Peter Köhler (Hrsg.) Pro/ENGINEER-Praktikum

Peter Köhler (Hrsg.) Pro/ENGINEER-Praktikum

Peter Köhler (Hrsg.) Pro/ENGINEER- Praktikum Einführende und fortgeschrittene Arbeitstechniken der parametrischen 3D-Konstruktion mit Wildfire 5.0 Mit 301 Abbildungen und 17 Tabellen 5., vollständig überarbeitete und erweiterte Auflage Unter Mitarbeit von Stephane Danjou, Christoph Kesselmans, Uwe Klemme, Birte Meister und Oliver Strohmeier STUDIUM

Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über <http://dnb.d-nb.de> abrufbar. 1. Auflage 1999 2., aktualisierte Auflage 2000 3., vollständig überarbeitete und ergänzte Auflage 2003 4., aktualisierte und erweiterte Auflage 2006 5., vollständig überarbeitete und erweiterte Auflage 2010 Alle Rechte vorbehalten Vieweg+Teubner Verlag Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 2010 Lektorat: Thomas Zipsner Imke Zander Vieweg+Teubner Verlag ist eine Marke von Springer Fachmedien. Springer Fachmedien ist Teil der Fachverlagsgruppe Springer Science+Business Media. www.viewegteubner.de Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich ge schützt. Jede Verwertung außerhalb der engen Grenzen des Ur heber rechts ge set zes ist ohne Zustimmung des Verlags unzuläs sig und straf bar. Das gilt ins be sondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt 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. Umschlaggestaltung: KünkelLopka Medienentwicklung, Heidelberg Technische Redaktion: Stefan Kreickenbaum, Wiesbaden Druck und buchbinderische Verarbeitung: STRAUSS GMBH, Mörlenbach Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier. Printed in Germany ISBN 978-3-8348-0599-7

V Vorwort Das vorliegende Buch soll die Schulung und Einarbeitung in die parametrische 3D- Konstruktion mit dem System Pro/ENGINEER Wildfire 5.0 unterstützen. Es ist die überarbeitete und erweiterte Neuauflage des Pro/ENGINEER-Praktikum-Buches [1]. Die Gliederung der einzelnen Abschnitte zeigt, dass die Vermittlung grundlegender Arbeitstechniken im Vordergrund steht, so dass das Buch auch unabhängig von dem verwendeten CAD-System Leser finden kann. Die Einführung in das System und grundlegende Arbeitstechniken sind in den beiden ersten Kapiteln enthalten. In Kapitel 3 wurden Hinweise und Beispiele zur Generierung von Modellreferenzen zusammengefasst, auf die bei der Bearbeitung der Übungsaufgaben zurückgegriffen werden kann. Die weiteren Abschnitte des Buches bieten eine schrittweise Einführung in die parametrische Produktmodellierung. Begonnen wird mit den notwendigen Skizziertechniken, die Grundlage der Bauteilmodellierung sind. Neben der Bauteil- und Baugruppenkonstruktion werden auch Hinweise für Modellanalysen, Modelländerungen und Vereinfachungen sowie für die Erzeugung von Animationen gegeben. Kapitel 7 vermittelt Grundlagen und Arbeitsweisen zur Zeichnungserstellung aus 3D-Datenmodellen. Die Dialogbeschreibung ist in allen Abschnitten so aufgebaut, dass sie auch auf andere Aufgabenstellungen übertragen werden kann. Mit ergänzenden, fortgeschrittenen Arbeitstechniken werden vor allem in Kapitel 8 Möglichkeiten aufgezeigt, um firmen- und produktspezifisches Wissen in die Konstruktion zu integrieren und Produkte zu optimieren. Darin enthalten sind Beispiele zur Einbindung von FEM- Analysen sowie von externen Berechnungsprogrammen. Weitere ergänzende Beispiele und Hinweise zu den Aufgabenstellungen werden auf der Web- Seite des Buches http://www.uni-due.de/cae/proe-praktikum.shtml zur Verfügung gestellt. Auch die Leser haben hier die Möglichkeit, Aufgabenstellungen und Lösungsvorschläge zu publizieren. Ich danke den Mitarbeitern des Lehrstuhles Rechnereinsatz in der Konstruktion der Universität Duisburg-Essen für die engagierte und kreative Mitarbeit bei der Erarbeitung des Manuskriptes und den studentischen Mitarbeitern für die kritische Durchsicht der Übungsbeispiele. Dank gilt auch dem Verlag, insbesondere Herrn Thomas Zipsner und Frau Imke Zander für die wertvolle Unterstützung sowie den Herren Jens Bechthold, Sascha Dungs und Norman Lupa für die wertvollen Anregungen bei der Neugestaltung des Buches. Ich wünsche allen Lesern viel Erfolg bei der Bearbeitung der Aufgabenstellungen. Duisburg, im Februar 2010 Peter Köhler

