Software: CAD - Tutorial - Distanzstueck - Platzierte Elemente

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Platzierte Elemente

Platzierte Elemente: sind vordefinierte Elemente mit vorgegebenen geometrischen Formen (z.B. Bohrungen, Gewinde, Fasen und Abrundungen). Man muss solche Elemente nicht individuell als skizzierte Elemente entwickeln, sondern kann die vom CAD-System bereitgestellten konstruktiven Elemente in der Größe anpassen und mit vorhandener Geometrie verknüpfen (Platzieren auf gewünschte Position und in gewünschte Richtung). Letztendlich handelt es sich aber auch hierbei um skizzierte Elemente, welche vom CAD-Systementwickler bereitgestellt werden.

Achtung: Kommt es ab der Version Autodesk Inventor 2016 beim Definieren eines Gewindes zu folgenden Fehlermeldungen

CLSIDFromProgIK()failed
NULL IDsipach passed to AutoWrap()

so liegt es an der fehlenden Installation von Microsoft Excel auf dem betroffenem PC. Dafür steht ein einfacher Workaround zur Verfügung (www.optiyummy.de > Workaround > Autodesk Inventor 2016 ohne Excel)

Aussengewinde mit Fase

Wir beginnen mit dem auf dem Zapfen des Distanzstücks (MFL > 3D-Modell > Ändern > Gewinde):

• Das Gewinde darf sich nicht über den gesamten Zapfen erstrecken. Deshalb muss man die Zylinder-Fläche durch Anklicken der Kreisfläche als Anfangsseite wählen. Wir verwenden eine Gewindelänge=9,5 mm.
• Durch die Zapfen-Mantelfläche ist gleichzeitig der Gewinde-Nenndurchmesser=4 mm festgelegt.
• Standardmäßig wird als Gewindetyp "ANSI Metrisches M Profil" vorgeschlagen. Wir benötigen ein Rechtsgewinde mit ISO Metrischem Profil.
• Als Steigungsmaß wird das Regelgewinde mit Steigung=0.7 vorgeschlagen, welches wir benutzen. Ein Feingewinde mit der Steigung 0.5 wäre möglich.

Den Gewindeanfang versehen wir mit einer Fase 0.5x45°. Es werden verschiedene Möglichkeiten der Fasen-Definition bereitgestellt:

1. Abstandsmaß
2. Abstand und Winkel
3. Zwei Abstandsmaße

Im Normalfall ist die Verwendung des Winkels sinnvoll, weil dann der Wert des Winkelmaßes auch in der Zeichnung zur Verfügung steht. Außerdem kann man bei Bedarf diesen Winkel nachträglich problemlos ändern.

Bohrung mit Innengewinde und Fase

Das Distanzstück soll ein zum Zapfengwinde passendes Innengewinde erhalten. Die reale Fertigung verläuft in drei Schritten (Maße für das Beispiel):

• Bohrung mit dem Kerndurchmesser (Bohrungstiefe=16 mm)
• Erzeugen der Fase am Bohrungsrand (0.5x45°)
• Schneiden des Gewindes (nutzbare Gewindetiefe=10 mm)

Beim Parametrisieren der Bohrung sollte man die fertigungsbedingte Fase als separates Element erst nach der Bohrung definieren (Konische Senkung nicht als Fase verwenden!):

1. Auswahl der oberen Bauteilfläche erzeugt dort automatisch eine Skizze.
2. Auswahl des Gewindezapfens bewirkt die zentrische Platzierung der Bohrung auf dieser Deckfläche.
3. Parametrisieren der Bohrung entsprechend obiger Anforderungen:
   

• Die Fase am Bohrungsrand sollte dann kein Problem mehr sein:
  

Alle skizzierten und platzierten Elemente sind Bestandteil der Baumstruktur des Modells:

• Das fertige CAD-Modell des Bauteil entsteht, indem diese Baumstruktur ausgehend vom Ursprung bis zum Bauteilende abgearbeitet wird.
• In parametrisierten CAD-Modellen werden alle Abhängigkeiten zwischen den benutzten geometrischen Objekten (z.B. Punkte, Linien, Flächen, Volumen) durch Parameter beschrieben (z.B. Abstand, Winkel, Ausrichtung). Damit lassen sich sowohl die Form als auch die Größe eines CAD-Modells durch nachträgliche Änderung von Modellparametern an vorgegebene Forderungen anpassen.
• Der history-basierte Modellierungsansatz, d.h. die Verwaltung der seriellen Abfolge von Modellierungsschritten, ermöglicht das nachträgliche flexible Ändern der Konstruktionsgeometrie durch die Modifikation einzelner Bearbeitungsschritte.

Freistich auf dem Zapfen

Freistiche verringern die Kerbwirkung an sonst scharfkantigen Absätzen bei Drehteilen. Grenzt ein Außengewinde an eine Planfläche, ist aus fertigungstechnischen Gründen ein Gewindefreistich (oder ersatzweise ein Gewindeauslauf) erforderlich (Siehe [1] S.4.7-4.8). Freistiche werden (zur Zeit noch nicht) als platzierte Elemente im Autodesk Inventor zur Verfügung gestellt:

• Man könnte sich solch ein Form-Element als sogenanntes iFeature-Datei definieren. Mit etwas Suchaufwand findet man solche Dateien auch im Internet zum Download und kann sie der eigenen Bibliothek für Form-Elemente hinzufügen.
• Ausblick: Im Autodesk Inventor gibt es in Baugruppen sogenannte Konstruktionsassistenten für unterschiedlichste Aufgaben, unter anderem ein Wellengenerator. Dieser ermöglicht die Berechnung und geometrische Erzeugung von Freistichen auf Wellen:
  
• Die exakte Geometrie z.B. eines Freistichs benötigt man, wenn auf Basis des CAD-Modells Belastungssimulationen durchgeführt werden. Dann wird die zum eventuellen Bruch führende mechanische Spannung vor allem durch die Kerbwirkung am Zapfen-Ende bestimmt.
• Beschränkt man sich (wie hier im Beispiel) nur auf die Erstellung technischer Zeichnungen, so verzichtet man im CAD-Modell auf die Geometrie der Freistiche. Man nutzt dann nur eine vereinfachte Darstellung in der Zeichnung selbst in Form eines Kommentars.

[1] Nagel, T.; Lienig, J.; Bönisch, I.; Reifegerste, F.: Technisches Darstellen.
  Studienliteratur Elektrotechnik-Mechatronik-Regenerative Energiesysteme. Dresden: Verlag Initial, März 2016.

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