Dieter R. ZiethenWerner Koehldorfer

CATIA V5 –Konstruktionsmethodik zur Modellierung von Volumenkörpern

2., neu bearbeitete Auflage

Dieter R. Ziethen Werner Koehldorfer

CATIA V5 –

Konstruktionsmethodik zur Modellierung

von Volumenkörpern

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Dieter R. Ziehten

Werner Koehldorfer

CATIA V5 –

Konstruktionsmethodik

zur Modellierung

von Volumenkörpern

2., neu bearbeitete Auflage

Die Autoren Dieter R. Ziehten ist CAD-Systemingenieur bei der MAN Nutzfahrzeuge AG. Vorher war er CAD-Anwendungsberater bei IBM Deutschland. Werner Koehldorfer lehrt an der HTL-Graz im Bereich Maschinenbau-Konstruktion.

Alle in diesem Buch enthaltenen Informationen wurden nach bestem Wissen zusammengestellt und mit Sorgfalt getestet. Dennoch sind Fehler nicht ganz auszuschließen. Aus diesem Grund sind die im vorlie-genden Buch enthaltenen Informationen mit keiner Verpflichtung oder Garantie irgendeiner Art verbun-den. Autor und Verlag übernehmen infolgedessen keine Verantwortung und werden keine daraus folgen-de oder sonstige Haftung übernehmen, die auf irgendeine Weise aus der Benutzung dieser Informationen – oder Teilen davon – entsteht, auch nicht für die Verletzung von Patentrechten, die daraus resultieren können. Ebenso wenig übernehmen Autor und Verlag die Gewähr dafür, dass die beschriebenen Verfahren usw. frei von Schutzrechten Dritter sind. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Waren-bezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt also auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz- Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benützt werden dürften.

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© 2010 Carl Hanser Verlag München Gesamtlektorat: Sieglinde Schärl Sprachlektorat: Sandra Gottmann, Münster-Nienberge Herstellung: Stefanie König Titelillustration: Atelier Frank Wohlgemuth, Bremen Umschlagkonzept: Marc Müller-Bremer, www.rebranding.de, München Umschlagrealisation: Stephan Rönigk Datenbelichtung: Kösel, Krugzell Printed in Germany

ISBN 978-3-446-41317-7 www.hanser.de/cad

5

Inhalt

Vorwort ............................................................ 9

1 Einführung .......................................11

2 Grundbegriffe ..................................13

2.1 Volumenmodell ....................................... 13

2.2 Volumenkörper........................................ 14

2.3 Operationen............................................. 17

2.4 Körper ....................................................... 20

2.5 Konstruktionslogik ................................. 21 2.5.1 Die Elementlogik ....................................21 2.5.2 Die Featurelogik .....................................21 2.5.3 Hybridkonstruktion................................22

2.6 Übung ....................................................... 23

3 CATIA-Basiswissen...........................25

3.1 Körper erzeugen ..................................... 25 3.1.1 Parameter ................................................25 3.1.2 Interne Arbeitsweise von CATIA..........26 3.1.3 CATIA-Befehle ........................................27 3.1.4 Fehlermeldungen und deren

Ursachen..................................................28 3.1.5 Übung ......................................................30

3.2 Körper verknüpfen ................................. 30 3.2.1 Parameter ................................................31 3.2.2 Interne Arbeitsweise von CATIA..........32 3.2.3 CATIA-Befehle ........................................32 3.2.4 Fehlermeldungen und deren

Ursachen..................................................35 3.2.5 Übung ......................................................38

3.3 Skizze und Kontur erzeugen .................38 3.3.1 Parameter ................................................38 3.3.2 Interne Arbeitsweise von CATIA..........41 3.3.3 CATIA-Befehle ........................................43 3.3.4 Fehlermeldungen und deren

Ursachen..................................................60 3.3.5 Übungen ..................................................63

3.4 Volumenkörper erzeugen ......................64 3.4.1 Parameter ................................................64 3.4.2 Interne Arbeitsweise von CATIA..........65 3.4.3 CATIA-Befehle ........................................67 3.4.4 Fehlermeldungen und deren

