Cad Praktikum

CAD-Technik

Einfhrung in das CAD-System CATIA V5

Institut fr C-Techniken Dipl.-Ing. Werner Meyer

Inhalt 1 Einfhrung............................................................................................... 1-11.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 Solid Modelling und seine Vorzge .............................................................................. 1-2 CAD-2D-Systeme ........................................................................................................... 1-3 CAD-3D-Systeme ........................................................................................................... 1-3 Abbildungsmglichkeiten geometrischer Objekte am Bildschirm ........................... 1-4 Die verschiedenen dreidimensionalen Modelle ........................................................... 1-5 Konstruktionselemente und Arbeitstechniken............................................................ 1-7Eltern Kind Beziehungen zwischen den Elementen ........................................................................1-8

1.6.1

2 Grundlagen.............................................................................................. 2-1 3 Arbeitsumgebung und Bedienung ........................................................... 3-13.1 Das Bildschirmlayout .................................................................................................... 3-1 3.2 Mausbedienung .............................................................................................................. 3-2 3.3 Arbeiten mit Dialogfenstern ......................................................................................... 3-3

4 3D-Modellierung...................................................................................... 4-14.1 Bauteilmodellierung (Part design) ............................................................................... 4-14.1.1 Der Skizziere.....................................................................................................................................................4-24.1.1.1 Geometieerstellung........................................................................................................................................ 4-3 4.1.1.1.1 Profile................................................................................................................................................... 4-5 4.1.1.2 Tools (Toolleiste, Werkzeugeinstellungen).................................................................................................. 4-9 4.1.1.3 2D Tools Toolbar (2D Werkzeugleiste)...................................................................................................... 4-10 4.1.1.4 Operationen.................................................................................................................................................. 4-11 4.1.1.5 Einfgen von Bedingungen......................................................................................................................... 4-14 4.1.1.6 Positionierung von Skizzen......................................................................................................................... 4-19 4.1.1.7 Eltern-Kind-Beziehungen........................................................................................................................... 4-20

4.1.2

Erzeugen von Volumenkrpern................................................................................................................ 4-21Komponenten fr Skizzen........................................................................................................................... 4-23 Aufbereitungskomponenten........................................................................................................................ 4-26 Boolesche Operationen................................................................................................................................ 4-30 Bedingungen................................................................................................................................................. 4-32 Analyse.......................................................................................................................................................... 4-33 Komponenten fr Flchen .......................................................................................................................... 4-34 Transformationskomponenten................................................................................................................... 4-35

4.1.2.1 4.1.2.2 4.1.2.3 4.1.2.4 4.1.2.5 4.1.2.6 4.1.2.7

4.2 Baugruppenmodellierung (Assenby design) .............................................................. 4-384.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 4.2.5 Produktstruktur bearbeiten ...................................................................................................................... 4-40 Aktualisieren.................................................................................................................................................. 4-41 Messen.............................................................................................................................................................. 4-42 Bewegen ........................................................................................................................................................... 4-42 Bedingungen................................................................................................................................................... 4-44

5 2D-Zeichnungsableitung (Drawings)....................................................... 5-15.1 Grundlagen Technisches Zeichnen.............................................................................. 5-1 5.2 2D-Workbench von CATIA V5 .................................................................................... 5-15.2.1 5.2.2 5.2.3 5.2.4 5.2.5 Aufrufen der 2D-Zeichnungsumgebung....................................................................................................5-1 Aufrufen einer Standard-Zeichnungsvorlage mit FH-Schrifftfeld....................................................5-3 Die Benutzeroberflche..................................................................................................................................5-4 Eine Vorderansicht erzeugen .......................................................................................................................5-7 Projizierte Ansichten erzeugen ....................................................................................................................5-8

5.2.6 5.2.7 5.2.8

Einen abgesetzten Schnitt/3D-Schnitt erzeugen ......................................................................................5-8Ausschalten des Schnittes bei einzelnen Bauteilen ................................................................................... 5-10

5.2.6.1

Eine aufgebrochene Ansicht erzeugen .................................................................................................... 5-10 Drucken aus CATIA .......................................................................................................................................5-1

6 Einstellungen ........................................................................................... 6-0 7 Wechseln der Workbenches..................................................................... 7-1

Abildungsverzeichnis

Abbildung 1-1:Der Konstruktionsprozess ................................................................................... 1-1 Abbildung 1-2 : Mehrdeutige Darstellung eines einfachen 3D-Modells .................................... 1-4 Abbildung 1-3: 3D-Modelltechniken........................................................................................... 1-6 Abbildung 1-4 : Volumenmodell abstrahiert ............................................................................... 1-7 Abbildung 1-5 :Beziehungen innerhalb eines Bauteils ............................................................... 1-8 Abbildung 1-6 :Beziehungen innerhalb einer Baugruppe ........................................................... 1-9 Abbildung 3-1 Arbeitsumgebung des Systems CATIA V5 ........................................................... 3-1 Abbildung 3-2 Mausbedienung in Fenstern ................................................................................ 3-3 Abbildung 4-1 Skizzen und Funktionen....................................................................................... 4-3 Abbildung 4-2 Vollstndig bestimmte Skizze ............................................................................ 4-14 Abbildung 4-3 Symbolleiste Bedingungen................................................................................. 4-17 Abbildung 4-4 Bedingungsdialogfenster ................................................................................... 4-18 Abbildung 4-5 Positionierung einer Bohrung ........................................................................... 4-19 Abbildung 4-6 Eltern-Kind-Beziehungen .................................................................................. 4-20 Abbildung 4-7 Part Workbench................................................................................................ 4-21 Abbildung 4-8 Komponenten fr Skizzen .................................................................................. 4-22 Abbildung 4-9 Baugruppen-Workbenchleisten ......................................................................... 4-38 Abbildung 5-1 Catia-Standard-Blatt........................................................................................... 5-2 Abbildung 5-2 FH-Zeichnungsvorlage A4H............................................................................... 5-3 Abbildung 5-3 Geteilter CATIA-Bildschirm ................................................................................ 5-7

TabellenverzeichnisTabelle 2-1 ndern der Ansicht mit der Maus............................................................................. 3-2 Tabelle 3-1 Bedingungsfarben..................................................................................................... 4-4 Tabelle 3-2 Skizzenelementfarben ............................................................................................... 4-4 Tabelle 3-3 Geometrische Bedingungen ................................................................................... 4-15 Tabelle 3-4 Bemaungsbedingungen ........................................................................................ 4-16 Tabelle 3-5 Bedingungsdarstellung ........................................................................................... 4-17

Einfhrung

1 EinfhrungIn den 80er bis Mitte der 90er Jahre wurde der CAD-Markt und damit der Konstruktionsprozess von CAD-2D-Systemen beherrscht. Damit zog zwar der Rechner in die Konstruktionsbros ein, konnte jedoch die Wirtschaftlichkeit der Produktentwicklung bis hin zur Fertigung noch nicht in dem Mae seiner tatschlichen Fhigkeiten erhhen. Dazu bedurfte es einer Weiterentwicklung der Software in Richtung Solid Modelling (Volumen bzw. 3D-Modellierung) und damit der einzigen CAD-Technologie, mit der ein Produkt bzw. Bauteil eindeutig und vollstndig beschrieben werden kann.

Im Konstruktionsproze nimmt das Volumenmodell eine entscheidende Rolle ein. Der virtueller Prototyp dient als aussagefhige Entscheidungshilfe in jeder Entwicklungs- und Konstruktionsphase. Er enthlt den kompletten Datenbestand fr Konstruktion und Fertigung. Die auf das Modell zugreifenden und am Produktentwicklungsprozess beteiligten Bereiche (z.B. Berechnung) benutzen denselben Datenbestand, so dass keine mehrfache Datenhaltung erforderlich ist. Das fhrt zu reduzierter Fehrleranflligkeit.

Abbildung 1-1:Der Konstruktionsprozess

Prof. A. Weisgerber

1-1

Einfhrung

1.1

Solid Modelling und seine Vorzge

-

Erhhung der Produktivitt Erhhung der Produktqualitt Schnelleres Reagieren auf den sich schnell verndernden Markt Frhes Eingehen auf Kundenwnsche Gnstigeres Kosten-/Nutzen-Verhltnis Berechnungen und Optimierungen direkt am Modell Simulationen am Rechner einschlielich Kollisionsprfungen Parallele Produktentstehungsprozesse Simultaneous bzw. Concurrent Engineering Mehrere Teams bearbeiten gleichzeitig an verschiedenen Orten und in verschiedenen Prozessen die Produktentwicklung bis zur Fertigung Schnelles Analysieren verschiedener alternativer Lsungen auf ihre Eignung hin Zusammenfassend: Solid Modelling ist die Voraussetzung, um qualitativ hochwertige Produkte zu mglichst niedrigen Kosten schnell am Markt einzufhren. Ein wesentliches Basis-Werkzeug des Ingenieurs.

Prof. A. Weisgerber

1-2

Einfhrung

1.2

CAD-2D-Systeme

(noch am Markt und im Einsatz) sind gekennzeichnet durch

-

Zeichnungserstellung (rechnerinternes 2D-Modell) Verarbeitung von Geometriedaten Ergnzt durch weitere Informationen (Attribute) wie Texte und Symbole fr Stcklisten, NC-Bearbeitung und weitere Informationen an die Werkstatt fr die Fertigung. Verantwortlich fr die Eindeutigkeit der Informa tionen ist der CADKonstrukteur selbst.

1.3

CAD-3D-Systeme

sind gekennzeichnet durch:

Modellerstellung (realittsnahe Abbildung im Rechner) Charakteristika: Durchgngigkeit der Informationen und Widerspruchsfreiheit zwischen den Ansichten und bei Schnittdarstellungen (2D-Darstellung) erst durch 3D-Systeme gesichert. Beschreibung der Objekte (Bauteile) rumlich entsprechend der Wirklichkeit mit der Mglichkeit der Berechnung, Simulation (z.B. Kollisionsprfung) und Zeichnungsableitung (2D) am Rechner. Untersttzung des Konstrukteurs durch die Mglichkeit der Variantenkonstruktion. Mae und geometrische Formen lassen sich beliebig verndern, solange keine Widersprche auftreten. Auch nicht-geometrische Daten (z.B. Formelwerte) lassen sich als Parameter verwenden als Integration von Berechnung und Entwicklung.

-

-

Prof. A. Weisgerber

1-3

Einfhrung

-

Beziehungen zwischen Einzelteilen, Baugruppen, Baureihen und ihren Varianten werden erfasst und im Datenmodell abgebildet. Die Parameter, die fr die Erfllung der Aufgaben und Funktionen herangezogen werden, mssen vor der Modellbildung geklrt werden. Vorgehensweise in der Reihenfolge Grobgestaltung Feingestaltung.

Werkzeuge moderner 3D-Systeme zur vollstndigen Produktbeschreibung knnen sein: Teilefamilien, Wiederholteilbibliotheken Feature-Technologie (Rundung, Bohrung, Nut, Schale ...) Systemeigene Makro- bzw. Interpretersprache zur Automatisierung von Modellierungsablufen Programmierschnittstellen zur Programmierung von Modellierungsablufen mit modernen Programmierwerkzeugen, wie z.B. C++.

1.4

Abbildungsmglichkeiten geometrischer Objekte am Bildschirm

-

Drahtmodelldarstellung Smtliche in der rechnerinternen Datenstruktur stehenden Linien und Kurven der Objekte werden dargestellt. Darstellung nicht eindeutig, jedoch fr bestimmte Zwecke informativ.

Abbildung 1-2 : Mehrdeutige Darstellung eines einfachen 3D-Modells Prof. A. Weisgerber 1-4

Einfhrung

-

Liniendarstellung Drahtmodell mit ausgeblendeten verdeckten Kanten (evtl. auch besonders gekennzeichnet).

-

Flchendarstellung Smtliche sichtbaren Flchen werden dargestellt.

-

Schattierte Darstellung Flchendarstellung, bei der die Farbintensitt in Abhngigkeit von Blickrichtung und definierter Lichtquelle beeinflut wird.

