Software: CAD - Fusion-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.

Aussengewinde mit Fase

Wir beginnen mit dem Außengewinde auf dem Zapfen des Distanzstücks (Volumenkörper > Erstellen > Gewinde):

• Das Gewinde darf sich nicht über die "volle Länge" des Zapfens erstrecken. Deshalb sollte man die Zylinder-Fläche durch Anklicken der Kreisfläche als Anfangsseite wählen. Wir verwenden eine Gewindelänge=9,5 mm.
• Durch die Zapfen-Mantelfläche ist gleichzeitig die Größe des Gewinde-Nenndurchmesser=4 mm festgelegt.
• Standardmäßig wird in der deutschen Version der Gewindetyp "ISO Metrischem Profil" als Rechtsgewinde benutzt.
• Als Steigungsmaß wird das Regelgewinde mit Steigung=0.7 vorgeschlagen, welches wir benutzen. Ein Feingewinde mit der Steigung 0.5 wäre möglich.

Hinweis: Standardmäßig wird ein Gewinde in CAD-Modellen nur als grafische Textur auf der entsprechenden Zylinderfläche abgebildet, ohne diese Oberfläche selbst zu verändern. Die Option "Modelliert" bietet jedoch die Möglichkeit, die Spirale des Gewindeganges als Geometrie im Detail zu berücksichtigen. Dies erhöht den Berechnungsaufwand leider enorm und sollte nur bei Bedarf, z.B. für exakte Belastungsanalysen eines Gewindes-Abschnittes, aktiviert werden!

Den Gewindeanfang versehen wir mit einer Fase 0.5x45° (Volumenkörper > Ändern > Fase):

• Es werden verschiedene Möglichkeiten der Fasen-Definition bereitgestellt:
  1. Abstandsmaß (gleicher Abstand)
  2. Abstand und Winkel
  3. Zwei Abstandsmaße
• Für das Anbringen einer Fase können Kanten oder Flächen gewählt werden:
  • Kante - wird komplett gefast (ungünstig bei Winkelangabe, da Bezugsfläche vorher nicht erkennbar)
  • Fläche - alle Kanten der Fläche werden gefast, die gewählte Fläche ist die Bezugsfläche für den Winkel)

• 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. Dazu sollte man im Beispiel die Kreisfläche des Gewindezapfen wählen.

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 → Bohrung ist noch nicht am Mittelpunkt der Fläche "befestigt".
2. Zusätzliche Auswahl einer Kreiskante 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, wobei man hier die Kante wählen muss:
  

Alle skizzierten und platzierten Elemente sind Bestandteil der Zeitleiste 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 Fusion 360 zur Verfügung gestellt:

• Die exakte Modell-Geometrie z.B. eines Freistichs benötigt man nur, 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] Schirmer, J.; Lienig, J.; Bönisch, I.; Reifegerste, F.: Technisches Darstellen.
  Studienliteratur Elektrotechnik-Mechatronik-Regenerative Energiesysteme. Dresden: Verlag Initial.

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