Ursachen..................................................95 3.4.5 Übungen ............................................... 102

3.5 Ausformschräge erzeugen.................. 103 3.5.1 Parameter ............................................. 103 3.5.2 Interne Arbeitsweise von CATIA....... 105 3.5.3 CATIA-Befehle ..................................... 106 3.5.4 Fehlermeldungen und deren

Ursachen............................................... 116 3.5.5 Übungen ............................................... 122

3.6 Verrundung erzeugen.......................... 123 3.6.1 Parameter ............................................. 123 3.6.2 Interne Arbeitsweise von CATIA....... 125 3.6.3 CATIA-Befehle ..................................... 127 3.6.4 Fehlermeldungen und deren

Ursachen............................................... 136 3.6.5 Übungen ............................................... 142

3.7 Fase erzeugen ....................................... 142 3.7.1 Parameter ............................................. 143 3.7.2 Interne Arbeitsweise von CATIA....... 143 3.7.3 CATIA-Befehl....................................... 145 3.7.4 Fehlermeldungen und deren

Ursachen............................................... 146 3.7.5 Übung ................................................... 148

Inhalt

6

3.8 Trennen und Fläche integrieren.........149 3.8.1 Parameter ............................................. 149 3.8.2 Interne Arbeitsweise von CATIA....... 150 3.8.3 CATIA-Befehle ..................................... 151 3.8.4 Fehlermeldungen und deren

Ursachen............................................... 153 3.8.5 Übung ................................................... 156

3.9 Gewinde erzeugen ................................157 3.9.1 Parameter ............................................. 157 3.9.2 Interne Arbeitsweise von CATIA....... 157 3.9.3 CATIA-Befehle ..................................... 158 3.9.4 Fehlermeldungen und deren

Ursachen............................................... 159 3.9.5 Übung ................................................... 163

3.10 Schalenelement erzeugen ...................163 3.10.1 Parameter ............................................. 163 3.10.2 Interne Arbeitsweise von CATIA....... 164 3.10.3 CATIA-Befehl....................................... 166 3.10.4 Fehlermeldungen und deren

Ursachen............................................... 167 3.10.5 Übung ................................................... 171

3.11 Aufmaß erzeugen .................................171 3.11.1 Parameter ............................................. 171 3.11.2 Interne Arbeitsweise von CATIA....... 172 3.11.3 CATIA-Befehl....................................... 173 3.11.4 Fehlermeldungen und deren

Ursachen............................................... 175 3.11.5 Übung ................................................... 177

3.12 Teilfläche ersetzen und entfernen ....178 3.12.1 Parameter ............................................. 178 3.12.2 Interne Arbeitsweise von CATIA....... 179 3.12.3 CATIA-Befehle ..................................... 182 3.12.4 Fehlermeldungen und deren

Ursachen............................................... 184 3.12.5 Übung ................................................... 188

3.13 Drehen und Verschieben erzeugen....189 3.13.1 Parameter ............................................. 189 3.13.2 Interne Arbeitsweise von CATIA....... 190

3.13.3 CATIA-Befehle ..................................... 192 3.13.4 Fehlermeldungen und deren

Ursachen............................................... 193 3.13.5 Übung ................................................... 196

3.14 Skalieren, Symmetrie und Spiegeln erzeugen ................................................ 197

3.14.1 Parameter ............................................. 197 3.14.2 Interne Arbeitsweise von CATIA....... 198 3.14.3 CATIA-Befehle ..................................... 200 3.14.4 Fehlermeldungen und deren

Ursachen............................................... 202 3.14.5 Übung ................................................... 206

3.15 Rechteck-, Kreis- und Benutzermuster erzeugen .................. 206

3.15.1 Parameter ............................................. 207 3.15.2 Interne Arbeitsweise von CATIA....... 208 3.15.3 CATIA-Befehle ..................................... 211 3.15.4 Fehlermeldungen und deren

Ursachen............................................... 216 3.15.5 Übung ................................................... 218