1.5

Die verschiedenen dreidimensionalen Modelle

-

Drahtmodell (Kantenmodell) Kantenorientierte Modelle beinhalten lediglich Konturen und Punkte der beschriebenen Objekte. Beliebige rumliche Ansichten der Bauteile sind mglich, jedoch ist die grafische Darstellung nicht eindeutig. Automatisierte Schnittdarstellungen sind nicht mglich. Geringer Informationsgehalt.

-

Flchenmodell Die Struktur flchenorientierter Modelle ist in der Reihenfolge Flchen Konturen Punkte aufgebaut. Grafische Darstellungen sind eindeutig, jedoch lassen Schnittdarstellungen nur Schnittlinien und keine automatischen Schraffuren zu. Abwicklungen aller Art sind mglich.

Prof. A. Weisgerber

1-5

Einfhrung

-

Volumenmodell Modelle werden in einer Volumen Flchen Konturen Punkte Struktur abgelegt (s. Abbildung). Vollstndige geom. Beschreibung der Bauteile bzw. Baugruppen mglich. Vollstndige Schnittdarstellungen mit automatischer Schraffur mglich. Beschreibung der Bauteile mit Hilfe von Grund-Volumenelementen, positiv oder negativ miteinander verknpft, sind mglich. Der Informationsgehalt dieser Modelle gestattet die Ankopplung aller der Konstruktion nachgeschalteten Aufgaben (Simulation, Berechnung, Fertigung, Montage).

Abbildung 1-3: 3D-Modelltechniken

Prof. A. Weisgerber

1-6

Einfhrung

Abbildung 1-4 : Volumenmodell abstrahiert

1.6

Konstruktionselemente und Arbeitstechniken

-

Aufbau der 3D-Modelle schrittweise durch Konstruktionselemente, wie

-

Bezugselemente (Achsen, Bezugsebenen, Koordinatensysteme)

-

Flchen, Krper, Konstruktionsfeature, Kosmetische Elemente (z.B. Gewinde)

Prof. A. Weisgerber

1-7

Einfhrung

-

Konstruktionsschritte mssen bezglich eines davor erzeugten Konstruktionselementes referenziert werden

1.6.1 Eltern Kind Beziehungen zwischen den Elementen

Abbildung 1-5 :Beziehungen innerhalb eines Bauteils

Prof. A. Weisgerber

1-8

Einfhrung

Abbildung 1-6 :Beziehungen innerhalb einer Baugruppe

-

Zweckmig: Beginn mit einem oder mehreren Bezugselementen

Sie besitzen keine physikalischen Eigenschaften, helfen jedoch bei der Festlegung notwendiger Skizzierebenen sowie bei der Orientierung und Positionierung der Bauteile. Es lassen sich jederzeit weitere Bezugselemente erzeugen, als Kinder der Elemente, zu denen sie referenziert werden.

-

Die Eltern-Kind-Beziehungen werden schon bei Bezugselementen deutlich.

Bei drei Bezugsebenen entstehen drei aufeinander senkrecht stehende Achsen. Eine Achse ist Kind von zwei Ebenen als Eltern. Sie selbst hat noch keine Kinder. Wird ein Kreisquerschnitt entlang dieser Achse zu einem Zylinder verschoben, so ist dieser Kind zu der Achse und der senkrechten Ebene.

Prof. A. Weisgerber

1-9

Einfhrung Als Arbeitstechnik wird hufig eine querschnittsorientierte Modellierung verwendet. Dabei mssen ein oder mehrere Schnitte und entsprechende rumliche Orientierungen und Ausprgungen festgelegt werden.

-

Fr die so entstehenden Profil-, Rotations- und Verbundkrper gelten folgende Arbeitsschritte:

-

Festlegen der speziellen Modellierungsoption

-

Festlegen der Skizzier- bzw. Arbeitsebene

-

Skizzieren der erforderlichen Querschnitte

-

Festlegen der rumlichen Ausprgung

-

Generieren des 3D-Modells.

-

Die Schritte fr die Erzeugung von Querschnitten sind:

-

Skizzieren des Querschnitts

-

fehlende Mae anbringen sowie Festlegen besonderer geometrischer Eigenschaften (Constraints, Zwangsbedingungen, s. Kapitel Constraints), wie horizontal, tangential, rechtwinklig,...

-

Neuaufbau (Regenerieren) des Querschnittmodells

Prof. A. Weisgerber

ndern der Mae auf die gewnschte Form Regenerieren 1-10

Grundlagen

2 Grundlagen2.1 Historie von CATIA Dassault Systmes, Tochtergesellschaft von Dassault Aircraft, Frankreich Start der Entwicklungen von CATIA als professionelles 3D-CAD/CAMSystem Schwerpunkt: Flchenmodellierung (Bzier) (auf der Grundlage vorhandener Flchenprogramme) Lizenz-Vereinbarung mit IBM erste (Test-)Installationen in Deutschland. Zu den ersten Interessenten gehrten: 1. 6. 82 BMW MBB (heute in DASA aufgegangen) Daimler-Benz

Hersteller:

1977

1981

Abschlu Mietvertrag zwischen Daimler-Benz und Dassault (Daimler-Benz war einer der wenigen Direktlizenznehmer) erster Einsatz bei Daimler-Benz fr Problemlsungen (Schulungen, Beginn eigener Schnittstellenentwicklungen) 200 Software-Entwickler bei Dassault Systmes fr Entwicklung von CATIA eingesetzt. Aktuelle Version: V2R2. lauffhig ausschlielich auf IBM-Hardware (Grorechner) und MVS bzw. VM. 1986 Entscheidung von Daimler-Benz fr CATIA als strategisches CAD-System (neben SYRKO) Beginn systematischer Schulungen Datenaustausch mit SYRKO ber DB-Format/VDAFS Einsatz im technischen Rechenzentrum Untertrkheim: mehrere IBM 3090 (Grorechner) Betriebssystem MVS/XA graphischer Arbeitsplatz IBM 5080 mit beschrnkter lokaler Intelligenz fr:-

1983

1985

rumliches Drehen dynamische Manipulationen 2-1

Dipl.- Ing. W. Meyer

Grundlagen-

Behandlung verdeckte Kanten Shading 1988 CATIA V3R1 kommt auf den Markt. Wichtiger Fortschritt: entscheidende Schnittstellenverbesserungen fr Erstellung eigener ADD-ON-Software (GII) Wegfall noch bestehender Beschrnkungen in Modell- und Elementgren (Modell-Overlays)

bis 1990 CATIA entwickelt sich zum Marktfhrer im Bereich High- Level CAD (vor allem 3D) in den Branchen Automobilindustrie Luft- und Raumfahrt Maschinenbau entspr. Zuliefer(gro)industrie (Bosch, Hella, Brose, Mahle, Kolbenschmidt, Vereinigte Glaswerke, ...)

(produktiv) weiterhin ausschlielich lauffhig auf IBM-Grorechner. aktuelle Version V3R2. Schwerpunkt: Flchenmodellierung (weiterhin eher schwach: Volumenmodellierung). zunehmend allerdings auch im Bereich 2D eingesetzt. vielfltige zustzliche Module:-

Kinematik-Simulation NC-Bearbeitung Robotic-Simulation Piping (Rohrleitungsbau) Schematics (E-CAD: Verkabelung, Stromlaufplne) Building Design (Architekturmodul) CATSHIP (Schiffbau) FEM-Modul LIBRARY (Bibliotheksfunktionen) IUA, CATGEO, CATMSP, GII (unterschiedliche Programmschnittstellen fr eigene Funktionserweiterungen)

1989

Revolution bei IBM: Unix-Derivat AIX kommt auf den Markt 2-2


Grundlagen CATIA (theoretisch) lauffhig am IBM-Workstation 6150 1991 IBM bringt Workstation RS/6000 auf den Markt CATIA beginnt, mit den AIX-Versionen in der Zulieferindustrie, Mittelstand, Ingenieurbros in groem Stil Fu zu fassen. lauffhig auf IBM/MVS, IBM/VM, IBM/AIX, aber nicht auf anderen Workstations 1992 - 1994 CATIA gert stark unter Druck: zunehmende Unzufriedenheit bei den klassischen Grokunden schleppende Weiterentwicklung (V4R1 wird nicht fertig bzw. ist zunchst funktional unbefriedigend und nicht stabil) neue Systeme kommen auf den Markt (vor allem: Pro/ENGINEER) 1995 CATIA V4R1 wird bei ersten Firmen produktiv eingesetzt: wichtige funktionale Fortschritte: entscheidend erweiterte Solidfunktionen (exakte Solids) erheblich mehr Komfort bei Flchenkonstruktion (FORMTOOL) Parametrik auch im 3D Lauffhigkeit auf IBM-fremden Plattformen: HP, Sun, SGI

CATIA erlebt eine Renaissance und ist mit groem Abstand (noch vor Pro/Engineer) das wichtigste System am High- End-Markt. Mitarbeiter bei Dassault Systmes: weit ber 1.000 Anwender weltweit: ber 100.000 Original-CATIA-Module: ber 50, in 6 Anwendungspaketen zusammengefat: Software-ADD-Ons von Fremdanbietern: jede Menge 1999 Freigabe der vllig neu entwickelten Architektur CATIA V5 Damit wird auch CATIA erstmals lauffhig unter Windows NT CATIA V4 wird aber parallel noch einige Zeit weiter entwickelt 2001 Vorbereitung des produktiven Einsatzes von CATIA V5 in zahlreichen Grounternehmen (vor allem Luft- und Raumfahrtindustrie, Automobilindustrie) im Rahmen von Pilotprojekten. Mit flchendeckendem Einsatz ist etwa 2003-2004 zu rechnen. Produktiv eingesetzt wird CATIA V5 zur Zeit vor allem bei Dipl.- Ing. W. Meyer 2-3

Grundlagen Neukunden. Technische Voraussetzungen fr eine gut ausgestattete CATIA-V4- bzw. V5-Konfiguration: 2 Gigabyte Plattenplatz fr Betriebssystem und CATIA empfohlener Hauptspeicher fr Volumenkonstruktion: 256 MB (besser: 512 MB oder mehr) Kosten fr einen (3D-)Arbeitsplatz (Soft- und Hardware): ab 30.000 DM 2.2 CATIA V5

CATIA V5 ist ein 3D-CAD-System, das die parametrische Modellierung mit der Anwendung von Formelementen verknpft und daher als Hybrid-Modellierer bezeichnet wird. Die Verknpfung besteht darin, dass jedes Formelement bereits vordefinierte Parameter besitzt, die jederzeit vernderbar sind und fr die auch Variablen oder mathematische Formeln eingesetzt werden knnen. ber Variablen und Formeln ist auch die Definition von Abhngigkeiten zu Maen anderer Formelemente mglich. Dadurch knnen Konstruktionsanforderungen und Konstruktionswissen bei der Modellierung direkt in das Modell eingebunden werden. CATIA besitzt fr jede Art von Daten, die in CATIA erzeugt werden, eine spezifische Dokumentenart und eine zu dieser Datenart gehrige Arbeitsumgebung (Workbench), die sich automatisch anpasst, wenn eine artspezifische Bearbeitung durchgefhrt werden soll. So knnen mit CATIA Bauteile (Parts), Baugruppen (Products), Analysen (FEM), DMU-Modelle, Zeichnungen (Drawings) und vieles mehr generiert werden. Der Schwerpunkt dieses Praktikums liegt in dem dreidimensionalen Modellieren von Bauteilen und Baugruppen. Die Daten der einzelnen Dokumentenarten beziehen sich i.d.R. auf eine gemeinsame Datenbasis. Das bedeutet, dass nderungen an einem Modell, die in einer Arbeitumgebung vorgenommen werden, sich automatisch auch in allen anderen Modulen auswirken, wenn dies vorher festgelegt wird. Ein Beispiel dafr ist die bidirektionale Assoziativitt zwischen dem 3D-Modell und der daraus abgeleiteten 2D-Zeichnung. Wird nach dem Ableiten der Zeichnung das Modell gendert, so ndert sich auch die Zeichnung entsprechend. Umgekehrt wirken sich nderungen in der Zeichnung auch auf das der Zeichnung zugrundeliegende 3D-Modell aus.


