Software: CAD - Tutorial - Bauteil - Basiselement

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Basiselement (Rohteil)

CAD-Modelle von Bauteilen:

sollten grundsätzlich fertigungsorientiert entwickelt werden. Man muss also zuerst klären, mit welchem Fertigungsverfahren soll das Teil hergestellt werden!

Handelt es sich um ein abtragendes Verfahren, so beginnt man mit dem Rohteil (Grundkörper). Dieses muss in der Größe mindestens den Hauptabmessungen des Bauteils entsprechen.

Bei der Modellierung des Bolzen-Rohteils verinnerlichen wir die folgenden Modell-Begriffe:

• Bauteile:
  entstehen schrittweise durch die Definition von Elementen.

• Elemente:
  sind abgegrenzte Einheiten parametrischer Geometrie, aus denen die komplexere Geometrie von Bauteilen zusammengesetzt wird.

• Basiselement:
  ist das erste Element, das in einem Bauteil erstellt wird. Das Basiselement sollte bei abtragender Fertigung die Ausgangsform (Rohteil) des Bauteils darstellen.

• Skizziertes Element:
  entsteht als Volumen-Element aus einer 2D-Skizze durch Anwendung geometrischer Operationen (z.B. Extrusion, Rotation).

Das durch ein skizziertes Element erstellte Volumen kann mit dem Volumen vorhandener Elemente verbunden oder von diesem subtrahiert werden. Außerdem kann im Ergebnis auch die gemeinsame Schnittmenge entstehen.

• 2D-Skizzen:
  enthalten nur 2D-Geometrie, welche in der XY-Ebene ihres Skizzen-Koordinatensystems definiert ist. Man unterscheidet Profilskizzen, welche die markante Kontur eines Elements enthalten und Pfadskizzen, welche Zusatzgeometrie enthalten, die zur Erstellung eines Elements benötigt wird (z.B. Sweepingpfad, Drehachse).

Der Bolzens soll im Beispiel aus einem quadratischem Stahlprofil gefertigt werden. Wir benötigen als Basiselement (=Rohteil) einen Quader mit den Abmessungen 40x40x60 mm³. Dieser Quader soll als skizziertes Element entwickelt werden.

Wir erstellen die Basis-Skizze für das Rohteil auf der XY-Ebene des Bauteil-Koordinatensystems:

• Die Ansicht wird danach an der Skizzier-Ebene ausgerichtet und man befindet sich im Skizzen-Modus.
• In der MFL ist jetzt die Registerkarte Skizze mit den Funktionen für die 2D-Geometrie aktiv.
• In früheren Versionen des Autodesk Inventors wurden standardmäßig auf der aktiven Skizzier-Ebene Rasterlinien angezeigt. Das ist zumindest für den Anfänger ein sinnvolles Unterscheidungsmerkmal im Vergleich zum Modus der 3D-Modellierung. Wir blenden deshalb die Rasterlinien ein (MFL > Extras > Anwendungsoptionen > Skizze > Anzeige Rasterlinien). Danach aktivieren wir wieder MFL > Skizze!

Es ist zwar nicht zwingend erforderlich, aber man sollte Bauteile grundsätzlich fest am Ursprung-Koordinatensystem "verankern"! Mittels des Befehls Geometrie projizieren werden die dafür benötigten Achsen bzw. der Mittelpunkt in die Basis-Skizze projiziert. Nur auf projizierte Elemente des Koordinatensystems kann man in der Basis-Skizze Bezug nehmen. Man sollte es sich angewöhnen, immer den Mittelpunkt und die X- und Y-Achse in die Basis-Skizze zu projizieren! Nach dem Aktivieren von Geometrie projizieren muss man die Ursprungselemente im Modell-Browser anklicken. Es erscheinen dann der Punkt und zwei Strecken als unscheinbare Elemente in der Skizze:

In diese Basis-Skizze (Skizze1) skizzieren wir ein Quadrat als (Button im Rechteck-Menü):