3.16 Konstruktionsbaum ordnen ............... 218 3.16.1 Interne Arbeitsweise von CATIA....... 218 3.16.2 CATIA-Befehle ..................................... 219 3.16.3 Übung ................................................... 220

4 CAD-Funktionsmethodik und

methodische Tipps ........................ 221

4.1 CATIA-Datenmodell und Abhängigkeitsketten ........................... 222

4.1.1 CATIA-Datenmodell............................ 222 4.1.2 Abhängigkeitsketten ........................... 224 4.1.3 Methodische Tipps............................... 226 4.1.4 Übung ................................................... 227

4.2 Strukturierung eines Volumenmodells ................................... 228

4.2.1 Prinzip der Dekomposition ................ 229 4.2.2 Prinzip des Schnitzens........................ 231

Inhalt

7

4.2.3 Objektorientierte Strukturierung ....... 233 4.2.4 Methodische Tipps............................... 234 4.2.5 Übung ................................................... 235

4.3 Definition der Steuergeometrie eines Volumenmodells .........................235

4.3.1 Prinzip der Notwendigkeit ................. 240 4.3.2 Prinzip der Parameter ......................... 243 4.3.3 Methodische Tipps............................... 245 4.3.4 Übung ................................................... 247

4.4 Strukturierung eines Körpers und Auswahl der Volumenkörper ..............247

4.4.1 Prinzipien der Dekomposition und des Schnitzens ..................................... 248

4.4.2 Prinzip der Einfachheit....................... 250 4.4.3 Prinzip der Operation.......................... 251 4.4.4 Methodische Tipps............................... 253 4.4.5 Übung ................................................... 254

4.5 Aufbau einer Kontur ............................254 4.5.1 Prinzip der Scharfkantigkeit .............. 255 4.5.2 Prinzip der Ausgliederung ................. 257 4.5.3 Methodische Tipps............................... 259 4.5.4 Übung ................................................... 260

4.6 Definition einer Ausformschräge ......260 4.6.1 Prinzip der Frühzeitigkeit................... 261 4.6.2 Prinzip der Minimalität ...................... 262 4.6.3 Methodische Tipps............................... 265 4.6.4 Übung ................................................... 266

4.7 Definition einer Verrundung oder Fase .........................................................266

4.7.1 Prinzip der Frühzeitigkeit................... 267 4.7.2 Prinzip der Minimalität ...................... 269 4.7.3 Methodische Tipps............................... 271 4.7.4 Übung ................................................... 272

4.8 Integration einer Fläche......................272 4.8.1 Prinzip der Qualität............................. 272

4.8.2 Prinzip der Randposition.................... 279 4.8.3 Methodische Tipps............................... 281 4.8.4 Übung ................................................... 282

4.9 Ändern einer Geometrie ..................... 282 4.9.1 Prinzip des minimalen Eingriffs........ 283 4.9.2 Prinzip des parallelen Ergänzens ...... 287 4.9.3 Methodische Tipps............................... 291 4.9.4 Übung ................................................... 292

5 CAD-Prozessmethodik.................. 293

5.1 CAD-Prozesskette................................. 293 5.1.1 Allgemeine CAD-Prozesskette ........... 294 5.1.2 Spezifische CAD-Prozessketten ......... 295 5.1.3 Übung ................................................... 297

5.2 Volumenmodell innerhalb der allgemeinen CAD-Prozesskette ......... 297

5.2.1 Design- und Konzeptphase ................ 298 5.2.1.3 Übung ................................................... 309 5.2.2 Detaillierungsphase, Vorserien- und

Serienbetreuung .................................. 309 5.2.2.3 Übung ................................................... 312

5.3 Volumenmodell innerhalb einer spezifischen Prozesskette ................... 313

5.3.1 Schmieden und Gießen....................... 313 5.3.2 Spritz- und Druckgießen .................... 317 5.3.3 Schweißen ............................................ 321 5.3.4 Zerspanen............................................. 322 5.3.5 Übung ................................................... 332