2-4

Arbeitsumgebung und Bedienung

3 Arbeitsumgebung und Bedienung3.1 Das Bildschirmlayout

Abbildung 3-1 Arbeitsumgebung des Systems CATIA V5

Die Arbeitsumgebung des Systems besteht aus folgenden Elementen: Menleiste mit Pulldown-Mens zum Zugriff auf die Funktionen von CATIA Umgebungsdialogsymbol zum Umschalten der Arbeitsumgebung (Workbench) Dateifenster mit allen Modellspezifikationen (3D, Strukturbaum) und Workbenchabhngigen Hilfsmitteln der aktuellen Datenart Modellbereich (Geometriebereich) zur Modellierung Kompass zur nderung der Ansicht, Verschieben von Objekten und anderem Koordinatensystem mit seiner Ausrichtung bezglich der aktuellen Ansicht Dipl.- Ing. W. Meyer 3-1

Arbeitsumgebung und Bedienung 3 Hauptebenen der Bauteil-Workbench Spezifikationsbaum zur Prsentation der Modellstruktur bis zu den kleinsten Elementen (Punkten und Linien) Dialogfensterschalter zum Ein- und Ausblenden von Dialogfenstern ohne diese zu schlieen Symbolleisten der aktuellen Workbench Ansichtssymbolleiste zum Manipulieren der Datenprsentation (Schattieren, Vergrern, usw.) Standardsymbolleiste fr die gngigsten Aktionen Statuszeile mit Anweisungen zur Vorgehensweise bzw. Eingabeaufforderungen Anmerkung: Da alle Leisten frei positionierbar sind, mssen sie sich nicht an den hier zu abgebildet Stellen befinden oder sie sind evtl. ausgeblendet. 3.2 Mausbedienung Generell werden mit der linken Maustaste Menpunkte gewhlt und Objekte selektiert. Selektierte Objekte werden von CATIA farblich (Basiseinstellung: orange) markiert. Die aktuellen Farbeinstellungen sind im Men TOOLS/Optionen, Allgemein, Karteikarte Darstellung zu finden. Der Mentext wird grau statt schwarz dargestellt, wenn eine Funktion gesperrt ist. Die rechte Maustaste dient bei Objekten des Modells und Spezifikationsbaumes zum Aufruf eines objektspezifischen Kontextmens. Dieses Kontextmen verhlt sich wie die Menleiste und bietet den direkten Zugriff auf allgemeine und objektspezifische Informationen und Einstellungen. Die Oberflche von CATIA V5 ist konform zur Windowsoberflche aufgebaut, so lt sich die Maus im allgemeinen wie gewohnt benutzen.

Ziel Schwenken (Pan) Rotieren

Was zu tun ist Ziehen bei gedrckter Zuerst die drcken und halten, dann die drcken und halten. Nun die Maus mit gedrckt gehaltenen Tasten bewegen. Zuerst die drcken und halten, dann die drcken und loslassen. Jetzt die Maus bei gedrckt gehaltener hoch oder runter bewegen. klicken (drcken und loslassen).

Zoomen (hinein/heraus)

Die Bildschirmanzeige auf einen spezifischen Die Punkt (Ort des Mauszeigers) zentrieren Tabelle 3-1 ndern der Ansicht mit der Maus


3-2

Arbeitsumgebung und Bedienung 3.3 Arbeiten mit Dialogfenstern

Werden neben dem Grafikfenster noch ein oder mehrere Dialogfenster auf dem Bildschirm dargestellt, so kann nur im aktivierten Fenster gearbeitet werden. Ein Fenster kann durch Anklicken aktiviert werden (Titelleiste wird farblich hervorgehoben). Nur im aktiven Fenster knnen Eingaben gettigt werden, Selektionen im Modellbereich sind weiterhin mglich.

Abbildung 3-2 Mausbedienung in Fenstern


3-3

3D-Modellierung

4 3D-ModellierungWie schon erwhnt besitzt CATIA fr jede Art von Daten eine eigene Dokumentenart. Beim ffnen einer bestimmten Dokumentenart startet CATIA sofort die zugehrige Workbench. CATIA speichert aber auch die individuellen Einstellungen des jeweiligen Benutzers, und da z.B. beim Modellieren von Teilen neben der Bauteil-Workbench auch die Flchen-Workbenches verwendbar sind, kann es sein, dass nicht die bentigte Workbench angezeigt wird. Die Workbench kann ber das Men START oder den Umgebungsdialog-Button (siehe Abbildung 3-1) gewechselt werden. Wesensmerkmal beim Arbeiten innerhalb der Workbenches ist das Selektieren und Ausfhren von Funktionen. Die Reihenfolge ist dem Benutzer freigestellt, d.h. er kann zuerst selektieren und anschlieend die Funktion aufrufen oder umgekehrt. Sind vor dem Funktionsaufruf zu viele oder im Kontext nicht verwendbare Elemente selektiert, so werden diese Elemente zurckgesetzt und CATIA fordert in der Statuszeile zur erneuten Selektion auf. Bei Problemen sollte die Statuszeile der erste Anhaltspunkt sein. Whrend einer Funktion knnen nur die im Kontext verwendbaren Elemente selektiert werden (Mauszeiger wechselt). Zum Selektieren mehrerer Elemente muss das erste normal selektiert werden und die folgenden bei gedrckt gehaltener [STRG]-Taste. Die Selektion kann am 3D-Modell oder im Spezifikationsbaum erfolgen. Beim Doppelklicken auf Elemente des Spezifikationsbaums wird das zugehrige Dialogfenster angezeigt oder z. B. bei Skizzen in die Skizzierer-Workbench gewechselt. Auf diese Weise kann jederzeit jedes Element direkt angesprochen und gendert werden. Der Spezifikationsbaum ist mit der Taste [F3] ein- und ausblendbar. 4.1 Bauteilmodellierung (Part design) Basis jeder Modellierung sind Skizzen, die mit Hilfe von Produktionsfunktionen und Features zur Erzeugung von Volumenkrpern benutzt werden. Skizzen knnen offene, geschlossene, geschachtelte oder auch mehrere Profile enthalten, die auf der Skizzierebene gezeichnet werden und mit Bedingungen in ihrer Form exakt bestimmbar sind. Die prinzipielle Vorgehensweise ist: 2D-Geometrie zeichnen (exakt oder skizziert) Bedingungen zur exakten Bestimmung der Form und Positionierung der Skizze in die Zeichnung einfgen Weitere Bearbeitung in der dritten Dimension mit Produktionsfunktionen oder Features


4-1

3D-Modellierung

4.1.1

Der Skizziere

ber das Men EINFGEN/ Skizzierer bzw. durch Anklicken des Skizzierersymbol wird eine Skizze erzeugt. Um in die Skizzierer-Workbench zu wechseln, muss jetzt eine Skizzenebene selektiert werden. Das knnen sein: eine der drei Hauptebenen die Flche eines Krpers eine Referenzebene Auf dieser Ebene wird mit den Skizzierfunktionen die grobe oder exakte Bauteilgeometrie gezeichnet. Zum Skizzieren von Linienzgen mit eingebundenen Bgen findet die Funktion Profil Verwendung. Daneben gibt es eine Vielzahl von fertigen Querschnitten, wie Rechtecke und Kreise. Aber auch einfache Linien und Punkte sind vorhanden. Mit den Profilen, Linien und anderen Funktionen sind alle gewnschten Geometrien direkt oder unter Benutzung der Funktionen Aufbrechen und Trimmen indirekt erzeugbar. Jede Skizze besitzt ein eigenes Koordinatesystem mit einer horizontalen H-Achse und einer vertikalen V-Achse. Bei Verwendung der Skizzenfunktionen verndert sich die sogenannte Toolleiste dynamisch und erlaubt die Eingabe von kartesischen oder polaren Koordinaten zur Bestimmung des nchsten Punktes innerhalb der Erzeugungslogik der jeweiligen Funktion. Die Toolleiste bietet bei einigen Funktionen spezielle Varianten der Funktion zum Ak tivieren an (Abbildung 4-1). CATIA bietet eine Vielzahl von Hilfsmittel, um die Profilerzeugung zu vereinfachen, z.B.: ein Gitternetz, dessen Rasterpunkte als Fang verwendbar sind die Mglichkeit, alle Zeichenelemente (auer der Achse) zu Konstruktionselementen zu machen, die keine Auswirkung auf die 3D-Geometrie haben das Beschneiden eines Bauteils auf der Skizzierebene zur besseren Visualisierung ohne Beeinflussung der 3D-Geometrie selbst, die automatische Erkennung von geometrischen Bedingungen beim Skizzieren, die durch blaue Symbole und Linien visualisiert und beim Klicken erzeugt werden


4-2

3D-Modellierung

Abbildung 4-1 Skizzen und Funktionen Smtliche Elemente sind mit Drag & Drop (Drcken der , Halten, Ziehen und Loslassen) in der Skizzierebene verschiebbar, jedoch nur insoweit die schon vorhandenen Bedingungen dies zulassen. 4.1.1.1 Geometieerstellung

Innerhalb der Skizzierer Workbench stehen folgende Symbolleisten zur Verfgung:

(Einfach mit der Maus anklicken!)


4-3

3D-Modellierung Anmerkungen: Die Basiseinstellungen (Gittereinstellungen, Autobedingungen, usw.) sind im Men Tools / Optionen, Teil, Karteikarte Sketcher zu finden. Um eine existierende Skizze zu verndern, muss diese im Spezifikationsbaum doppelt angeklickt werden. Das automatische Erkennen und Erzeugen von Bedingungen wird bei gedrckt gehaltener [SHIFT]-Taste deaktiviert. Wird die [STRG]-Taste gedrckt gehalten, dann wird die gerade erkannte Autobedingung verriegelt, d.h. der Skizzierer verhlt sich so als sei die Bedingung schon erzeugt.

Standardfarbbelegung der Skizzierer-WorkbenchBedingungen Aufgelst Unaufgelst berbestimmt Ungltige Geometrie Tabelle 4-1 Bedingungsfarben Skizzenelement: Aktuell Selektiert Geschtzt Fixiert Vollstndig bestimmt berbestimmt Tabelle 4-2 Skizzenelementfarben Elementfarbe: wei hervorgehoben (rot/wei) Gelb Grn Grn Violett Bedingungsfarbe hellgrn brunlich violett rotbraun

Skizzierer verlassen

Durch Bettigung dieser Funktion wird die Skizzierer-Workbench verlassen und man kehrt in die Workbench zurck, in der der Skizzierer (z.B.: ber die Menleiste Einfgen, Funktion Skizzierer; das Skizzierersymbol , usw.) aktiviert wurde.


4-4

3D-Modellierung4.1.1.1.1 Profile

Es kann auch die Menleiste benutzt werden (Einfgen / Profil ...). Achtung: Um einen Punkt zu bestimmen 1x mit der klicken.