VII Inhaltsverzeichnis 1 Einführung... 1 2 Einführung in die Arbeit mit Wildfire 5.0... 3 2.1 Allgemeines... 3 2.2 Benutzerschnittstelle... 5 2.2.1 Dialogelemente... 5 2.2.2 Interaktionen... 6 2.3 Objektdarstellung... 7 2.3.1 Darstellungsoptionen... 7 2.3.2 Farbe und Farbeffekte... 8 2.3.3 Folien... 9 2.3.4 Unterdrückung von Konstruktionselementen... 11 2.4 Ansichtsmanager... 13 2.4.1 Vereinfachte Darstellungen... 13 2.4.2 Speicherung von Darstellungsvarianten in Baugruppen... 15 2.4.3 Explosionsdarstellung... 16 2.4.4 Querschnitte... 18 2.5 Modellinformationen... 20 3 Modellreferenzen... 23 3.1 Standardbezugselemente... 23 3.2 Benutzerdefinierte Bezugskurven... 26 3.3 Referenzen aus Elementverknüpfungen... 28 3.4 Referenzen aus Modellanalysen... 30 3.5 Import von Bezugselementen... 32 3.6 Definition von Parametern und Beziehungen... 34 3.6.1 Parameterbezeichnung... 34 3.6.2 Maßbeziehungen... 35 3.6.3 Layoutsteuerung... 36 3.7 Baugruppenskelette... 38 3.7.1 Einführung... 38 3.7.2 Aufbau des Strukturmodells... 38 3.8 Modellinterne und modellübergreifende Elementkopien... 41 3.8.1 Weitergabe geometrischer Referenzen... 41 3.8.2 Geometrievererbung... 43 3.9 Referenzkurven aus Bewegungsanalysen... 44 3.10 Schnittstellen für den Datenaustausch... 46 4 Skizzieren... 47 4.1 Die Arbeitsumgebung... 47 4.2 Skizziermethodik... 50 4.3 Skizzierübungen... 52 4.3.1 Ein einführendes Beispiel... 52

VIII Inhaltsverzeichnis 4.3.2 Symmetrische Skizzen... 53 4.3.3 Rotationsskizzen... 54 4.3.4 Entwurfsskizze für eine Rohrzange... 56 5 Bauteilmodellierung... 59 5.1 Die Arbeitsumgebung... 59 5.2 Skizzierte Bezugselemente... 60 5.3 Profil- und Rotationskörper... 61 5.3.1 Einführende Beispiele... 61 5.3.2 Anwendungsbeispiel Ventilkorpus... 66 5.4 Gezogene Teile... 69 5.4.1 Ebene Trajektionen... 69 5.4.2 Spiralförmige Trajektionen... 70 5.4.3 Räumliche Trajektionen... 72 5.4.4 Trajektionen mit Querschnittsänderung... 73 5.5 Verbundkörper... 75 5.5.1 Übergangsstücke... 75 5.5.2 Gekrümmte Verbundelemente... 78 5.5.3 Gezogene Verbundelemente... 80 5.6 Konstruktionsfeature... 82 5.6.1 Fasen und Rundungen... 82 5.6.2 Bohrungen und Gewinde... 84 5.6.3 Rippen... 88 5.6.4 Fertigungsbedingte Anpassungen... 89 5.6.5 Schalenelemente... 89 5.6.6 Kopieren von Elementen... 90 5.6.7 Mustererzeugung... 91 5.6.8 Kosmetische Konstruktionselemente... 92 5.7 Benutzerdefinierte Feature... 94 5.7.1 Zentrierbohrung... 94 5.7.2 Passfedernut... 96 5.8 Modellanpassungen... 99 5.8.1 Veränderung von Maßen und Attributen... 99 5.8.2 Gruppieren und Umordnen von Elementen... 100 5.8.3 Modellparametrisierung... 101 5.9 Flächenorientierte Bauteilmodellierung... 105 5.9.1 Profil- und Verbundflächen... 105 5.9.2 Freiformflächen... 108 5.9.3 Versatzflächen... 112 5.9.4 Flächenverknüpfungen... 114 5.9.5 Flächenverbund... 119 5.10 Zusätzliche Modellierungsoptionen... 122 5.10.1 Variable Trajektionen... 122 5.10.2 Modellformung... 124 5.10.3 Modellierung eines Zahnrades mit Evolventenverzahnung... 126 5.10.4 Graphauswertung... 129 5.11 Blechteilmodellierung... 132 5.11.1 Die Arbeitsumgebung... 132