6 Konstruktionsmethodik für

Baugruppen................................... 335

6.1 Das Skelettmodell ................................ 335

6.2 Veröffentlichung von Elementen...... 338

Inhalt

8

6.3 Design in Context (Assoziative Baugruppen)....................343

6.4 Verknüpfungen zwischen Dateien (Links)......................................................349

6.4.1 Verknüpfungen zwischen Einzelteilen (Reference-to-reference Link) ............ 349

6.4.2 Links innerhalb der Produktumgebung............................... 351

6.5 Verwendung von Parametern auf Baugruppenebene.................................353

Index .........................................................359

9

Vorwort zur zweiten Auflage

Für Konstrukteure wird es immer wichtiger, ihre 3D-Modelle mathematisch stabil und vor allem änderungsfreundlich aufzubauen. Die Lebenszyklen von techni-schen Produkten werden immer kürzer, somit steigt die Notwendigkeit, Modifika-tionen und Innovationen am Produkt schnell und einfach in der Konstruktion um-zusetzen. Durch die im Buch vorgestellte Konstruktionsmethodik wird die Bauteilstruktur darüber hinaus so aufgebaut, dass ein Abbild des Fertigungsprozesses entsteht. Diese Methodik bewährt sich auch in größeren Entwicklungsabteilungen, da alle Modelle nach einem vorhersehbaren Schema objektorientiert aufgebaut werden. Damit können auch Entwicklungsabteilungen an unterschiedlichen Standorten gemeinsam am Produktdesign arbeiten. Das spart Zeit und vor allem Kosten. Die Methodik der parametrisch assoziativen Arbeitsweise wird in der 2. Auflage auf Baugruppen ausgeweitet, womit eine höhere Komplexität, vor allem in der Verknüpfung der Dateien, erreicht wird. Nur wer diese Komplexität beherrscht, kann die Vorteile des relationalen Designs nutzen. Dem Carl Hanser Verlag danke ich für die Möglichkeit, dieses Buch zu veröffentli-chen. Besonderer Dank gilt meiner Lektorin Frau Sieglinde Schärl für die hervor-ragende Zusammenarbeit und Organisation sowie Frau Stefanie König für die Er-stellung des Layouts. Ein abschließender Dank gebührt vor allem meiner Familie. Werner Koehldorfer

Graz, Mai 2010

10

Vorwort zur ersten Auflage

„Computer-Aided-Design“ (CAD) ist heute aus einer Konstruktions- und Entwick-lungsableitung nicht mehr wegzudenken. Mit dem CAD-System „CATIA V5“ hält eine neue Generation von CAD-Systemen Einzug in die Industrie, die nicht mehr nur die Modellierung eines Bauteils oder einer Baugruppe, sondern den gesamten Entwicklungs- und Fertigungsprozess unterstützt. Ein Konstrukteur steht damit vor der Aufgabe, nicht nur die Geometrie eines Bauteils gemäß dessen Funktion und Fertigung zu definieren, sondern auch auf die Qualität und Weiterverwend-barkeit der erzeugten CAD-Daten zu achten. Die Datenqualität hat einen entscheidenden Einfluss auf den Zeitaufwand, ein Bau-teil geometrisch zu ändern oder in einem der Konstruktion nachgelagerten Prozess zu verarbeiten. Da ein Konstrukteur oder technischer Zeichner in der Konzeptphase schnell seine Ideen verwirklichen möchte und in der Entwicklungsphase ein Bauteil mehrfach abändern muss, ist es lohnend, von Anfang an CAD-Daten zu erzeugen, mit denen diese Aufgaben durchgängig und einfach erledigt werden können. Das Buch richtet sich an alle Konstrukteure und technischen Zeichner, die mit CATIA V5 arbeiten und Volumengeometrie erzeugen. Während eine CAD-Standardschulung die Funktionen und Schaltflächen eines CAD-Systems be-schreibt, vermittelt dieses Buch, welche Funktionen wann und wie sinnvoll einge-setzt werden. Die häufigsten Fehlermeldungen des Systems werden systematisch erläutert und Möglichkeiten der Fehlerbehebung aufgeführt. Das Buch stellt allge-meine Methoden und Tipps dar, mit denen in der Konzeptphase schnell Volumen-geometrie erzeugt und in der nachgelagerten Entwicklungsphase weiterverwendet und einfach geändert werden kann. Wer diese grundlegenden Methoden be-herrscht, macht sich nicht nur das Leben einfacher, sondern ist auch für die An-forderungen der Zukunft gerüstet. Als Vorkenntnisse sind von Vorteil, aber nicht notwendige Voraussetzung:

Kenntnisse der Funktionen und Schaltflächen der Arbeitsumgebung „Part De-sign“ (PDG), einige Monate praktische Erfahrung mit CATIA V5.

Jeder Abschnitt dieses Buches wird durch eine oder mehrere Übungen abgeschlos-sen, mit denen der Leser sein Wissen vertiefen und kontrollieren kann. Viele Übungen können bearbeitet werden, ohne aktiv an einem CAD-System zu arbeiten und eignen sich daher besonders für ein Lernen zu Hause oder auf dem Weg zur Arbeit. Im Internet ist für jede Übung ein Lösungsvorschlag zu finden. Dieter R. Ziethen

Gröbenzell, im März 2004

11

1 Einführung

Das CAD-System „CATIA V5“ ist eine Software, mit der ein Anwender Geometrie erzeugen kann, die in einem CAD-Modell gespeichert ist. Ein CAD-Modell ist eine Zusammenstellung aller Informationen, die eine Geometrie beschreiben. Um ein CAD-Modell zu erstellen, bieten sich einem Anwender häufig mehrere Wege an, die zum gewünschten geometrischen Ergebnis führen. Denn der Funktionsumfang von CATIA V5 stellt verschiedene ähnliche Funktionen bereit, um eine Fläche oder ein Volumen zu beschreiben. Auch wenn eine Geometrie scheinbar über verschie-dene Wege modelliert werden kann, wird die interne mathematische Abbildung des Ergebnisses einfach oder komplex, änderungsfreundlich oder fehleranfällig sein. Es genügt also nicht nur, eine Funktion des CAD-Systems zu kennen und anwenden zu können, sondern es ist gleichsam wichtig zu wissen, wann und wie die Funktion eingesetzt wird. Dieses Wissen um das Wie und Wann wird durch ei-ne CAD-Methodik vermittelt. Eine CAD-Methodik ist eine Beschreibung von Regeln, wie ein CAD-Modell mo-delliert wird. Eine CAD-Methodik stellt auf der einen Seite dar, wie ein CAD-System intern funktioniert und warum bei der Anwendung einer CAD-Funktion (z.B. Verrundung) Probleme auftreten können. Auf der anderen Seite wird dieses Wissen in allgemeine Regeln gefasst, bei deren Einhaltung ein Anwender in den meisten Fällen diese Probleme umgehen kann. Um den Leser schrittweise an eine fundierte CAD-Methodik und ein tiefes CAD-Wissen von CATIA V5 heranzuführen, wird der Stoff dieses Buches in mehreren Stufen vermittelt, die aufeinander aufbauen:

In Kapitel 2, „Grundbegriffe“, werden die grundlegenden Begriffe einer CAD-Methodik definiert. Sie bilden die Grundlage für das Verständnis und die Glie-derung der anschließenden Kapitel und Abschnitte dieses Buches.

Kapitel 3, „CATIA-Basiswissen“, führt den Leser in die Standardfunktionalität der Volumenmodellierung von CATIA V5 ein. Neben der Darstellung, wie eine Funktionalität angewendet wird, steht immer zugleich im Fokus, was CATIA im Hintergrund, meistens ohne ein bewusstes Wissen eines Anwenders, ausführt oder speichert. Das Hintergrundwissen erschließt das Verständnis, warum und wann bei der Anwendung einer Funktion Probleme oder Fehler auftreten kön-nen.