In der Statusleiste (links unten) der Workbench werden die einzelnen Punkte mit ihren spezifischen Bezeichnungen und Erklrungen angefordert. Bei fast allen hier aufgefhrten Funktionen kann die Angabe der bentigten Punkte auch direkt in Koordinatenform erfolgen. Zu diesem Zweck erweitert sich die Toolleiste dynamisch, in Abhngigkeit des zu erzeugenden Elements und des aktuellen Punktes innerhalb der Elementerzeugungslogik. H/V-Koordinaten beziehen sich auf das lokale Koordinatensystem der aktuellen Skizze. Ferner sind oftmals neben den kartesischen auch polare Koordinatenangaben mglich. Profil: Erzeugen von Linienzgen mit eingebundenen Kreissegmenten. Profil funktioniert im Linienmodus wie die Funktion Linie. Der Endpunkt der Linie wird jedoch als Anfangspunkt fr eine neue Linie benutzt. Weiterhin ist es mglich durch die in der Toolleiste hinzugekommenen Funktionen, tangentiale oder in einem Winkel sich anschlieende Kreissegmente in das Profil einzufgen. Die gewnschte Art der Linienzugfhrung kann hierzu gewechselt werden. Toolleistenerweiterung (Optionen): Mit einer Linie fortfahren (ist standardmig aktiviert), d.h. nur den nchsten Punkt anklicken. Mit einem Tangentialbogen fortfahren, d.h. nur den Endpunkt anklicken, um den Bogen zu erzeugen. Mit einem Dreipunktbogen fortfahren, d.h. nur zwei weitere Punkte anklicken. Ist es das erste Element, dann mssen drei Punkte angeklickt werden. Anmerkung: Erzeugen eines geschlossenen Profils: Startpunkt als letztes anklicken. Erzeugen eines offenen Profils: Irgendwo in der Skizzenebene doppelklicken. Dipl.- Ing. W. Meyer 4-5

3D-Modellierung Rechteck: Das Rechteck wird durch zwei Punkte bestimmt. Die gedachte Verbindungsgerade der beiden Punkte ist immer eine der beiden Diagonalen innerhalb des Rechtecks. Ausgerichtetes Rechteck: Dieses Rechteck wird durch drei Punkte erzeugt. Der dritte Punkt kann nur orthogonal zu der durch die ersten beiden Punkte erzeugten Linie und auf Hhe des zweiten Punktes gesetzt werden. Parallelogramm: Das Parallelogramm wird analog zum Ausgerichteten Rechteck durch drei Punkte bestimmt, jedoch mit einem vollstndig frei positionierbaren dritten Punkt. Langlochprofil: Das Langlochprofil wird durch drei Punkte bestimmt. Die ersten beiden Punkte bestimmen durch ihre Lage die Ausrichtung des Langlochs und den Abstand der beiden Halbkreismittelpunkte an den Enden. Der dritte Punkt bestimmt den Radius der beiden Halbkreise und die Breite des Langlochs. Gekrmmtes Langlochprofil: Das Gekrmmte Langlochprofil wird durch vier Punkte bestimmt und hat ein Kreissegment als Krmmungsform. Der erste Punkt ist der Mittelpunkt des Konstruktionskreises, der fr die Krmmung verantwortlich ist. Der zweite Punkt bestimmt den Radius des Konstruktionskreises und somit die Krmmung des Langlochs selbst, ebenso den Anfangspunkt des Langlochs auf dem Konstruktionskreis und den Mittelpunkt eines der beiden Halbkreise des Langlochs. Der dritte Punkt bestimmt den Mittelpunkt des zweiten Halbkreises und somit die Bogenlnge des Langlochs. Der vierte Punkt bestimmt den Radius der beiden Halbkreise und die Breite des Langlochs. Anmerkung: Das Langloch unterscheidet sich je nachdem, ob der Mauszeiger fr den dritten Punkt gegen oder mit dem Uhrzeigersinn bewegt wird. Schlssellochprofil: Es wird durch vier Punkte bestimmt. Die ersten drei Punkte werden analog zum Langloch gesetzt. Der vierte Punkt bestimmt den Radius des groen Kreissegmentes am Schlssellochprofil. Sechseck: Nur zwei Punkte sind notwendig. Der erste Punkt ist der Mittelpunkt des Sechsecks. Der Zweite Punkt bestimmt den Abstand zwischen Mittelpunkt und den Seiten des Sechsecks. Dies entspricht dem Radius eines gedachten Kreises, der alle sechs Seiten innen tangiert . Kreis: Er wird durch zwei Punkte bestimmt. Der erste Punkt ist der Mittelpunkt und der zweite bestimmt den Radius des Kreises. Dreipunktkreis: Wie der Name es schon sagt, werden drei Punkte bentigt. Der so entstehende Kreis geht durch alle diese drei Punkte.


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3D-Modellierung

Kreis durch Koordinaten: Zwei Angaben sind erforderlich: die Mittelpunktskoordinaten (H,V) und der Radius des Kreises. Anmerkung: Ist z.B. ein Kreis selektiert und diese Funktion wird aufgerufen, dann sind die Mittelpunktskoordinaten relativ zum Mittelpunkt des zuvor selektierten Kreises anzugeben. Gleiches gilt auch bei Bgen, usw. D.h. durch eine geschickte Selektion ist der Mittelpunkt schon positioniert und nur noch der Radius festzulegen. Dreipunktbogen: Es werden drei Punkte bentigt. Der erste Punkt legt den Startpunkt des Bogens fest. Der zweite Punkt dient als Aufhngung durch die der Bogen gehen muss. Der dritte Punkt bestimmt den Endpunkt. Anmerkung: Bei diesem Bogen handelt sich immer um ein Kreissegment, d.h. es existiert ein Kreismittelpunkt. Bei einer spteren Manipulation sind nur die Start- und Endpunkte, sowie der Kreismittelpunkt verwendbar. Der zweite Punkt fllt als Manipulationsmglichkeit aus. Dreipunktbogen beginnend mit Begrenzungen: Drei Punkte werden bentigt. Dieser Bogen hat die gleichen Eigenschaften wie der Dreipunktbogen. Hier bestimmt jedoch der zweite Punkt das Ende des Kreissegments und der dritte Punkt den Radius und somit die Position des Mittelpunkt. Kurz: Anfang, Ende, Lnge und damit Form des Kreissegments. Bogen: Wird ebenfalls durch drei Punkte bestimmt: Mittelpunkt des Bezugskreises, Startpunkt des Kreissegmentes und somit die Festlegung des Radius des Bogens bzw. Kreissegmentes. Der dritte Punkt ist das Ende des Bogen und legt seine Lnge fest. Spline: Beliebige Anzahl von Aufhngepunkten, durch die die Spline gefhrt wird. Abschluss der Spline durch einen Doppelklick mit der . Ellipse: Sie wird durch drei Punkte bestimmt. Der erste Punkt bestimmt den Mittelpunkt der Ellipse. Der zweite Punkt legt die Lnge und Ausrichtung der erste Halbachse relativ zum ersten Punkt fest. Der dritte Punkt bestimmt die Form der Ellipse und legt die Lnge der zweiten Halbachse fest. Parabel durch Fokus: Das Parabelsegment wird ber vier Punkte definiert. Zuerst wird der Fokus festgelegt, mit dem zweiten Punkt der Scheitelpunkt. Die beiden folgenden Punkte bestimmen, welches Segment der Parabel als Linie erzeugt wird (Start/Endpunkt des Segmentes). Hyperbel durch Fokus: Das Hyperbelsegment wird ber fnf Punkte definiert: den Fokus, den Mittelpunkt, den Scheitelpunkt und analog zur Parabel, den Start- und Endpunkt des Hyperbelsegments.


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3D-Modellierung Linie: Zwei Punkte sind erforderlich. Start- und Endpunkt ergeben die Linie. Toolleistenerweiterung (Optione n): In der Toolleiste kann die

symmetrische

Linie

aktiviert

werden.

: Hier wird der Mittel- und Endpunkt bentigt, die gegenberliegende Seite wird automatisch erzeugt. Achse: Zwei Punkte sind erforderlich. Start- und Endpunkt ergeben die Achse. Anmerkung: Um z.B. eine Welle oder eine Nut in der Bauteil-Workbench zu erzeugen, wird eine Achse in der Skizze bentigt, damit die Skizze um diese Achse rotiert werden kann. Achsen knnen nicht als Konstruktionselement definiert werden. Sobald eine Form ein Kreis oder Kreissegment ist, besitzt es innerhalb der anderen Workbenches eine Achse, die gegebenenfalls selektiert werden kann. Punkt durch Anklicken: Es kann jeder beliebige Punkt angeklickt werden (spezifische Punkte von Elementen oder ein Punkt irgendwo in der Skizzenebene). Anmerkung: Werden erst zwei Punkte selektiert und anschlieend die Funktion Punkt durch Anklicken, dann wird ein Punkt in der Mitte einer gedachten Verbindungsgeraden zwischen den beiden Punkten erzeugt, also genau in der Mitte zwischen den beiden Punkten. Punkt durch Koordinaten: Zwei Angaben sind erforderlich: die Koordinaten relativ zum Koordinatensystem der Skizze (kartesisch oder polar). quidistante Punkte: Erzeugt eine vorgegebene Anzahl von Punkten mit gleichem Abstand entlang einer Fhrungslinie, von einem Startpunkt ausgehend. Anmerkung: Diese Funktion kann z.B. auf Linien bzw. Geradensegmenten, Kreisen und Kreissegmenten angewendet werden. Bei geschlossenen Kreisen mu erst ein Punkt angebracht werden, um einen Startpunkt zu erhalten. Auf Ellipsen, Parabel- und Hyperbelsegmenten oder Splines ist die Funktion nicht anwendbar.


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3D-Modellierung 4.1.1.2 Tools (Toolleiste, Werkzeugeinstellungen)

Dies sind die drei Hauptfunktionen der Toolleiste. Achtung: Die Toolleiste verndert sich dynamisch, in Abhngigkeit des zu erzeugenden Elementes und des aktuellen Punktes innerhalb der Elementerzeugungslogik. Es kann sich hierbei um Koordinateneingabefelder, neue Funktionen oder auch nur Funktionssymbole handeln, die der Grundfunktion entsprechen aber ein anderes Ergebnis liefern.

Z.B.:

,

,

. Diese zustzlichen Funktionen werden in der Hilfe der zugehrigen Grundfunktionen erlutert. An Punkt anlegen: Diese Funktion entspricht einem Rasterfang, es kann also nur ein Punkt des Gitternetzrasters oder der Punkt eines schon existierenden Elements selektiert werden. Dieses Verhalten ist sehr schn an den sich ndernden Koordinaten der Toolleist nachvollziehbar. So wird erreicht, da je nach Einstellung z.B. nur ganzzahlige Punktkoordinaten benutzt werden. Die Gittereinstellungen sind im Men Tools / Optionen, Teil, Karteikarte Sketcher zu finden. Konstruktions -/Standardelement: Jedes selektierte Element wird mit dieser Funktion zu einem Konstruktions- oder Standardelement gemacht (je nach aktuellem Typ). Konstruktionselemente haben eine gestrichelte Kontur. Sie dienen nur als Hilfselemente innerhalb der Skizze und sind wie jedes andere Element selektierbar. D.h. ihre Linienzge und Punkte knnen z.B. als Koordinatenfang oder Richtungsbezug benutzt werden. Konstruktionselemente haben jedoch keine Auswirkung auf Skizzenoperationen, z.B. innerhalb der Bauteil-Workbench. Eine Achse kann nicht zu einem Konstruktionselement gemacht werden, da sie ihrer Natur nach schon ein solches ist. Interne Bedingungen: Die im Men Tools / Optionen, Teil, Karteikarte Sketcher aktivierbaren Bedingungen, werden bei Erkennung automatisch whrend des Skizzierens erzeugt. Mit dieser Funktion kann die automatische Generierung dieser Bedingungen deaktiviert bzw. aktiviert werden (Ein-/Ausschalten). Dipl.- Ing. W. Meyer 4-9

3D-Modellierung 4.1.1.3 2D Tools Toolbar (2D Werkzeugleiste)

Es handelt sich hierbei um Hilfsmittel zum Messen und Visualisieren. Aktualisieren: Falls die aktuelle Bildschirmanzeige nicht auf dem neusten Stand ist, z.B. wenn eine Bedingung nicht aufgelst ist, dann ist mit dieser Funktion eine Aktualisierung des Modells/der Skizze durchfhrbar. Die Einstellung fr automatisches Aktualisieren befindet sich im Men Tools / Optionen, Allgemein, Karteikarte Allgemein. Ist die automatische Aktualisierung aktiviert, dann bleibt die Funktion Aktualisierung inaktiv. Teil durch Skizzierer-Ebene schneiden: Soll eine Skizze auf einer Flche/Ebene erzeugt werden, vor der sich im Skizziermodus noch Material befindet (z.B. eine Referenzebene mitten in einem Bauteil), so kann das vor der Skizzierebene befindliche Material durch diese Funktion entfernt werden. Dies hat keine Auswirkungen auf das Bauteil selbst und dient nur der besseren Visualisierung. Ferner werden so evtl. Bauteilkonturen sichtbar, die fr die Anbringung von Bedingungen erforderlich sind. Messen zwischen: Mit dieser Funktion ist das Messen zwischen zwei Elementen gemeint. Es sind zwei Elemente zu selektieren und sogleich werden umfangreiche numerische Informationen dargeboten, die die beiden Elemente betreffen (Abstand, Winkel, XYZ-Koordinaten, usw.). Messen Element: Messen eines Elementes liefert alle numerischen Informationen des betreffenden Elementes. Bei Linien: Lnge, Start- und Endpunktkoordinaten (XYZ).