Inhaltsverzeichnis IX 5.11.2 Körperkonvertierung... 133 5.11.3 Laschen und Blechprofile... 133 5.11.4 Biegungen... 134 5.11.5 Blechabwicklung... 136 5.11.6 Übergangsstücke... 136 5.11.7 Einformen und Schneiden... 138 5.12 Teilefamilien... 140 6 Baugruppenmodellierung... 143 6.1 Die Arbeitsumgebung... 143 6.2 Der Einbau von Komponenten... 144 6.2.1 Grundlagen... 144 6.2.2 Einbau über Koordinatensysteme... 146 6.2.3 Einbau über Bezugselemente und Achsen... 146 6.2.4 Einbau über Geometrieelemente... 148 6.2.5 Einbaukorrektur... 150 6.3 Abbildung von Produktstrukturen... 151 6.3.1 Entwurf einer groben Baugruppenstruktur... 151 6.3.2 Verwendung von Skelettmodellen... 155 6.4 Austausch von Komponenten... 157 6.4.1 Austauschbaugruppen... 157 6.4.2 Nutzung von Komponentenschnittstellen... 160 6.4.3 Baugruppenkonfigurierung über Familientabellen... 163 6.5 Baugruppeninformation... 165 6.6 Anpassungen von Komponenten... 166 6.6.1 Bauteilkorrekturen... 166 6.6.2 Flexible Komponenten... 167 6.6.3 Baugruppenabhängige Teilemodellierung... 169 6.6.4 Formenbau... 170 6.6.5 Geometrievererbung... 171 7 Zeichnungsableitung aus dem 3D-Modell... 175 7.1 Die Arbeitsumgebung... 175 7.2 Zeichnungsformatierung... 175 7.2.1 Zuweisung des Layouts... 175 7.2.2 Zeichnungseinstellungen... 176 7.2.3 Modelleinstellungen... 178 7.2.4 Verwaltung mehrerer Zeichnungsblätter... 179 7.3 Erzeugung von Modellansichten... 179 7.3.1 Die Multifunktionsleiste... 179 7.3.2 Basisansicht... 180 7.3.3 Projektions- und Hilfsansichten... 181 7.3.4 Schnittdarstellungen... 182 7.3.5 Detailansichten... 185 7.3.6 Halbe Ansicht, Bruchansicht, Teilansicht... 185 7.3.7 3D-Ansichten... 186 7.3.8 Baugruppen-, Explosionsdarstellungen... 186

X Inhaltsverzeichnis 7.3.9 Ergänzende Geometrieelemente... 187 7.4 Bemaßungen... 188 7.5 Ergänzende Angaben... 191 7.5.1 Oberflächenangaben und Kantensymbole... 191 7.5.2 Form- und Lagetoleranzen... 191 7.5.3 Notizen und Tabellen... 193 8 Arbeitstechniken zur Produktoptimierung... 195 8.1 Arbeit mit Partialmodellen am Beispiel eines Gussteiles... 195 8.1.1 Definition einer Gussbaugruppe... 196 8.1.2 Anpassung des Skelettmodells... 196 8.1.3 Ableitung der Innen- und Außenteile... 198 8.1.4 Rohteildefinition... 200 8.1.5 Gussteilbearbeitung... 201 8.2 Toleranzanalyse... 203 8.2.1 Toleranzen zu Bemaßungen hinzufügen... 203 8.2.2 Toleranzanalyse durchführen... 204 8.3 Geometrieoptimierung... 205 8.3.1 Blechteil... 205 8.3.2 Kurbelwelle... 206 8.3.3 Benutzerdefinierte Analyse (BDA)... 208 8.3.4 Graphenvergleich... 212 8.3.5 Excel-Analyse... 215 8.3.6 Multiziel-Konstruktionsstudien... 218 8.3.7 Einbindung einer MathCad-Analyse... 220 8.4 Definition komplexer Beziehungen mit Pro/PROGRAM... 225 8.4.1 Grundlagen... 225 8.4.2 Programmierbeispiel... 225 8.5 Animationen und Bewegungsstudien... 229 8.5.1 Gelenkdefinition... 229 8.5.2 Animation einrichten... 232 8.5.3 Explosionsanimation... 236 8.6 Bauteilsimulation mit MECHANICA... 237 Literaturverzeichnis... 242 Sachwortverzeichnis... 243 Teileverzeichnis... 246