Eine „CAD-Funktionsmethodik und methodische Tipps“ werden in Kapitel 4 vermittelt. Die in Kapitel 3 gewonnenen Erkenntnisse werden vertieft und in allgemeine Regeln gefasst. Werden die allgemeinen Regeln bei einer Volumen-modellierung eingehalten, können Fehler und Probleme in den meisten Fällen von vornherein vermieden werden.

1 Einführung

12

Einen Überblick über prozessmethodische Besonderheiten gibt Kapitel 5. Die allgemeine Methodik aus Kapitel 4 wird aus der Perspektive einzelner Schritte der CAD-Prozesskette betrachtet und durchleuchtet.

Jeder Abschnitt dieses Buches wird durch eine oder mehrere Übungen abgeschlos-sen, mit denen der Leser sein Wissen vertiefen und kontrollieren kann. Viele Übungen können bearbeitet werden, ohne aktiv an einem CAD-System zu arbei-ten, und eignen sich daher besonders für ein Lernen zu Hause oder auf dem Weg zur Arbeit. Wenn eine Übung aktiv am CAD-System vorgenommen werden sollte, ist dies durch ein CATIA-Symbol am Rand der Aufgabenstellung gekennzeichnet. Zu jeder der insgesamt 34 Übungen gibt es ein Aufgaben- und Lösungsblatt. Alle Aufgaben- und Lösungsblätter stehen unter http://downloads.hanser.de im PDF-Format zum Download bereit. Sie können die Übungs- und Lösungsblätter ausdrucken. Die PDF-Dateien sind aber so aufbereitet, dass Sie die Blätter auch direkt am Bildschirm ausfüllen können.

13

2 Grundbegriffe

Dieses Kapitel definiert die wesentlichen Begriffe einer CAD-Methodik und gibt eine Übersicht über die Geometrieelemente, die in CATIA V5 bei einer Volumen-modellierung verwendet werden.

2.1 Volumenmodell

Ein Volumenmodell ist ein CAD-Modell, das sich aus massiven Volumenelemen-ten (Shapes) zusammensetzt. In CATIA V5 wird ein Volumenmodell durch ein Do-kument des Typs CATPart repräsentiert, das über die Arbeitsumgebung „Part De-sign“ (Teilekonstruktion) erstellt ist. Ein Volumenmodell lässt sich in folgende Elementarten unterteilen:

Volumenkörper, Operationen und

Körper.

Ein Volumenkörper ist das kleinste Volumenelement eines Volumenmodells. Er kann durch eine oder mehrere Operationen detailliert werden, die einzelne Teilbe-reiche des Volumenkörpers geometrisch verändern. Ein Körper ist eine Gruppe von Volumenkörpern und Operationen und bildet innerhalb eines Volumenmodells eine logische Klammer. Ein Volumenmodell kann über mehrere Körper verfügen. Die rechte Spalte von Tabelle 2.1 zeigt ein Beispiel. Das Volumenmodell verfügt über einen hellblauen Volumenkörper, der über türkisfarbene Operationen detail-liert ist. Zwei weitere dunkelblaue Volumenkörper sind vom ersten geometrisch abgezogen. Die gesamte Gruppe der Volumenkörper und Operationen bildet einen Körper. Die Elemente eines Volumenmodells werden im Konstruktionsbaum eines CAT-Parts hierarchisch abgebildet (Tabelle 2.1, links). Ein Konstruktionsbaum ist somit eine Liste der Körper, Volumenkörper und Operationen eines Volumenmodells. Der oberste Knoten des Konstruktionsbaumes repräsentiert das gesamte Volumenmo-dell (CATPart). Darunter folgen die Ursprungsebenen und die Elemente, die von einem Anwender erzeugt wurden. Die Ursprungsebenen sind der geometrische An-ker eines Volumenmodells. Alle geometrischen Bezüge lassen sich in letzter In-stanz auf jene zurückverfolgen. Alle Elemente, die direkt am obersten Knoten angehängt sind, befinden sich auf der ersten Hierarchieebene eines Volumenmodells. Im Beispiel von Tabelle 2.1 sind dies die drei Ursprungsebenen und der Körper „Körper“. Innerhalb der logi-schen Klammer des Körpers befinden sich drei Volumenkörper und zwei Operatio-