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3D-Modellierung

4.1.1.4 Operationen

Diese Funktionen dienen zum Feingestalten und Manipulieren der Skizzenelemente (Ecken, Fasen, Zuschneiden, Bewegen, usw.). Achtung: Die Toolleiste verndert sich dynamisch, in Abhngigkeit des zu erzeugenden Elementes und des aktuellen Punktes innerhalb der Elementerzeugungslogik, was sehr hilfreich sein kann. Sind die internen Bedingungen in der Toolleiste aktiviert, dann werden bei einigen Funktionen automatisch ihre charakteristischen Bedingungen erzeugt. Ecke (Alle Elemente trimmen): Es werden verrundete Kanten bzw. Verbindungen erzeugt. Entweder werden zwei Elemente selektiert und mit einem Kreissegment verbunden, das tangential auf die getrimmten Elemente ausluft. D.h. selektieren und mit der Maus ziehen. Oder der gemeinsame Verbindungspunkt zweier Elemente wird direkt mit der angeklickt, gehalten und durch Ziehen mit der Maus auf den gewnschten Radius getrimmt. Bei beiden Vorgehensweisen werden die beiden selektierten Elemente auf die Verrundung zugeschnitten (getrimmt). Es ist auch mglich, vor dem Aufruf der Funktion mehrere solcher Verbindungspunkte zu selektieren und erst dann die Funktion Ecke aufzurufen. Nun kann in der erweiterten Toolleiste der Radius eingegeben werden. Die erste Ecke bekommt eine Radius-Bedingung zugewiesen, die anderen Ecken werden ber eine Funktion mit dem Radius der ersten Ecke verbunden, wenn die internen Bedingungen der Toolleiste aktiviert sind. D.h. eine nderung des ersten Radius ndert alle anderen auf den gleichen Wert. Toolleistenerweiterung (Optionen): Nur das als erstes selektierte Element wird auf die Verrundung zugeschnitten. Die Ecke wird nur eingefgt und keines der Elemente wird auf die Verrundung zugeschnitten. Fase (Alle Elemente trimmen): Es werden gerade Verbindungen zwischen zwei Elementen erzeugt. Wie bei der Ecke werden entweder zwei Elemente selektiert oder der Verbindungspunkt zweier Elemente. Klicken und ziehen der Maus ergibt die Fase, beide Elemente werden auf die Fase zugeschnitten. Toolleistenerweiterung (Optionen): Dipl.- Ing. W. Meyer 4-11

3D-Modellierung Nur das als erstes selektierte Element wird auf die Fase zugeschnitten. Die Fase wird nur eingefgt und keines der Elemente wird getrimmt. Trimmen (Alle Elemente trimmen): Das Zuschneiden oder Zusammenfhren von einem oder mehreren Elementen auf Schnittpunkte (existierende und gedachte) derselben. Durch entsprechende Positionierung des Mauszeigers in den Bereichen zwischen den selektierten Elementen wird das Ergebnis der Trimmung beeinflut. Toolleistenerweiterung (Optionen): Nur das als erstes selektierte Element wird zugeschnitten. Kreissegmente knnen zu einem Kreis geschlossen oder getrimmte Splines wieder hergestellt werden. Ein Element wird selektiert und auf die am nchsten gelegenen Schnittpunkte vom Selektionspunkt ausgehend zugeschnitten. Aufbrechen: Zerlegen von Elementen in zwei Elemente. Zuerst muss das aufzubrechende Element selektiert werden, dann wird der Aufbrechpunkt gewhlt. Der Aufbrechpunkt kann ein expliziter Punkt sein (extra erstellt, der Verbindungspunkt zweier Elemente, von einem anderen Skizzenelement). Liegt dieser Punkt nicht auf den selektierten Elementen, dann wird die Trennung dort erstellt, wo eine Verbindungsgerade orthogonal auf dem aufzubrechenden Element auftreffen wrde. Ferner ist es mglich, einfach das aufzubrechende Element an der gewnschten Stelle anzuklicken. Symmetrie: Spiegeln von Elementen. Eine Spiegelung von Elementen an einer Spiegelgeraden. Es knnen mehrere Elemente selektiert und gleichzeitig gespiegelt werde. Anmerkung: Sind die internen Bedingungen in der Toolleiste aktiviert, dann knnen in Abhngigkeit der eingestellten internen Bedingungen Spiegelungen erzeugt werden, die ber ihre Bedingungen alle nderungen am Original mitmachen. Verschieben: Nur Verschieben oder Verschieben mit einfacher/mehrfacher Duplikation. Es sind drei Schritte erforderlich: erstens die zu verschiebenden Elemente selektieren, den Startpunkt der Verschiebung festlegen und dann das Ma der Verschiebung (ber die Tastatur oder durch Bewegen der Maus) angeben. Die selektierten Elemente werden um ein bestimmtes Ma verschoben oder in der gewnschten Anzahl dupliziert und mit dem gewnschten Abstand zueinander eingefgt, hierbei bleibt das Original unverndert. Anmerkung: Im Duplikationsmodus wird nur die Geometrie dupliziert und keine Bedingungen (Dimensionen). Drehen: Nur Rotieren oder Rotieren mit einfacher/mehrfacher Duplikation. Diese Funktion ist in ihrer Handhabung identisch zur Verschiebung, es handelt sich jedoch um eine Rotation. Dipl.- Ing. W. Meyer 4-12

3D-Modellierung Mastab: Entspricht dem Skalieren von Elementen um einen festen Faktor. Es sind die zu skalierenden Elemente zu selektieren, der Mittelpunkt der Skalierung und der Skalierungsfaktor sind durch Selektion, Anklicken eines Punktes oder Eingabe ber die Tastatur festzulegen. Die Elemente werden sogleich um den festen Skalierungsfaktor vergrert bzw. verkleinert. Anmerkung: Es kann eine Duplizierung aktiviert werden, d.h. ein skaliertes Duplikat wird erstellt und das Original unberhrt gelassen. Offset: Erzeugen eines parallelen Duplikats. Mit Offset wird ein paralleles Duplikat des selektierten Elementes erzeugt (Positionieren z.B. durch Ziehen und Klicken mit der Maus). Anmerkung: Splines und Ellipsen sind nicht selektierbar! 3D-Element projizieren: Projiziert die selektierten Konturen von schon existierendem Material in die Skizzierebene. Bentigt man in der Skizzierebene Projektionen von Konturen des schon existierenden Materials, dann mssen diese nur selektiert und die Funktion aktiviert werden. Wird eine Flche des Materials selektiert, dann wird die gesamte Kontur projiziert. Anmerkung: Komplexe Konturen mit Splines und Ellipsen bereiten manchmal noch Probleme. Die projizierten Elemente sind an ihrer gelben Farbe zu erkennen. Sie knnen nicht bewegt, aber mit Fasen oder Rundungen versehen und auch getrimmt werden. 3D-Element schneiden: Berhrungsprofile oder Durchtrittskonturen von Materialien. Erzeugt Konturen von Material, das schon existiert und die Skizzierebene berhrt oder durch sie hindurch geht. Wird eine Flche selektiert, so entspricht dies der Schnittmenge. Alle Punkte, die Skizzierebene und Flche gemeinsam haben, werden auf die Skizzierebene projiziert. Es wird jedoch nur ein Linienzug erzeugt und keine Flche. Berhrt die Flche die Skizzierebene, dann wird ihre Auenkontur erstellt (geschlossenes Profil). Tritt das Material vollstndig durch die Skizzierebene, dann wird die Durchtrittskontur projiziert. Anmerkung: Komplexe Konturen mit Splines und Ellipsen bereiten manchmal noch Probleme. Die projizierten Elemente sind an ihrer gelben Farbe zu erkennen, sie knnen nicht bewegt, aber mit Fasen oder Rundungen versehen und auch getrimmt werden.


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3D-Modellierung

4.1.1.5 Einfgen von Bedingungen

Entspricht das Profil der gewnschten Form, dann ist es an der Zeit, fehlende geometrische und numerische Bedingungen zu generieren bis die Skizze vollstndig bestimmt ist. Ist eine Linie vollstndig bestimmt, wechselt ihre Farbe zu grn (siehe Abbildung 4-2 ). Um eine Bedingung zu lschen, muss diese nur selektiert werden und die [Entf]-Taste (bzw. [Del]) gedrckt werden. Auf diese Weise kann in der Regel jedes Element in jeder Workbench gelscht werden.

Abbildung 4-2 Vollstndig bestimmte Skizze


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3D-Modellierung

Geometrische Bedingungen Bei einer geometrischen Bedingung handelt es sich um eine Beziehung zwischen einem oder mehreren geometrischen Elementen, die durch Festlegen bestimmter Elementeigenschaften geometrische Freiheitsgrade einschrnkt. Durch eine Bedingung kann beispielsweise festgelegt werden, dass zwei Linien parallel verlaufen. Werden drei Linien ausgewhlt oder zwei Linien und ein Punkt, werden diese Elemente automatisch parallel zueinander angeordnet, wie in der Tabelle weiter unten dargestellt. Eine Bedingung kann fr ein Element oder zwischen zwei oder mehr Elementen festgelegt werden. Entsprechende geometrische Bedingungen Fixieren Horizontal Vertikal Kongruenz Konzentrizitt Tangentenstetigkeit Parallelitt Mittelpunkt Orthogonalitt Symmetrie quidistanter Punkt

Anzahl der Elemente

Ein Element

Zwei Elemente

Drei Elemente

Tabelle 4-3 Geometrische Bedingungen


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3D-Modellierung

Bemaungsbedingungen Eine Bemaungsbedingung ist eine Bedingung, deren Wert die Bemaung des geometrischen Objekts festlegt. (Beispielsweise die Lnge einer Linie oder den Abstand zwischen zwei Punkten.) Mit dem Bedingungsbefehl wird das Profil abgeschlossen. Durch den Bedingungsbefehl knnen Bemaungsbedingungen oder geometrische Bedingungen festgelegt werden. Meist werden jedoch Bemaungsbedingungen festgelegt. Bemaungsbedingungen knnen zum Festlegen von Bedingungen fr eine Komponente oder Skizze auch kombiniert werden. Eine Bemaungsbedingung kann fr ein Element oder zwischen zwei Elementen festgelegt werden

Entsprechende Bemaungsbedingungen Lnge Radius/Durchmesser Ein Element Primre Halbachse Sekundre Halbachse Zwei Abstand Elemente Winkel Eine Durchmesserbedingung kann zwischen zwei Linien angewendet werden, wenn eine dieser Linie eine Achse ist. Tabelle 4-4 Bemaungsbedingungen

Anzahl Elemente

Wollen Sie den Wert einer numerischen Bedingung ndern, klicken Sie doppelt auf die Bedingung und geben Sie den neuen Wert in das erscheinende Dialogfenster ein. Da eine Skizze das Profil evtl. viel zu gro oder klein anzeigt, sollte man die Skizze vollstndig bestimmen und erst anschlieend die Werte der numerischen Bedingungen abndern. Es kann auch sehr hilfreich sein, die automatische Aktualisierung auf manuell zu schalten und erst nach nderung mehrerer Parameter mit [STRG]+U eine Aktualisierung zu initiieren (siehe auch Baugruppenhilfe, Aktualisieren).


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3D-Modellierung Bedingungsdarstellung

Tabelle 4-5 Bedingungsdarstellung Zur Erzeugung von Bedingungen steht die in Abbildung 4-3 abgebildete Symbolleiste mit ihren Funktionen zur Verfgung.

