Rudolf W. RemboldMichael BrillRalf Deeß

Einstieg in

CATIA V5Objektorientiert konstruieren in Übungen und Beispielen

5., überarbeitete und erweiterte Auflage

Rudolf W. Rembold / Michael Brill / Ralf Deeß

Einstieg in CATIA V5

Einstieg in CATIA V5

Rudolf W. RemboldMichael BrillRalf Deeß

Objektorientiert konstruieren in Übungen und Beispielen

5., überarbeitete und erweiterte Auflage

© 2011 Carl Hanser Verlag MünchenGesamtlektorat: Julia SteppSprachlektorat: Sandra Gottmann, Münster-NienbergeHerstellung: Der Buchmacher, Arthur Lenner, MünchenSatz: le-tex publishing services GmbH, LeipzigUmschlagkonzept: Marc Müller-Bremer, www.rebranding.de, MünchenUmschlagrealisation: Stephan RönigkDruck und Bindung: Kösel, KrugzellPrinted in GermanyISBN 978-3-446-42274-2E-Book-ISBN: 978-3-446-42839-3www.hanser.de

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Die Autoren:

Rudolf W. Rembold, GerlingenMichael Brill, DeckenpfronnRalf Deeß, Heimsheim

Inhalt

Vorwort ........................................................................................... 1

1 Werkzeuge ............................................................................. 31.1 Welches Wissen vermittelt dieser Einstieg? ........................................... 31.1.1 An wen richtet sich das Buch? ..................................................................................... 51.1.2 Welche Werkzeuge des Programms werden eingesetzt? ..................................... 61.2 Wie sind die Kapitel aufgebaut? .............................................................. 71.2.1 Wie sind die Übungen aufgebaut? .............................................................................. 81.3 Wie funktionieren die Werkzeuge am Schirm? ....................................... 91.3.1 Wie ist der Bildschirm strukturiert? .......................................................................... 91.3.2 Wie hängen Umgebungen und Dateien zusammen? ............................................. 101.3.3 Wie funktioniert die Maus? ........................................................................................... 121.3.4 Was leistet die Menüleiste? ........................................................................................... 131.3.5 Wie sind die Symbolfunktionen strukturiert? ........................................................ 131.3.6 Wie werden die Arbeitsfunktionen benützt? .......................................................... 141.3.7 Was leisten die Standardfunktionen? ........................................................................ 151.3.8 Wie wird mit dem Strukturbaum gearbeitet? ......................................................... 151.3.9 Wie wird mit der Geometrie gearbeitet? ................................................................... 171.3.10 Wie funktioniert der Kompass? ................................................................................... 191.3.11 Wie werden die Programmstandards für die Übungen vorbereitet? .............. 191.4 Übung Erste Schritte ................................................................................ 211.5 Übung Umgebungen ................................................................................. 231.6 Wie werden die Daten gespeichert? ........................................................ 27

2 Anpassungsfähige Körper .................................................... 312.1 Was ist ein Einzelteil? ............................................................................... 312.1.1 Wie wird ein Einzelteil aufgebaut? ............................................................................. 322.1.2 Wie entsteht ein Grundkörper? ................................................................................... 33

VI  Inhalt

2.1.3 Wie wird ein Profil skizziert? ........................................................................................ 352.1.4 Welches Profil ist verwendbar? ................................................................................... 372.1.5 Wie werden die Teile dargestellt? ............................................................................... 412.2 Übung Rundscheibe ................................................................................. 432.3 Übung Eckplatte ....................................................................................... 492.4 Übung Grafik ............................................................................................ 602.5 Wie werden Teile objektorientiert konstruiert? ...................................... 632.5.1 An welchen Stellen wirkt sich Objektorientierung aus? ..................................... 672.6 Übung Klötzchenturm .............................................................................. 682.6.1 Alternativer Koordinatenbezug ................................................................................... 732.7 Übung Distanzscheibe ............................................................................. 762.8 Übung Bolzen ............................................................................................ 772.9 Übung Kappe ............................................................................................ 802.10 Übung Schutzblech .................................................................................. 832.11 Übung Radhalter ....................................................................................... 862.12 Übung Stange ........................................................................................... 902.13 Übung Lenker ........................................................................................... 952.14 Übung Rad ................................................................................................ 972.15 Übung Kipphebel ...................................................................................... 992.16 Übung Trittbrett ........................................................................................ 1022.16.1 Alternative Lösung mit nur einer Gesamttasche ................................................... 1072.17 Übung Drehteller ...................................................................................... 1082.18 Übung Mutter M8 ..................................................................................... 111

