vorgehensweise mit InventorCAM Kapitel Vorgehensweise mit InventorCAM Beispielteil Gelenkstück B-IKL-33689-000 Lösungsprogramm Gelenkstück Besprechen des Beispielteils und herunterladen der CAD-Daten. B-IKS-33689-000 Volumenmodell Gelenkstück Fertigungszeichnung Auf den folgenden Seiten sind alle Schritte, vom Anlegen eines neuen Teils bis zur Erstellung des NC-Programms, für das Beispielteil Gelenkstück erläutert. Erzeugen Sie mit InventorCAM ein NC-Programm zur Fertigung des Beispielteils Gelenkstück. Dokumentieren Sie Ihr Arbeitsergebnis.. Grundlagen CAD/CAM In den folgenden Lernsituationen werden Sie mit den Techniken der Erzeugung von NC-Programmen für die 2,5D-Fräsbearbeitung vertraut gemacht. 02 Besprechen der 3D-Prozesskette 03 Erklärung eines typischen Ablaufs von der Konstruktion eines Teils in Inventor bis zur Erzeugung eines NC-Programms in InventorCAM. Konstruieren, programmieren und produzieren in einer durchgängigen, digitalen 3D-Prozesskette. Das ist das vereinfachte CAD/CAM-Prinzip. Die Idee für das Produkt nimmt bei der Konstruktion in Inventor seine dreidimensionale Gestalt an. In der Programmoberfläche von Inventor werden mit InventorCAM den entworfenen Geometrien Bearbeitungsstrategien wie Taschen-, Profil- und Bohrjobs zugeordnet. Die benötigten Bearbeitungswerkzeuge können aus Bibliotheken ausgewählt und zugewiesen werden. Typische Fehlerquellen wie fehlende Maße oder die Eingabe falscher Koordinaten fallen durch die nahtlose Übernahme der Werte aus Inventor weg. Änderungen an der Konstruktion in Inventor werden erkannt und die Werkzeugbewegungen werden angepasst. Auch die häufig aufwendigen Reparaturen von Fehlstellen in der Oberfläche nach dem Einlesen der CAD-Daten in das CAM-
74 Vorgehensweise mit InventorCAM Roh-Modell und Fertig- Modell festlegen 36 Vorgehensweise mit InventorCAM Bestätigen Sie den Nullpunkt-Daten Dialog mit Klick auf OK. Im Grafikbereich wird der Nullpunkte- Manager angezeigt. Dieser zeigt den definierten Werkstück-Nullpunkt. Ändern Sie den Namen des Nullpunktes in Erste Aufspannung (Klick auf - Position und Name ändern). Bestätigen Sie den Dialog mit Klick auf Fertig. Der Teil-Daten Dialog wird dann wieder angezeigt. Die Festlegung von Roh- und Fertig-Modell ist erforderlich für die Abtragssimulation und für die Darstellung des Restmaterials nach einer Bearbeitung..3.4 Roh-Modell und Fertig-Modell festlegen 5. Schritt: Roh-Modell und Fertig-Modell bestimmen Roh-Modell definieren Klicken Sie im Teil-Daten Dialog auf die Schaltfläche Roh-Modell. Der Dialog Modell wird angezeigt. In diesem Dialog können Sie die Art der Rohmaterial-Definition auswählen.
84 Vorgehensweise mit InventorCAM 44 Vorgehensweise mit InventorCAM Die eindeutige Benennung der Jobs verschafft Übersichtlichkeit im InventorCAM Manager und macht das nachträgliche Bearbeiten der Jobs einfacher. Umlaute sollten in der Jobbenennung vermieden werden, da sie bei der Programmerstellung durch den Postprozessor in der Regel nicht ausgegeben werden können. Speichern Speichern und Berechnen Speichern, parallele Berechnung & schließen Speichern, parallele Berechnung & kopieren Geben Sie unter Job-Name die Benennung Planfraesen erste Aufspannung ein. Klicken Sie unter Geometrie auf Neu. Der Dialog Planfräsen Geometrie öffnet sich. Verwenden Sie unter Planfräsen Geometrie das Fertigmodell als Basis Geometrie. Simulieren NC-Programm NC-Programm mit Zeitberechnung Speichern & Kopieren Schließen
Lernsituation Profil fräsen 54 Vorgehensweise mit InventorCAM 95 Die Simulation wird sehr schnell abgespielt. Die Geschwindigkeit der Simulation lässt sich zwar über den Geschwindikeitsregler einstellen. Allerdings führt dies nicht immer zum gewünschten Erfolg. Dies kann daran liegen, dass ein optimierter Bildschirmneuaufbau eingestellt ist. Wählen Sie die Solid Verify Simulation und klicken Sie auf Starten. Der Planfräsen-Job wird in der Solid Verify Simulation simuliert. Schließen Sie das Simulationsfenster und den Planfräsen-Job..6 Profil (Außenkontur) fräsen Als nächstes wird die Außenkontur des Gelenkstückes gefräst. Klicken Sie hierzu mit der RM auf den letzten Job. Wählen Sie unter Fräsjob hinzufügen Profil... Geben Sie unter Job-Name die Benennung Aussenkontur fraesen ein. Vorgehensweise mit InventorCAM Im Menü der Solid Verify Simulation findet man unter Einstellungen Allgemein... den Bereich Bildschirm-Neuaufbau. Wenn unter Optimieren ein Häkchen gesetzt ist, findet der Bildschirmneuaufbau gemäß der eingegebenen Anzahl von Werkzeugbewegungen statt. Ein Entfernen des Häkchens bewirkt einen Bildschirmneuaufbau nach jeder Werkzeugbewegung und verlangsamt somit die Simulation.