Abbildung 4-3 Symbolleiste Bedingungen Mit Bedingungen werden numerische Bedingungen (Bemaungen) erzeugt. Aktivieren Sie die Funktion und selektieren Sie ein Element (Kante). Wollen Sie einen Winkel bemaen, mssen Sie nur ein weiteres Element anklicken. Es ist hier nicht notwendig, die [STRG]-Taste zu drcken. Manchmal bekommt man die gewnschte Bemaung schneller, wenn man zuerst die beiden Elemente mit der [STRG]-Taste selektiert und dann die Funktion aktiviert. Bei Winkeln ist anzumerken, dass sie durch geschickte Wahl des Sektors kleinere Wertebereiche bentigen. Die Funktion Bedingungen animieren kann die Auswirkungen einer schrittweise Wertnderung einer Bemaung innerhalb eines festgelegten Wertebereichs filmartig visualisieren. Auf diese Weise kann die Auswirkung einer Manderung auf die Skizze mit ihren Bedingungen dargestellt und besser verstanden werden. Automatische Bedingungszuordnung erzeugt, wie der Name es schon verrt, automatisch die Bedingungen zwischen den selektierten Elementen. Vorsicht, das fhrt nicht immer zum gewnschten Ziel und kann mitunter Mehrarbeit mit sich bringen. ber die Funktion Im Dialogfenster definierte Bedingungen knnen numerische und geometrische Bedingungen generiert werden. Wird die Funktion aktiviert, so erscheint ein Dipl.- Ing. W. Meyer 4-17

3D-Modellierung Dialogfenster in dem die gewnschten Bedingungen durch Ankreuzen und Besttigen mit OK erzeugt werden (siehe Abbildung 4-4). Natrlich werden nur die bei der aktuellen Selektion mglichen Bedingungen zur Auswahl gegeben (d.h. es knnen auch mehr als ein bzw. zwei Elemente selektiert werden).

Abbildung 4-4 Bedingungsdialogfenster

Anmerkungen: Die Bedingung Kongruenz kann auch mit Deckungsgleich bezeichnet werden. Wenn Sie beispielsweise den Endpunkt einer Linie kongruent zu einer anderen Linie machen, dann wird der Endpunkt immer auf einer gedachten, Geraden zum Liegen kommen, auf der die Kongruenzlinie liegt. D.h. der Endpunkt ist nur deckungsgleich mit einer gedachten Geraden, aber noch auf ihr beweglich bis z.B. seine Position auf der Geraden mit einer Bemaung festgelegt wird. Die Elemente werden nur aufeinander ausgerichtet, nicht aber zueinander fixiert. Versuchen Sie es einmal und bewegen Sie mit Drag & Drop die Linie. Werden zwei Punkte kongruent zueinander gesetzt, dann sind sie natrlich deckungsgleich, im wrtlichen Sinne. Die Bemaungen sind mit Drag & Drop positionierbar.


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3D-Modellierung

4.1.1.6 Positionierung von Skizzen Funktionen wie Fasen und Verrundungen mssen nicht positioniert werden, da die Selektion der Kante, auf die sie angewendet werden, als Referenz gengen. Anders sieht es bei Form-Features wie Taschen und Bohrungen aus. Ihre Positionierung erfolgt durch Bedingungen in der zugrund eliegenden Skizze und meist relativ zu schon existierenden Geometrien. Wird eine Bohrung erzeugt, dann wird im Spezifikationsbaum automatisch eine Ebene tiefer eine zugehrige Skizze erzeugt, die einen Punkt enthlt. Dieser Punkt und damit die Bohrung selbst, kann jetzt innerhalb der Skizze, mit Hilfe der Bedingungen relativ zu schon existierenden Geometrieelementen (Kanten, Punkte, ...) positioniert werden (siehe Abbildung 4-5).

Abbildung 4-5 Positionierung einer Bohrung

Analog verhlt es sich bei allen anderen Skizzen. Sie mssen ebenso innerhalb der Skizze mit Hilfe von Bedingungen relativ zu vorhandenen Geometrien oder Referenzelementen positioniert werden. Die sich aus dieser gegenseitigen Referenzierung ergebenden Zusammenhnge sind im nchsten Kapitel kurz erlutert.


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3D-Modellierung

4.1.1.7 Eltern-Kind-Beziehungen Die malichen und geometrischen Referenzen zur Positionierung von Skizzen auf anderen Geometrien werden Eltern-Kind-Beziehungen oder Abhngigkeiten genannt. Eltern knnen ohne Kinder existieren, jedoch keine Kinder ohne Eltern. Bei der Vernderung eines Elternelements werden dessen Kinder automatisch regeneriert, um die Modifikationen der Elterngeometrie weiterzugeben. Daher ist es wichtig, Elementbemaungen und -ausrichtungen so zu referenzieren, dass sich die Konstruktionsmodifikationen korrekt durch das gesamte Modell fortpflanzen. Im Folgenden soll die Thematik der Eltern-Kind-Beziehungen an einem einfachen Beispiel eines Blocks mit zwei rechteckigen Durchbrchen verdeutlicht werden (Abbildung 4-6):

Abbildung 4-6 Eltern-Kind-Beziehungen Im oberen Teil von Abbildung 4-6 ist im ersten Fall eine Eltern-Kind-Beziehung durch die Bemaung Nr.5 zwischen den beiden Durchbrchen erzeugt worden. Der rechte Durchbruch ist ein Kind des linken Durchbruchs. ber das Ma Nr. 6 sowie die Skizzierebene ist der rechte Durchbruch auerdem noch auf den Block selbst referenziert. Wird jetzt die Breite des linken Dipl.- Ing. W. Meyer 4-20

3D-Modellierung Durchbruchs gendert (Ma Nr.1), so wird auch die Position des rechten Durchbruchs bezglich des Blocks verndert. Im zweiten Fall, der im unteren Teil des Bildes dargestellt wird, ist der rechte Durchbruch so bemat, dass zwischen den beiden Durchbrchen keine Eltern-Kind-Beziehungen entstanden sind. Eine Vernderung der Breite des linken Durchbruchs bewirkt in diesem Fall keine nderung der Position des rechten Durchbruchs gegenber dem Block.

4.1.2 Erzeugen von Volumenkrpern

Innerhalb der Part Workbench stehen folgende Symbolleisten zur Verfgung:

Abbildung 4-7 Part Workbench

Nachdem Sie den Skizzierer verlassen haben, knnen Sie die Skizze mit den Produktionsfunktionen oder Features von CATIA um die dritte Dimension erweitern. Prinzipiell erscheint mit der Aktivierung einer Funktion ein zugehriges Dialogfenster, wie z.B. bei der Funktion Block. In diesem Dialogfenster sind die spezifischen Einstellungen der gewhlten Funktion zu treffen. Dies kann vom Selektieren der zu benutzenden Skizze ber die Werte- und Optionseinstellungen bis hin zur Selektion von Referenze lementen gehen. Die so erzeugten Komponenten sind, wie zu Beginn dieses Abschnitts schon erklrt, ber einen Doppelklick (Spezifikationsbaum, Modellbereich) erneut aufruf- und nderbar. Die Symbolleiste Komponenten fr Skizzen (siehe Abbildung 4-8) spielt hierbei die zentrale Rolle. Mit Block ist eine Translation, mit Welle eine Rotation um eine Achse und mit Rippe sind Trajektionen durchfhrbar. Daneben sind noch Form-Features in dieser und anderen Symbolleisten zu finden. Die Symbole zeigen anschaulich die zugrunde liegende Funktionalitt an, so dass ein schnelles Verstndnis und eine sichere Handhabung der direkten Funktionalitten schon nach wenigen Verwendungen der Funktionen mglich ist. Bei anderen Funktionen (z.B. Lofts) bedarf es jedoch der Erklrung, um ein Verstndnis aufzubauen.


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3D-Modellierung

Abbildung 4-8 Komponenten fr Skizzen

Die Funktionen sind parametrische Objekte, deren Eigenschaften innerhalb der komfortablen Erzeugungsdialogfenster bestimmt und eingestellt werden. Ihre Funktionalitten sind nicht zu unterschtzen. Viele der Funktione n haben einen erweiterten Dialogmodus, in dem eine Vielzahl weiterer Einstellungen vornehmbar sind. Die Skizzen dienen hierbei zumeist nur als Querschnitts- oder Begrenzungsvorgabe, d.h. die auf Basis einer Skizze erzeugten Volumenkrper mssen z.B. nicht einmal in der Nhe der Skizze sein, da ihre Position bzw. Ausdehnung ber eigene Begrenzungsparameter festgelegt werden. Eine Skizze kann auch als Basis mehrere Funktionen dienen und erscheint dann im Spezifikationsbaum zweimal mit der gleichen Bezeichnung, d.h. eine nderung der Skizze beeinflusst zwei Funktionsobjekte gleichzeitig. Neben den in Abbildung 4-8 gezeigten Funktionen bietet CATIA noch Transformationsoperationen (Verschieben, Spiegeln, Muster, ...), Aufbereitungskomponenten (Fasen, Verrundungen, Schalenelemente, ...) und verschiedenartige boolesche Operatoren (Entfernen, Vereinigen,...). Die booleschen Operatoren dienen der Verbindung einzelner Krper. Mit Krpern sind nicht Bauteile gemeint. Ein Bauteil (Part) kann aus mehreren Krpern bestehen, die ber das Men EINFGEN, Funktion Krper erzeugt und mit booleschen Funktionen verknpft werden. Auf diese Weise sind z.B. komplexe Bauteile in einzelne Funktions- oder Geometriebereiche einteilbar, die getrennt modelliert werden. Erst zum geeigneten Zeitpunkt erfolgt dann die Zusammenfhrung durch die boolesche Operation. Jedes Bauteil besitzt dabei einen Hauptkrper, der als Primrkrper dient und mit den anderen Krpern verbunden wird. Ein weiterer Krpertyp sind die geffneten Krper wie Ebenen, Punkte und Linien, die in der Bauteil-Workbench erzeugt werden. Wird eine Referenzebene eingefgt, so erscheint im Spezifikationsbaum ein geffneter Krper, dem die Ebene untergeordnet ist (nhere Informationen in den bungen). Die Krper sind auch untereinander mit booleschen Operatoren verknpfbar, d.h. es muss nicht zwingend der Hauptkrper involviert sein. So kann es einfacher sein, einen zu entfernenden Bereich als Volumenkrper zu erzeugen und mit einer booleschen Operation zu entfernen, als ihn durch materialentfernende Funktionen zu modellieren.


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3D-Modellierung

4.1.2.1 Komponenten fr Skizzen

Alle diese Funktionen bentigen eine Skizze als Ausgangspunkt. Im allgemeinen selektiert man die Skizze (Anklicken im Spezifikationsbaum) und klickt dann das Symbol der Funktion an oder umgekehrt. Es kann auch die Menleiste benutzt werden (Einfgen / Komponenten fr Skizzen). Achtung: Die Bezeichnung Krper bezieht sich auf Material, das einen Krper darstellt und nicht auf die Bezeichnung Krper innerhalb des Spezifikationsbaums! Der Begriff Material bezeichnet Material, das nur an schon angefgt oder von diesem entfernt werden kann! Profile sind Skizzen von Querschnittskonturen (geschlossen) oder Linienzge (offen)! Block: Erzeugt einen Krper durch Translation eines Profils. 1. Selektion einer Skizze mit einem zumeist geschlossenen Profil. 2. Ma der Translation festlegen (Standardrichtung: normal zur Skizzierebene). Optionale Einstellungen: (3.) Typ der Begrenzung, gespiegelte Ausdehnung, Richtung der Translation (Skizze, Linie, Kante,...), zweite Begrenzung, usw. Anmerkung: Zwei ineinander geschachtelte Profile ergeben einen Hohlkrper (z.B. Kreis in Kreis = > Rohr). Auch eine offenes Profil kann extrudiert werden, wenn die umgebende Geometrie eine hinreichende Begrenzung darstellt! Die Begrenzungen mssen dabei nicht auf der Skizzierebene liegen!