3 Erweiterte Methoden für Körper ......................................... 1153.1 Wie werden Körper zusammengefügt? .................................................... 1153.1.1 Zusammenbau durch Geometriefunktionen ........................................................... 1163.1.2 Zusammenbau durch separate Mengenoperation ................................................. 1163.1.3 Reihenfolge beim Zusammenbau ................................................................................ 1183.1.4 Was muss im Strukturbaum beachtet werden? ...................................................... 1203.2 Übung Schneide ....................................................................................... 1223.3 Wozu werden Referenzelemente gebraucht? .......................................... 1253.3.1 Welche Referenzen gibt es und wie werden sie hergestellt? ............................. 1263.3.2 Referenz zu Skizzen .......................................................................................................... 1263.3.3 Referenz zu Körpern ........................................................................................................ 1273.3.4 Referenz zu raumabhängigen Skizzenelementen ................................................... 1273.3.5 Referenz zu Raumelementen ........................................................................................ 1283.3.6 Wie hängen die Referenzelemente mit dem Körper zusammen? ..................... 1293.3.7 Was ist Hilfs-, was Nutzgeometrie? ............................................................................. 1323.3.8 Wie können fehlerha�e Referenzen repariert werden? ...................................... 1323.3.9 Was muss im Strukturbaum beachtet werden? ...................................................... 1333.4 Übung Gleitring ........................................................................................ 134

Inhalt VII

3.5 Übung Drehkreuz ..................................................................................... 1373.6 Übung Eckknoten ..................................................................................... 1423.7 Übung Zylinderschraube M8 .................................................................... 1483.7.1 Alternative mit separatem Abzugkörper .................................................................. 1533.8 Übung Zylinderfeder ................................................................................. 1563.9 Wie kann Symmetrie genutzt werden? .................................................... 1613.10 Übung Seilrolle ......................................................................................... 1623.10.1 Symmetrie in den Skizzen.............................................................................................. 1623.10.2 Symmetrie im Raum ........................................................................................................ 1663.11 Was sind systematisch aufgebaute Teile? .............................................. 1683.11.1 Abhängigkeiten im ebenen Profil: ............................................................................... 1693.11.2 Abhängigkeiten in der räumlichen Ausdehnung:.................................................. 1703.11.3 Abhängigkeiten durch räumliche Referenzelemente: .......................................... 1713.12 Übung Klemme ......................................................................................... 1723.12.1 Alternative Lösung für die Körperausdehnung ..................................................... 1743.12.2 Alternative Lösung mit einem Verschneidekörper ............................................... 1753.13 Übung Winkelhebel .................................................................................. 1773.14 Was sind Formteile? ................................................................................. 1863.15 Übung Clipmuster .................................................................................... 1873.16 Übung Clip ................................................................................................ 1933.17 Übung Stab ............................................................................................... 1953.18 Übung Griff ............................................................................................... 196

4 Baugruppe ............................................................................. 1994.1 Was ist eine Baugruppe? .......................................................................... 1994.1.1 Wie wird eine neue Baugruppe mit den Komponenten strukturiert? ............ 2004.1.2 Wie werden die Komponenten der Baugruppe zusammengebaut? ................. 2014.1.3 Was muss im Strukturbaum beachtet werden? ...................................................... 2024.2 Wie werden fertige Teile zur Baugruppe zusammengesteckt? ............... 2044.3 Übung Gelenkkreuz .................................................................................. 2064.4 Übung Schnappschere ............................................................................. 2094.5 Übung Stangengruppe ............................................................................. 2144.6 Übung Lenkergruppe ................................................................................ 2174.7 Übung Trittbrettgruppe ............................................................................ 2214.8 Übung Roller ............................................................................................. 2244.9 Wie werden autarke Teile in der Baugruppe konstruiert? ...................... 2274.9.1 Wie wird in der Baugruppe konstruiert? ................................................................. 2274.10 Übung Abzieher ........................................................................................ 2294.11 Wie werden abhängige Teile in der Baugruppe konstruiert? .................. 2384.11.1 Wie entstehen abhängige Baugruppenteile? ........................................................... 2384.11.2 Wie muss die Baugruppenkonstruktion vorbereitet werden? .......................... 2414.12 Übung Nietblech ....................................................................................... 242

VIII  Inhalt

4.13 Übung Nut-Feder-Verbindung .................................................................. 2464.14 Übung Kunststoffgetriebe ........................................................................ 2494.15 Wie werden Baugruppen noch effektiver? .............................................. 2584.15.1 Geometrie wird veröffentlicht ...................................................................................... 2594.15.2 Baugruppenoperationen werden eingesetzt ............................................................ 2614.15.3 Schnittdarstellungen prüfen die Baugruppe ........................................................... 2624.15.4 Parameter regeln die Baugruppe ................................................................................ 2644.15.5 Teile übernehmen Nachbargeometrie durch Einfügen > Spezial... .................. 2654.15.6 Zusammenfassung ............................................................................................................ 265