• 4-seitiges Polygon (Umschalten von Modus "Eingezeichnet" in "Umschrieben"!)
• zum Verankern am Koordinatensystem wird der automatische Objektfang an den projizierten Geometrie-Elementen genutzt
  1. Mittelpunkt im Koordinatenursprung
  2. Seiten ausgerichtet orthogonal zu den Koordinaten-Achsen (durch Seitenmittelpunkt auf projizierte Y-Achse).
  3. vorläufig beliebiger Durchmesser
• Nach dem Fertigstellen werden an solchen vordefinierten Formen standardmäßig ausgewählte Skizzierabhängigkeiten eingeblendet. Hinter den kleinen, gelben Quadraten verbergen sich die sogenannten Koinzidenz-Abhängkeiten, welche sichtbar werden, wenn man den Cursor darüber bewegt:
  
  
• Die Enden der aneinander liegenden Polygon-Kanten sind fest miteinander verbunden, der Mittelpunkt des Polygons "klebt" am Mittelpunkt des Koordinaten-Ursprungs.
• 2D-Elemente in Skizzen sind unbestimmt groß, solange ihre Größe nicht durch Bemaßung oder zusätzliche Abhängigkeiten festgelegt wird.
• Praktisch bedeutet dies, dass man z.B. mit dem Maus-Cursor die Größe durch Ziehen noch beliebig ändern kann. Bevor man dieses Ziehen an den Eckpunkten ausprobieren kann, muss man die Abhängigkeiten ausblenden (z.B. mit Funktionstaste <F9> oder Button in der Statusleiste).
• Wichtig: Das Quadrat darf sich mittels Ziehen an den Eckpunkten nicht verdrehen lassen, ansonsten fehlt noch die Koinzidenz-Abhängigkeit zwischen Mittelpunkt einer Quadratseite und einer projizierten Koordinatenachse!

Markierungsmenü (Tortenmenü)

• Das Aktivieren der als nächstes auszuführenden Operation über einen Befehlsbutton der MFL stört den Bearbeitungsfluss.
• Der Trend bei den Bedienoberflächen geht zum möglichst direkten Arbeiten am zu konstruierenden Objekt.
• Ein Mittel dafür sind die sogenannten Markierungsmenüs bzw. (Tortenmenüs). Bei diesen "Mini"-Menüs handelt es sich um eine besondere Art von Kontextmenüs mit umgebungsspezifischen Befehlsoptionen, die radial anstatt linear angeordnet sind. Kontextmenüs erscheinen nach dem Klick mit der rechten Maustaste mit positionsabhängigem Inhalt.
• Wir erkunden die Funktion der Markierungsmenüs im Folgenden an konkreten Beispielen.

Wir legen die Größe des Polygons von 40 mm durch einer Polygonseite fest (ohne Nutzung der MFL!):

Markierungsmenü > Bemaßung:

• Achtung: Für Markierungsmenü den Cursor vor Rechtsklick auf Grafik-Hintergrund platzieren - es darf kein Skizzenelement "leuchten", da sich das Markierungsmenü ansonsten auf das angewählte Element bezieht!
• Aktivieren der Bemaßung mit Linksklick:
  

Hinweis:

1. Obige Form von "Rechtsklick" plus anschließendem "Linksklick" nennt man Menümodus.
2. Flüssiger ist der Markierungsmodus mit gedrückter rechter Maustaste. Den Cursor zieht man dabei sofort zum gewünschten Menüpunkt und lässt dort die rechte Maustaste wieder los → der Touchscreen mit Wischgesten lässt grüßen! (Wir üben den Markierungsmodus nach vorherigem Beenden des Bemaßungsbefehls mittels <ESC>).

Bemaßung des Polygons:

• Anklicken einer Polygonseite und ziehen der Bemaßung auf die gewünschte Position.
• Klick auf die Maßzahl und Eintragen der gewünschten Kantenlänge in das Dialogfeld.
• Beenden der Bemaßungsfunktion mit <ESC>.

Über die Modellbemaßung kann die aktuelle Größe des Profil-Querschnitts auch später noch beeinflusst werden (nach Doppelklick auf die Maßzahl).