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Tasche: Entfernt vorhandenes Material durch Translation eines Profils. 1. Selektion einer Skizze mit einem zumeist geschlossenen Profil. 2. Ma der Translatio n festlegen (Standardrichtung: normal zur Skizzierebene). Optionale Einstellungen: (3.) Typ der Begrenzung, gespiegelte Ausdehnung, Richtung der Translation (Skizze, Linie, Kante,...), zweite Begrenzung, usw. Anmerkung: Ist Tasche die erste Funktion in einem Krper (des Spezifikationsbaums), dann wird Material erzeugt und nicht entfernt (vergleiche Boolesche Operationen). Zwei ineinander geschachtelte Profile ergeben einen Hohlkrper (z.B. Kreis in Kreis = > Freier Zylinder in einer Bohrung). Auch ein offenes Profil kann extrudiert werden, wenn die umgebende Geometrie eine hinreichende Begrenzung darstellt! Die Begrenzungen mssen dabei nicht auf der Skizzierebene liegen! Welle: Erzeugt einen Krper durch Rotation eines Profils um eine Achse. 1. Selektion einer Skizze, die eine Achse beinhaltet sowie einen um die Achse rotierbaren Linienzug. (es sind verwendbar: entweder ein geschlossenes Profil oder ein offener Linienzug, der mit beiden Enden auf der Achse liegt) 2. Festlegung des Start- und Endwinkels der Rotation mit der Skizzierebene als Null- GradBezug. Anmerkung: Es knnen auch offene Linienzge rotiert werden, deren Endpunkte nicht auf der Achse liegen, wenn die umgebende Geometrie als Begrenzung verwendbar ist. Nut: Entfernt vorhandenes Material durch Rotation eines Profils um eine Achse. 1. Selektion eine r Skizze, die eine Achse beinhaltet sowie eines um die Achse rotierbaren geschlossenen Profils. 2. Festlegung des Start- und Endwinkels der Rotation mit der Skizzierebene als Null- GradBezug. Anmerkung: Der so entstandene Krper wird von bereits existierendem Material entfernt!


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3D-Modellierung

Bohrung: Herstellung von Bohrungen verschiedener Formen und Begrenzungen. 1. Funktionssymbol und dann die Flche anklicken oder umgekehrt. (Durch Ziehen mit der Maus kann die Bohrung ungefhr positioniert werden!) 2. Einstellung von Durchmesser, Tiefe, Begrenzung, Richtung, Endform (Spitz, Flach), Typ (angesenkt, konisch, ...), usw. Anmerkung: Eine Bohrung kann auf vielen Flchentypen (eben, rund, ...) angebracht werden, man sollte hierbei an die Positionierbarkeit mit Hilfe der Bedingungen denken. Referenzebenen oder Achsen sind als Bezugselemente oft hilfreich. Wird die Flche, auf der eine Bohrung beginnt, verndert, kann es je nach Bohrungstyp evtl. zu Problemen kommen! Rippe: Erzeugt Material durch Trajektion eines Profils entlang einer Leitkurve. 1. Funktionssymbol und dann die Profilskizze anklicken oder umgekehrt. (Es knnen geschlossene oder offene Profile verwendet werden. Der offene Bereich muss dann durch Material begrenzt werden!) 2. Zentralkurvenskizze anklicken. (Die Skizzierebene der Zentralkurve muss normal zur Skizzierebene der Profilskizze sein, ansonsten wird kein richtiger Volumenkrper erzeugt!) Optionale Einstellungen: (3.) Profilsteuerung (Winkel beibehalten, Referenzflche, Auszugsrichtung). Anmerkung: Die Zentralkurve sollte direkt am Profil beginnen (es am Rand oder in der Flche berhren oder durchstoen), um eine kontrollierte Trajektion zu gewhrleisten. Ansonsten wird der Relativabstand zwischen dem Profil und der Zentralkurve mitbercksichtigt, was zumeist unerwnschte Formen ergibt. Rille: Entfernt vorhandenes Material durch Trajektion eines Profils entlang einer Leitkurve. 1. Funktionssymbol und dann die Profilskizze anklicken oder umgekehrt. (Geschlossene oder offene Profile sind verwendbar. Die Zentralkurve muss das offenen Profil berhren oder durchstoen!) 2. Zentralkurvenskizze anklicken. (Die Zentralkurve muss die Profilkurve schneiden und die Skizzierebene der Zentralkurve muss normal zur Skizzierebene der Profilskizze sein). Anmerkung: Bei einer nachtrglichen Skizzennderung lsst CATIA einen Versto gegen die oben aufgefhrten Bedingungen zu, dies ist jedoch mit Vorsicht zu genieen! Versteifung: Erzeugt Material durch Translation offener Profile. 1. Funktionssymbol und dann die Profilskizze anklicken oder umgekehrt. (Es knnen nur offene Profile verwendet werden, das umgebende Material muss die Translation vollstndig begrenzen!) 2. Aufma-, Symmetrie- und Tiefeneinstellung anpassen. Anmerkung: Die Skizzierebene muss normal zur Translationsrichtung der Versteifung liegen, ihre Normale ist die Translationsrichtung fr das Aufma.


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3D-Modellierung

Loft: Erzeugt einen Krper/ ein Material aufgrund von Begrenzungen (Profile, Leitkurven). Erzeugung von Krpern/Material ber ebene, geschlossene Profile und ihre ueren Punkt zu Punkt Verbindungen. 1. Funktionssymbol und dann die Profilskizze anklicken oder umgekehrt. (Die zu verbindenden Profile mssen eben und geschlossen sein. Die Profile als Schnitte des Loft selektieren, wobei die rumliche Reihenfolge beachtet werden muss.) 2. Fhrungselemente oder Leitkurve selektieren. (Die Fhrungselemente sind die Verbindungslinien der Eckpunkte oder der extra erzeugten Punkte z.B. bei Kreisen.) Anmerkung: Die Fhrungslinien und die Profile sind die ueren Begrenzungen des zu erzeugenden Krpers/Materials. Werden mehr als zwei Profile als Schnitte verwendet, so mssen die einzelnen Verbindungslinien vorher im Generative Shape Design zusammengefgt werden! Entferntes Loft: Entfernt vorhandenes Material aufgrund von Begrenzungen (Profile, Leitkurven). Analog zu Loft, wobei das so erzeugte Material von schon vorhandenen Krpern subtrahiert wird!

4.1.2.2 Aufbereitungskomponenten

Diese Funktionen dienen i.d.R. zur Feingestaltung des Volumenkrpers und sollten so spt wie mglich verwendet werden. Im allgemeinen klickt man das Symbol der Funktion an und selektiert entsprechend dem Funktionsdialog. Es kann auch die Menleiste benutzt werden (Einfgen / Aufbereitungskomponenten).


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3D-Modellierung Kantenverrundung: Brechen einer Kante mittels einer gekrmmten Flche mit konstantem Radius. Diese Funktion sollte als abschlieende Feingestaltung verwendet werden. Einstellungen: Radius und Selektion der Kanten bzw. Linien. Anmerkung: Es knnen mehrere Kanten gleichzeitig verrundet werden. Hierbei sollte man sich gut berlegen, welche Auswirkungen dies auf sptere Manipulationen hat. Bei mehrfacher Selektion knnen Fehlermeldungen auftreten, die manchmal durch mehrere Verrundungsaktionen und eine gezielte Reihenfolge der zu verrundenden Kanten und Kurven vermeidbar sind. Variable Kantenverrundung: Verrundung mit variablen Radien ber verschiedene beliebige Punkte. Es knnen Verrundungen mit linear oder kubisch verlaufenden Radienbergngen erzeugt werden. Einstellungen: Aktivierter Radius (Anklicken einer anderen Radiusangabe in der Arbeitsflche aktiviert diese). Die zu verrundenden Kanten selektieren (Achtung bei Mehrfachauswahl: siehe Kantenverrundung). Fortfhrung erlaubt die Verrundung ber mehrere Kanten hinweg (Tangentenstetigkeit) oder nur ber die selektierte (Minimum). Punkte erlaubt die Anbringung (Kante anklicken) einer beliebigen Anzahl von Punkten an den selektierten Kanten, deren Radien alle individuell einstellbar sind. Abweichung legt fest, ob der Radienbergang zwischen den Punkten linear oder kubisch erfolgen soll. Anmerkung: Um zustzliche Punkte exakt zu positionieren, knnen Referenzebenen verwendet werden. Diese mssen im rechten Winkel zur Kante stehen und sich an der gewnschten Koordinate befinden. Es knnen auch exakt positionierte 3D Punkte verwendet werden. Achtung im Spezifikationsbaum wird diese Verrundungsart als einfache Kantenverrundung angezeigt.


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3D-Modellierung

Teilflchen-Teilflchen-Verrundung: Verbinden von Flchen, die sich nicht berhren, mit einem festen Radius. Man verbindet mit dieser Funktion zwei Flchen, die mindestens zwei scharfe Kanten zwischen sich haben. Einstellungen: Radius und Selektion der Flchen. Anmerkung: Fr nhere Informationen siehe auch Onlinedokumentation von CATIA. Verrundung aus drei Tangenten: Runde Verbindung zweier Flchen durch Wegnahme einer verbindenden Dritten. Der Radius ergibt sich automatisch durch die Lage der Flchen zueinander. Einstellungen: Selektieren der beiden zu verbindenden Flchen und als Abschluss der zu entfernenden Flche. Anmerkung: Fr nhere Informationen siehe auch Onlinedokumentation von CATIA. Fase: Brechen einer Kante unter einem festen Winkel. Diese Funktion kann unter Umstnden hnlich einer Auszugsschrge verwendet werden, sollte dies von Vorteil sein. Einstellungen: Es kann entweder die Fasenbreite und ihr Winkel angegeben werden oder die Fasenbreiten auf den beiden angrenzenden Flchen. Anmerkung: Es knnen mehrere Kanten gleichzeitig mit Fasen versehen werden. Hierbei sollte man sich gut berlegen, welche Auswirkungen dies auf sptere Manipulationen hat. Siehe auch Anmerkungen zur: Kantenverrundung.


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3D-Modellierung

(Winkel der) Auszugsschrge: Verjngung von Flchen unter einem festen Winkel. Die Auszugsschrge erlaubt es, eine Flche anzuschrgen oder z.B. einen ganzen Krper zu verjngen. Einstellungen: Um den Winkel der Auszugsschrgen einzustellen, selektieren Sie entweder die auszuziehenden Flchen und die neutrale Flche oder nur die neutrale Flche und aktivieren die Option Selektion nach neutraler Teilflche . Das neutrale Element wird blau und seine an die Auszugsflchen angrenzenden Kanten rosa hervorgehoben. Die Auszugsflchen sind in dunkelrosa oder dunkelviolett hervorgehoben. Anschlieend ist die Auszugsrichtung zu berprfen bzw. zu korrigieren. Im erweiterten Dialogfeld ist es mglich, ein Trennelement fr den Beginn der Auszugsschrge zu selektieren (z.B. Hilfsebenen). Anmerkung: Es ist auch mglich, negative Winkel einzugeben, so dass keine Verjngung erfolgt, sondern eine Erweiterung! Schalenelement: Erzeugung von Schalenelementen fixer Wandstrke. Sie mssen die zu entfernenden Flchen selektieren und die verbleibende Wandstrke festlegen. Die Wandungen ergeben sich aus den nicht selektierten Flchen. Einstellungen: Wandstrke innen und auen, Selektion der zu entfernenden Flchen. Anmerkung: Wurde der Krper schon mit anderen Aufbereitungskomponenten bearbeitet, kann das Ergebnis evtl. unbefriedigend sein. Vielleicht kann eine vernderte Reihenfolge den gewnschten Erfolg bringen. Aufma: Vergrert einen Krper um eine Mazugabe. Anschaulich handelt es sich hierbei um eine Bearbeitungszugabe fr maschinelle Bearbeitung oder eine Schrumpfungszugabe fr Formherstellungen. Es wird jedoch nicht der Krper als Ganzes vergrert, sondern die selektierte Flche des Krpers in Richtung ihrer Normalen. Einstellungen: Aufma, Selektion der Flchen. Anmerkung: Durch die Eingabe negativer Werte wird eine Verkleinerung erreicht.


