3D-Konstruktion mit SolidWorks

Gerhard Engelken

ISBN 3-446-40282-9

Vorwort

Weitere Informationen oder Bestellungen unter http://www.hanser.de/3-446-40282-9 sowie im Buchhandel

Vorwort

Das Arbeiten mit dem CAD-System SolidWorks ist wegen seiner hohen Benutzerfreund-lichkeit relativ leicht erlernbar. SolidWorks wird daher gerade in der Ausbildung von Stu-dierenden gerne eingesetzt. Das vorliegende CAD-Praktikum auf der Basis von Solid-Works 2005 richtet sich deshalb vorwiegend an Studierende, die ergänzend zu dem hervor-ragenden Online-Tutorial an einem durchgängigen Konstruktionsbeispiel den Umgang mit SolidWorks trainieren möchten, um die Konstruktionsübungen der ersten Semester erfolg-reich 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-Model-len mit verschiedenen Ansichten, Schnitten und Teilschnitten erklärt. In diesem Zusam-menhang wird auch das Arbeiten mit Vorlagendateien erläutert. Anschließend werden aufbauend auf dem Leitbeispiel verschiedene Spezialthemen vorge-stellt, wie zum Beispiel das Arbeiten mit Konfigurationen, das Erstellen einer Schweiß-gruppe, 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 Durch-arbeiten 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 Durcharbei-tung dieser Unterlagen die Systemphilosophie dieses modernen 3D-CAD-Systems verstan-den haben und fundierte Kenntnisse besitzen, um das System produktiv einzusetzen. Rückmeldungen, Kritik und Anregungen können Sie mir gern per E-Mail zusenden (engelken@mb.fh-wiesbaden.de). Ich hoffe, dass die vorliegende Praktikumsunterlage vielen Studierenden, aber auch Fach-kräften 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

3D-Konstruktion mit SolidWorks

Gerhard Engelken

ISBN 3-446-40282-9

Leseprobe

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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 Zy-linders als Volumenkörper generieren, diese dann zu Baugruppen zusammenfassen und einige Einzelteile und die Baugruppe in eine technische Zeichnung ableiten.

Zu Beginn eines jeden Unterkapitels finden Sie eine technische Zeichnung des zu erstellen-den Teiles bzw. der zu erstellenden Baugruppe. Diese Zeichnungen wurden alle auf das Buchformat angepasst und sind folglich nicht maß-stabsgetreu. Die ursprüngliche Blattgröße erkennen Sie an der Angabe rechts oben im Schriftfeld.

Abb. 3.1: Baugruppe Zylinder

3.2 Zuganker 29

3.2 Zuganker

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 Li-near ausgetragenen Aufsatz (alternativ: Ein-fügen 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 Durch-messerbemaßung 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 174.5 mm ein und schließen Sie das Austragen mit

ab.

Sie bekommen nun den erzeugten Volumenkörper in trimetrischer Darstellung bildschirmfüllend dar-gestellt. 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 Ferti-gungsreihenfolge zu orientieren und zunächst die Fasen, dann die Gewinde anzubringen.

Für das Erzeugen der Fasen nutzen Sie das Feature Fase (alternativ: Einfügen Fea-tures Fase). Im Property Manager für das Feature Fase belassen Sie die Voreinstel-lungen 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 Cur-sor 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 Erzeu-gen 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 De-taillierungsoperation unterzogen werden sollen.

Abb. 3.2: Skizze für Zuganker

Abb. 3.3: Property Manager Linear austragen

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 16.00 mm zu erzeugen und setzen Sie den Kerndurchmesser auf 6.00 mm. Da SolidWorks den angegebenen Durchmesser ledig-lich für die zeichnerische Darstellung auswertet, kön-nen Sie den Durchmesser ohne Rücksicht auf exakte Normwerte nach Zweckmäßigkeit für die zeichneri-sche Darstellung festlegen. Selektieren Sie anschließend die beiden Kanten, wie in Bild 3.5 dargestellt und schließen Sie mit OK ab. 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 und gibt Ihnen damit den Hinweis auf die Gewindedefinition.

Abb. 3.4: Property Manager Gewindedarstellung

Abb. 3.6: Feature Manager Zuganker Abb. 3.5: Kantenauswahl für Gewinde

32 3 Konstruktionsbeispiel – Einzelteile

Wenn Sie Wert darauf legen, können Sie die Darstellungsart der Gewinde über die Verän-derung der Optionen (alternativ: Extras Optionen) anschaulicher gestalten. In der Registerkarte Dokumenteigenschaften wählen Sie zunächst im linken Fenster Beschrif-tungsanzeige und aktivieren dann das Kontrollkästchen bei Schattierte Gewindedarstel-lungen (Abb. 3.7).