2 Grundbegriffe

14

nen. Diese fünf Elemente zählen nicht mehr zur ersten Hierarchieebene, sondern sind auf der zweiten Hierarchieebene angeordnet. Ein kleiner grauer Kreis im Kon-struktionsbaum zeigt an, dass sich unter einem Element eine weitere Hierarchie-ebene befindet. Eine Selektion des Kreises klappt eine Hierarchieebene auf oder zu. Ist im Kreis ein Minuszeichen dargestellt, ist eine Hierarchieebene aufgeklappt. Ein Pluszeichen zeigt eine zugeklappte Hierarchieebene an. Für die Elemente eines Volumenmodells werden im Laufe dieses Buches spezielle CAD-Methodiken vorgestellt.

Konstruktionsbaum 3D-Geometrie

2.2 Volumenkörper

Ein Volumenkörper ist ein massives Volumenelement, das auf einer Fläche, Kontur oder Skizze basiert. Eine Fläche (Surface) ist ein zweidimensionales Gebilde, das in jeder Dimension Krümmungen aufweisen kann und durch eine Randkurve begrenzt ist. Flächen, die sich Stücke ihrer Randkurven teilen, können zu einem Flächenverband zusam-mengesetzt sein. Im Folgenden wird eine Unterscheidung zwischen einer Fläche und einem Flächenverband nur dann getroffen, wenn es für die Anwendung einer Funktion von Bedeutung ist. Ansonsten werden Flächen und Flächenverbände un-ter dem Begriff einer Fläche zusammengefasst. Eine Kontur (Contour) ist ein offener oder geschlossener planarer Kurvenzug. Hat ein Kurvenzug unterschiedliche Anfangs- und Endpunkte, so handelt es sich um einen offenen Kurvenzug. Bei einem geschlossenen Kurvenzug fallen dessen En-den in einem Punkt zusammen. Ein Kurvenzug kann aus einem oder mehreren Geometrieelementen bestehen.

Tabelle 2.1: Elemente eines Volumenmodells

2.2 Volumenkörper

15

Wird ein Volumenkörper erzeugt, ist dessen Kontur in der Regel in einer Skizze gespeichert. Eine Skizze (Sketch) ist eine Gruppe von planar angeordneten Punk-ten und Kurvenzügen. Eine Skizze kann mehrere Konturen beinhalten. Auch wenn die Erzeugung eines Volumenkörpers in vielen Fällen nur durch eine Kontur vor-genommen werden kann, wird im Folgenden davon ausgegangen, dass ein An-wender eine Skizze verwendet. Die Verwendung einer Skizze ist der im CATIA üb-liche Weg. Diese Geometrie, die wesentliche geometrische Vorgaben für ein Volumenelement enthält, wird Elterngeometrie des Volumenelementes genannt. Ist die Elterngeo-metrie eines Volumenelementes eine Fläche, wird das Element als flächenbasier-ter Volumenkörper (Surface Based Shape) bezeichnet. Ist diese eine Kontur oder Skizze, heißt das Element skizzenbasierter Volumenkörper (Sketch Based Shape). Ein Beispiel für einen flächen- und skizzenbasierten Volumenkörper gibt Tabelle 2.2. Die Elterngeometrie ist jeweils in altrosa Farbe hervorgehoben.

Flächenbasierter Volumenkörper Skizzenbasierter Volumenkörper

Die Elterngeometrie eines Volumenkörpers wird im Konstruktionsbaum unter dem Symbol des Volumenkörpers angezeigt (Tabelle 2.3). Die Symbole eines Volumen-körpers, einer Fläche und einer Kontur variieren, je nachdem welcher Geometrie-typ zur Modellierung einer Geometrie verwendet wird. Nur das Symbol einer Skiz-ze ist immer gleich.