Dann können wir das Element erstellen (Rechtsklick > Überlaufmenü als Erweiterung des Tortenmenüs) mittels Extrudieren des Quadrat-Profils:

Dabei wird zur besseren Sichtbarkeit der Element-Erzeugung automatisch in eine Isometrieansicht gewechselt. Falls diese als ungünstig erscheint, kann man am Viewcube die Ausgangsansicht mit der Z-Achse nach oben wählen:

• Die im Dialog angewählten Parameter kann man meist auch direkt an der dargestellten Geometrie editieren (im Beispiel: "Abstand A").
• Zusätzlich zum "normalen" Dialogfeld werden für einige Befehle auch Mini-Werkzeugkästen zur sogenannten Direktbearbeitung eingeblendet (wenn diese in der Benutzeroberfläche aktiviert sind). Wenn man nur mit den Miniwerkzeug-Kästen arbeiten möchte, ist es günstig, die zugehörigen Dialogfelder auszublenden ("Zusammenklappen" über Pfeil). Diese Minimierung der Dialogfelder wirkt nur für Befehle, welche Miniwerkzeug-Kästen besitzen. Nach einem Hype vor einigen Jahren, wo man Miniwerkzeug-Kästen als das Mittel zur direkten Arbeit an der Geometrie anbot, nimmt man diese Funktionalität nun wieder zurück (weil sie beim Nutzer anscheinend doch nicht so gut ankam!).

'Hinweis:'

Für den Anfänger ist es sinnvoll, das komplette Dialogfeld zu öffnen und zu benutzen, um die verfügbaren Funktionen besser zu überschauen.

 

Die Benutzeroberfläche stellt verschiedene Werkzeuge bereit, um die Größe und Position der grafischen Darstellung des CAD-Modells zu verändern. Wir erkunden als Einstieg die Funktionen der Navigationsleiste, welche transparent am rechten Rand des Grafikfensters platziert ist:

Falls man die Navigationsleiste aus Versehen schließt, so kann man sie über die MFL-Registerkarte Ansicht unter dem Button Benutzeroberfläche wieder einschalten.

• Das Navigationsrad (SteeringWheel) ist das universellste Navigationswerkzeug. Seine Funktion sollte man als Einsteiger später erkunden.
• Das Pan-Werkzeug verschiebt die Ansicht auf das CAD-Modell in der aktuellen Ansichtsebene. Mit einer 3-Tastenmaus kann man auf dieses Werkzeug verzichten, da das Drücken der mittleren Maustaste bzw. des Laufrades die Pan-Funktion aktiviert.
• Das Zoom-Werkzeug ist über den Pfeil am Zoom-Button umschaltbar auf verschiedene Zoom-Arten:
  

Das Drehen am Laufrad einer Maus führt zu einen schrittweisen Zoomen, welches jedoch die kontinuierliche Zoomfunktion des Zoom-Werkzeuges nicht immer ersetzen kann.

• Eine ausgewählte ebene Fläche wird parallel zum Bildschirm ausgerichtet oder eine ausgewählte Kante bzw. Linie horizontal auf dem Bildschirm positioniert. Man kann auch eine Ebene des Ursprungkoordinatensystems im Modellbrowser wählen (z.B. für eine Seitenansicht).
• Der Drehorbit bietet je nach Angriffspunkt des Cursors verschiedene Möglichkeiten, die Ansicht zu drehen.

Vor einigen Jahren wurde der von uns bereits genutzte ViewCube als neues Werkzeug für die 3D-Navigation eingeführt:

• Der "Ansichtswürfel" ergänzt den 3D-Orbit, indem man durch Ziehen am ViewCube eine Drehung der Ansicht ausführen kann. Auf den 3D-Orbit kann man nun meist ganz verzichten.
• Zusätzlich besteht die Möglichkeit der Wahl aller möglichen Orthogonal- und Iso-Ansichten durch Anklicken der entsprechenden Flächen bzw. Kanten des Würfels (Funktion "Ausrichten nach ...").
• Außerdem erfolgt durch den ViewCube eine anschauliche visuelle Rückkopplung zur aktuell eingestellten Ansicht.

Achtung:

Die Teilnehmer der Lehrveranstaltung verwenden die Teilnehmer-Nummer xx (01..99) als Bestandteil des Dateinamens:

Bolzen_xx.ipt

Die .ipt-Datei speichern wir im aktuellen Projektordner. Der Dateiname erscheint nach dem Speichern der Datei auch im Modell-Browser.

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