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3D-Modellierung

4.1.2.3 Boolesche Operationen

Diese Funktionen dienen zur booleschen Verknpfung der im Bauteil enthaltenen Krper miteinander. Im allgemeinen klickt man das Symbol der Funktion an und selektiert entsprechend dem Funktionsdialog. Es kann auch die Menleiste benutzt werden (Einfgen / Boolesche Operationen). Achtung: Mit Krpern sind Krper des Spezifikationsbaum gemeint, die ber das Men Einfgen, Funktion Krper erzeugt werden. Oftmals kommt es auf die Reihenfolge der Selektion bzw. der verschiedenen booleschen Operationen an ob das gewnschte Ergebnis erzielt wird oder nicht. Drag & Drop-Manipulationen eines Spezifikationsbaumes, der boolesche Operationen enthlt, fhren nahezu immer zu Abstrzen des Programms! Zusammenbau: Verbindung zweier Krper miteinander. Kurz: Vereinigung von Krper 1 und Krper 2 (1,2 = Selektionsreihenfolge) Beim Zusammenbau wird der als zweiter selektierte Krper dem ersten innerhalb des Spezifikationsbaums angefgt und beide gemeinsam als ein einzelner neuer Krper behandelt. Die zur Erzeugung der Krper verwendeten Funktionen bleiben hierbei vollstndig erhalten. Die Krper mssen sich jedoch nicht berhren oder berschneiden, um zusammengebaut zu werden, d.h. es knnen auf diese Weise auch nur Zusammengehrigkeiten festgelegt werden. Anmerkung: Beim Zusammenbau werden die Eigenschaften der Features bercksichtig. Z.B.: Eine Tasche, die als erstes in einem Krper erzeugt wurde, erscheint als Material/Krper, beim Zusammenbau jedoch wird dieses Material entfernt, da es sich um eine Tasche handelt (vergleiche Hinzufgen). Standardmig schlgt CATIA den Zusammenbau des selektierten Krpers mit dem Hauptkrper vor und zeigt den Namen des letzten Features des Hauptkrpers im Feld Nach an. Wird ein anderer Krper selektiert, so wird dessen letztes Feature angezeigt.


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Hinzufgen: Fgt einen Krper dem anderen hinzu. Kurz: Vereinigen von Krper 1 und Krper 2 (1,2 = Selektionsreihenfolge) Hinzufgen funktioniert im Ablauf ebenso wie Zusammenbau, jedoch ist das Ergebnis ein anderes. Anmerkung: Hinzufgen fgt lediglich den zuerst selektierten Krper innerhalb des Spezifikationsbaumes an den zweiten ohne Bercksichtigung der Eigenschaften der Features mit- bzw. untereinander (vergleiche Taschenproblem bei der Funk tion Zusammenbau). Standardmig schlgt CATIA den Zusammenbau des selektierten Krpers mit dem Hauptkrper vor und zeigt den Namen des letzten Features des Hauptkrpers im Feld Nach an. Wird ein anderer Krper selektiert, so wird dessen letztes Feature angezeigt. Vereinigen und Trimmen: Vereinigen und Zuschneiden zweier Krper. Anschaulich heit das, man selektiert die zu verbindenden Krper. Anschlieend die zu entfernenden und die beizubehaltenden Flchen der beiden Krper. Anmerkung: Es mssen nur die Flchen selektiert werden, die fr das Zuschneiden relevant sind. Probieren fhrt meist zum Erfolg. (Siehe auch Beispiel der CATIA Onlinedokumentation) Material entfernen: Nachtrgliches Trimmen durch Flchenwahl. Diese Funktion erlaubt das nachtrgliche Zuschneiden analog zum Vereinigen und Trimmen ohne eine boolesche Operation auszufhren. D.h. man whlt den zu trimmenden Krper und dann die beizubehaltenden und die zu entfernenden Flchen. Anmerkung: Es mssen nur die fr das Zuschneiden relevanten Flchen selektiert werden. (siehe auch Vereinigen und Trimmen) Entfernen: Entfernt das Material des ersten Krpers von dem des Zweiten. Kurz: Differenz von Krper 2 und Krper 1 (1,2 = Selektionsreihenfolge) Das Material des ersten Krpers wird von dem des Zweiten entfernt, insofern rumliche berschneidungen der beiden Krper existieren. Anders ausgedrckt: Das Volumen des ersten Krpers wird fr den zweiten Krper als materialloser Raum definiert, dies gilt auch wenn kein gemeinsamer Raum beansprucht wird. Werden spter im Spezifikationsbaum oberhalb der Entfernung nderungen vorgenommen, so ist das negative Volumen auch fr sie relevant. Nicht jedoch fr folgende Baumelemente. Verschneiden: Raum, der zwei Krpern gemeinsam ist bestimmen. Kurz: Durchschnitt von Krper 1 und Krper 2 (1,2 = Selektionsreihenfolge). Das Resultat ist ein Krper, der den Raum beansprucht, den die fr diese Funktion selektierten Krper beide gleichzeitig beanspruchen.


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4.1.2.4 Bedingungen

Es handelt sich um die gleichen Bedingungen, wie sie in der Skizzierer-Workbench erlutert werden. Es kann auch die Menleiste benutzt werden (Einfgen / Bedingungen).

Innerhalb der Bauteil-Workbench werden die Werte der Bedingungen in Klammern angezeigt, d.h. ihr numerischer Wert lsst sich nicht ndern, wie dies in der Skizzierer-Workbench der Fall ist. ber das Kontextmen der rechten Maustaste (Objekt Name. Nr.) kann die Bedingung aktiviert, deaktiviert oder umbenannt werden. Weiterhin kann man sich den Definitionsdialog anzeigen lassen und die Bedingung editieren (alternativ: Doppelklicken der Bedingung). Im Dialogfenster definierte Bedingungen: Hier knnen geometrische Bedingungen zwischen zwei Elementen erzeugt werden (Parallelitt, Orthogonalitt, Kongruenz, usw.). Anmerkung: Diese Funktion wird aktiviert, wenn im Modellbereich zwei Elemente selektiert sind. Innerhalb der Bauteil-Workbench erzeugen einige dieser Bedingungen numerische Wertanzeigen. Vergleichen sie aber den Definitionsdialog und sie sehen den Unterschied. Bedingungen: Hier knnen mahaltige Bedingungen erzeugt werden (Lngen, Winkel, Durchmesser, usw.). Anmerkung: Wird ein zweites Element selektiert, wird automatisch versucht, eine Bedingung zwischen diesen beiden Elementen zu erzeugen.


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3D-Modellierung

4.1.2.5 Analyse

Mit den Analysefunktionen knnen Zuordnungen analysiert werden, sowie die Entfernbarkeit von Auszugsschrgen. Die Visualisierung geschieht ber farbliche nderung der einzelnen Features bzw. Oberflchen. Auszugsschrgenanalyse: Diese Funktion zeigt auf, ob das mit einer Auszugsschrge versehene Teil einfach von den mit ihm assoziierten Formen entfernt werden kann. Auszufhrende Voreinstellung: Fr weitere Informationen siehe Onlinedokumentation von CATIA. Zuordnungsanalyse: Diese Funktion dient zur Analyse der Gau`schen Krmmungen eines Bauteils. Auszufhrende Voreinstellung: Fr weitere Informationen siehe Onlinedokumentation von CATIA.


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4.1.2.6 Komponenten fr Flchen

Diese Funktionen erlauben die Erzeugung von Material/Bauteilen aus Flchen und deren Manipulation mit Hilfe von Flchen/Ebenen. Achtung: Mit Krpern sind Krper des Spezifikationsbaumes gemeint, die ber das Men Einfgen, Funktion Krper erzeugt werden.

Trennen: Entfernt den Teil eines Krpers, der auf einer Seite der Trennflche liegt. Es wird nur der in Bearbeitung befindliche Krper beschnitten, d.h. man muss im Spezifikationsbaum den gewnschten Krper als in Bearbeitung definieren (Kontextmen der rechten Maustaste). Es muss nun die Flche (Krperflche, Freiformflche, usw.) oder Ebene selektiert werden, die als Trennflche dienen soll. In der Bauteil-Workbench erscheint ein Normalenvektor auf der Trennflche und gibt die Seite, auf der das Material erhalten bleibt. Die Richtung des Vektors kann durch Anklicken umgekehrt werden. Anmerkung: Im Gegensatz zu Ebenen muss bei Flchen der zu entfernende Materialbereich die Flche vollstndig durchstoen, was auch an verschiedenen Stellen gleichzeitig erlaubt ist! (Vergleiche auch Flche integrieren). Aufmaflche: Material bestimmter Dicke auf einer Flche aufbringen. An einer Flche kann Material in Richtung einer oder beider Flchennormalen erzeugt werden. Dies geschieht durch Angabe der entsprechenden Offset-Werte im Funktionsdialog. Anmerkung: Diese Funktion erlaubt es, aus (Freiform-) Flchen Material und somit ein Bauteil zu generieren. Flche schlieen: Material in einem von Flchen begrenzten Raum erzeugen. Es muss lediglich eine den Raum begrenzende Flchen selektiert und die Funktion angeklickt werden. Das so erzeugte Material (bzw. der Krper) steht fr weitere Bearbeitungen zur Verfgung. Anmerkung: Die Flchen mssen das gewnschte Volumen nicht vollstndig umschlieen. Eine Rhre z.B. ist fr die Erzeugung eines Zylinders ausreichend. Evtl. mssen die Flchen aber einen Verbund darstellen.


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3D-Modellierung

Flche integrieren: Beschneiden und Auffllen mit fehlendem Material. Die Vorgehensweise und der Dialog sind analog zu der Funktion Trennen, das Ergebnis jedoch nicht. Whrend Trennen den Krper nur entsprechend der Flche/Ebene beschneidet, wird hier sozusagen bis zur Flche ausgezogen und danach zugeschnitten. Auf diese Weise werden etwaige Hohlrume mit Material gefllt und eine Oberflchenkontur identisch zur Bezugsflche erzeugt. Anmerkung: Das translatorische Ausziehen wird jedoch nur ausgefhrt, wenn der Krper die Bezugsflche durchstt und sozusagen eine geschlossene Konturlinie gezogen werden kann, die die Bezugsflche in jedem Punkt berhrt. Sind mehrere solcher Profile vorhanden, so wird ein Teil des Materials abgeschnitten whrend die Hohlrume gefllt werden.

4.1.2.7 Transformationskomponenten

Diese Funktionen erlauben das rumliche Verschieben, Spiegeln, Skalieren und Vervielfltigen sowie das Anordnen von Krpern in einem Muster. Achtung: Mit Krpern sind Krper des Spezifikationsbaumes gemeint, die ber das Men Einfgen, Funktion Krper erzeugt werden. Verschiebung: Translatorische Verschiebung eines Krpers in der Bauteil-Workbench. Der als in Bearbeitung definierte Krper (Kontextmen der ) kann lngs einer selektierten Bezugsrichtung verschoben werde. Bei Selektion einer ebenen Flche erfolgt die Verschiebung lngs ihrer Flchennormalen, bei Kreissegmentflchen (Verrundung usw.) entlang der Kreismittelpunktachse, usw. Durch die Vielzahl selektierbarer Elemente (Flchen, Kanten, Ebenen, usw.) ist jede Richtung mglich (evtl. mit Referenzebenen). Anmerkung: Man kann den exakten Wert eingeben oder direkt in der Workbench mit Hilfe des Verschiebungssymbols arbeiten ( klicken, halten, bewegen).


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Rotation: Drehung eines Krpers um eine Achse. Der als in Bearbeitung definierte Krper (Kontextmen der ) kann um eine Achse rotatorisch verschoben werden. Als Achse lassen sich eine Vielzahl von Krperkanten selektieren, einfach ausprobieren. Anmerkung: Man kann den exakten Wert eingeben oder direkt in der Workbench mit Hilfe des Verschiebungssymbols arbeiten ( klicken, halten, bewegen). Symmetrie: Symmetrische Verschiebung bezglich einer Referenz. Der als in Bearbeitung definierte Krper (Kontextmen der ) kann symmetrisch zu einer Referenz (Kante, Ebene, usw.) verschoben werden. Einfach das Referenzelement selektieren und schon sieht man als Vorschau, wo hin der Krper verschoben wird. Spiegelung: Hinzufgen von Material durch Spiegelung von vorhandenem Material. Der als in Bearbeitung definierte Krper (Kontextmen der ) kann an einer Flche/Ebene gespiegelt werden. Anmerkung: Das gespiegelte Material muss keine Berhrungspunkte mit dem Ausgangsmaterial haben (Spiegelung ber eine Ebene). Es werden nur die Features gespiegelt, die im Spezifikation

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