Fläche Kontur Skizze

Tabelle 2.2 : Beispiel eines flächen- und skizzenbasierten Volumenkörpers

Tabelle 2.3: Darstellung der Elternge-ometrie eines Volumen-körpers im Konstruktions-baum

2 Grundbegriffe

16

Neben seiner Elterngeometrie besitzt ein Volumenkörper geometrische Unterele-mente, auf denen eine Operation beruht: Teilflächen und Kanten. Eine Fläche eines Volumenkörpers wird als Teilfläche (Face) bezeichnet. Stoßen zwei Teilflächen an-einander, entsteht eine Kante (Edge). Ein Beispiel für die Bestandteile eines Volu-menkörpers gibt Bild 2.1.

Ein Volumenkörper kann ein positives oder negatives Vorzeichen besitzen. Das Vorzeichen eines Volumenkörpers hat für einen einzelnen Volumenkörper unmit-telbar keine besondere Bedeutung. Es entfaltet seine Wirkung erst, wenn mehrere Volumenkörper verknüpft werden. Zwei Volumenkörper gleichen Vorzeichens werden innerhalb eines Körpers (Abschnitt 2.4) vereinigt, zwei Volumenkörper mit unterschiedlichem Vorzeichen subtrahiert. Das Ergebnis beider Fälle wird als zu-sammengesetzter Volumenkörper bezeichnet. Die rechte Abbildung in Tabelle 2.1 stellt ein Beispiel eines zusammengesetzten Volumenkörpers dar. Der hellblaue Volumenkörper besitzt ein positives, die beiden dunkelblauen ein negatives Vorzeichen. Das Vorzeichen eines Volumenkörpers ist nur über dessen Symbol im Konstruktionsbaum ersichtlich. Der kleine graue Kreis vor einem Volumenkörpersymbol dient zur Darstellungssteuerung der Hierarchie-ebenen im Konstruktionsbaum (Abschnitt 2.1) und sollte nicht mit dem Vorzei-chen eines Volumenkörpers verwechselt werden. Eine Zusammenstellung der Volumenkörper von CATIA V5 und ihrer Symbole gibt Tabelle 2.4.

Bild 2.1: Bestandteile eines Volumenkörpers

2.3 Operationen

17

Elterngeometrie Positiver Volumenkörper Negativer Volumenkörper

Block (Pad)

Tasche (Pocket)

Mehrfachblock (Multipad)

Mehrfachtasche (Multipocket)

Welle (Shaft)

Nut (Groove)

Versteifung (Stiffener)

eine Skizze

Bohrung (Hole)

Rippe (Rib)

Rille (Slot)

Kombinieren (Solid Combine)

mehrere Skizzen

Loft (Loft)

Entfernter Loft (Removed Loft)

Fläche schließen (Close Surfa-ce)

Aufmaßfläche (Thick Surface)

Block (Pad)

Tasche (Pocket)

Fläche

Welle (Shaft)

Nut (Groove)

mehrere Flächen

Kombinieren (Solid Combine)

2.3 Operationen

Eine Operation ist eine Änderung eines einzelnen oder zusammengesetzten Vo-lumenkörpers (Abschnitt 2.2). Eine Änderung kann sich auf eine Kante, eine Teil-fläche oder den gesamten Volumenkörper beziehen. Die Geometrie, auf die sich eine Operation stützt, wird Elterngeometrie der Operation genannt. Ist die Elterngeometrie einer Operation eine Kante oder Teilfläche, wird diese als Kanten- oder Flächenoperation bezeichnet. Eine Kantenoperation verändert ei-nen Volumenkörper entlang einer oder mehrerer Kanten, eine Flächenoperation modifiziert eine oder mehrere Teilflächen. Tabelle 2.5 zeigt ein Beispiel für eine Kanten- und eine Flächenoperation. Die Elterngeometrie ist jeweils orangefarben am transparent dargestellten Ausgangsvolumenkörper hervorgehoben.

Tabelle 2.4: Arten von Volumenkör-pern und deren Symbole im Konstruktionsbaum