Wenn Sie die Änderung mit OK abschließen, sehen Sie die entsprechende schattierte Gewin-dedarstellung. Nach wie vor ist jedoch in SolidWorks keine wirkliche Gewinderille modelliert, sondern im Gewindebereich ist lediglich eine entsprechende Textur angebracht, die den Eindruck einer Ge-winderille vermittelt (Zoomen Sie sich einfach mal den entsprechenden Bildausschnitt). Zu guter Letzt verändern Sie noch die Farbe Ih-res Zugankers, indem Sie im Featurebaum den Volumenkörper1 mit der rechten Maustaste aus-wählen. Im Kontextmenü wählen Sie Erschei-nungsbild Farbe und ordnen dem Volumen-körper z. B. die Farbe blau zu. Zum Abschluss speichern Sie das Teil unter dem Namen Zuganker in einem neuen Ver-zeichnis Zylinder, in dem alle Teile für unser durchgängiges Beispiel abgelegt werden sol-len.

Abb. 3.7: Ändern der Beschriftungsanzeige

Abb. 3.8: Schattierte Gewinde-darstellung

3.3 Zylinderrohr 33

3.3 Zylinderrohr

34 3 Konstruktionsbeispiel – Einzelteile

Das zweite Teil, das Zylinderrohr, ist noch einfacher zu modellieren. Öffnen Sie zunächst ein neues Teil. Erzeugen Sie wieder als Basis-feature einen Linear ausgetragenen Aufsatz

(alternativ: Einfügen Aufsatz/Basis Linear ausgetragener Aufsatz). Als Skiz-

zierebene wählen Sie die Ebene vorne.

In der Ebene skizzieren Sie zwei Kreise mit dem Ursprung als Mittelpunkt. Anschlie-ßend 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 Voreinstel-lungen Von Skizzierebene und Richtung 1 Blind unverändert. Als Wert für die Tiefe der Austragung tragen Sie 152.5 mm ein und

schließen Sie das Austragen mit ab.

Sie bekommen nun wieder den erzeugten Vo-lumenkörper in trimetrischer Darstellung bild-schirmfüllend dargestellt. Eine weitere Detail-lierung ist bei dem Zylinderrohr nicht erforder-lich. Verändern Sie noch die Farbe Ihres Zylinder-rohrs, indem Sie im Featurebaum den Volu-menkörper1 mit der rechten Maustaste aus-wählen. Im Kontextmenü wählen Sie Erschei-nungsbild Farbe und ordnen dem Volu-menkörper z.B. auch die Farbe blau zu. Zum Abschluss speichern Sie das Teil unter dem Namen Zylinderrohr in dem Verzeichnis Zylinder.

Abb. 3.9: Skizze für Zylinderrohr

Abb. 3.10: Property Manager Linear austragen

3.4 Stangenmutter 35

3.4 Stangenmutter

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: Ein-fügen 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 Vorein-stellungen 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 ab.

Sie bekommen nun den erzeugten Volumenkörper in trimetrischer Darstellung bildschirm-füllend dargestellt. Diese Darstellung können Sie gut für die weitere Detaillierung nutzen. Im nächsten Schritt sollen nun die seitlichen Schlüsselflächen durch Anwenden des Fea-tures Linear ausgetragener Schnitt erzeugt werden. Zunächst erstellen Sie die Skizze, die wir für das Wegschneiden der Schlüsselflächen nutzen wollen. Schalten Sie den Befehls-

manager 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

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, an-dernfalls 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 Einstellun-gen und beenden das Feature mit OK.

Abb. 3.11: Skizze für Schlüsselflächen

3.4 Stangenmutter 37

Wir wollen nun noch den Bohrungs-assistenten nutzen, um die Gewinde-bohrung zu erzeugen. Wählen Sie

dazu Bohrungsassistent (alter-nativ: Einfügen Features Boh-rung 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 Stangen-mutter sind sie genau pas-send)

Betätigen Sie dann die Schaltfläche Weiter >.

Abb. 3.12: Linear ausgetragener Schnitt

ausgewählte Skizzenbereiche

Abb. 3.13: Bohrungsdefinition

38 3 Konstruktionsbeispiel – Einzelteile

Sie werden nun aufgefordert, Be-zugspunkte für die Platzierung einer oder mehrerer Bohrungen des defi-nierten Typs zu setzen. Die einfachste Möglichkeit, die Sie nutzen können, ist das Aktivieren der Funktion Schnelles Fangen im Be-

fehlsmanager .

In der aufschwingenden Auswahlliste wählen Sie die Option Kreismittelpunktfangfunk-tion aus und selektieren Sie den Begrenzungskreis der vorderen Deckfläche, in die die Boh-rung eingebracht werden soll. Anschließend betätigen Sie in dem Fenster Bohrungsplat-zierung die Schaltfläche Fertig stellen.

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 Volu-menkörper1 mit der rechten Maustaste auswählen. Im Kontextmenü wählen Sie Erschei-nungsbild Farbe und ordnen dem Volumenkörper z.B. die Farbe grün zu. Zum Abschluss speichern Sie das Teil unter dem Namen Stangenmutter in dem Verzeich-nis Zylinder.

Abb. 3.15: Bohrungsvorschau und fertige Bohrung

Abb. 3.14: Bezugspunkte platzieren