5 Varianten ............................................................................... 2675.1 Was sind parametrische Teile? ................................................................ 2675.1.1 Welche Parameter gibt es? ............................................................................................. 2685.1.2 Wie werden Parameter verändert? ............................................................................. 2695.1.3 Wie werden Parameter eingesetzt? ............................................................................. 2695.2 Übung Quader .......................................................................................... 2705.3 Übung Rundblech ..................................................................................... 2725.4 Übung Muttern ......................................................................................... 2765.5 Übung Lasche ........................................................................................... 2805.6 Was ist eine parametrische Baugruppe? ................................................. 2845.6.1 Wie wird eine Baugruppe mit autarken Teilen parametrisiert? ....................... 2865.6.2 Wie wird eine Baugruppe mit abhängigen Teilen parametrisiert? .................. 2865.7 Übung Gesicherte Öse ............................................................................. 2875.7.1 Alternative: Starre Baugruppe mit veröffentlichter Geometrie ........................ 2945.8 Übung Kugellager ..................................................................................... 302

6 Anpassungsfähige Flächen .................................................. 3156.1 Was sind Flächen? .................................................................................... 3156.1.1 Wie entsteht eine Fläche? .............................................................................................. 3166.1.2 Wie entsteht eine Kurve? ............................................................................................... 3206.1.3 In welchen Umgebungen entstehen Flächen? ......................................................... 3216.1.4 Wie sind Flächenmodelle strukturiert? .................................................................... 3226.1.5 Was ist im Strukturbaum zu beachten?..................................................................... 3246.2 Wie entstehen Körper mit abhängigen Flächen? .................................... 3266.3 Übung Tetraeder ....................................................................................... 3276.4 Übung Rohrverbindung ............................................................................ 3296.4.1 Alternative Lösung mit einer Übergangsfläche: ..................................................... 3356.5 Übung Maus.............................................................................................. 3386.6 Übung Mausgehäuse ................................................................................ 3456.6.1 Vorbereitung des Urmodells ......................................................................................... 3456.6.2 Vorbereitung der Baugruppe ........................................................................................ 347

Inhalt IX

6.6.3 Vorbereitung des Austauschmodells.......................................................................... 3526.7 Wie entsteht ein anpassungsfähiges Flächenmodell? ............................ 3546.7.1 Beispielha�e Ansätze für mögliche Lösungswege ................................................. 3556.8 Übung Radsattel ....................................................................................... 3566.9 Übung Flaschenöffner .............................................................................. 3626.10 Übung Tretkurbel ...................................................................................... 3726.10.1 Finger .................................................................................................................................... 3736.10.2 Kurbel ................................................................................................................................... 3826.10.3 Übergang unten ................................................................................................................. 3896.10.4 Übergang oben................................................................................................................... 3926.10.5 Körpermodell ..................................................................................................................... 397

7 Komplexe Baugruppen ......................................................... 4037.1 Wie strukturiere ich eine Baugruppe? ..................................................... 4037.2 Übung Konzeptmodell eines Getriebes ................................................... 4067.3 Wie erstelle ich sich selbst einbauende Bauteile? .................................. 4087.4 Übung: Das sich selbst einbauende Kugellager ...................................... 4097.5 Übung: Erstellung der Kugellager des Getriebes .................................... 4217.6 Technische Kurven am Beispiel Evolvente .............................................. 4227.7 Übung Kreisabwicklung für Evolventenbestimmung .............................. 4237.8 Wann verwende ich Makros zur Bauteilkonstruktion? ........................... 4277.8.1 Vorgehensweise ................................................................................................................. 4287.8.2 Voraussetzungen ............................................................................................................... 4287.8.3 Übung Makros mitprotokollieren ............................................................................... 4287.8.4 Übung wiederholte Geometrieerzeugung................................................................. 4307.8.5 Übung Parameter ändern ............................................................................................... 4317.8.6 Übung Messpunkt mitprotokollieren ........................................................................ 4327.9 Übung Zahnrad ......................................................................................... 4347.9.1 Erzeugung der Zahnradevolvente ............................................................................... 4347.9.2 Produktstruktur für die Konstruktionsvorlage Zahnrad erstellen .................. 4357.9.3 Querschnitt der Verzahnungsgeometrie erstellen ................................................. 4357.9.4 Zahnrad-Geometrie erstellen ........................................................................................ 4407.9.5 Erstellen der Getriebezahnräder mit der anpassungsfähigen Vorlage ........... 4427.9.6 Kopieren der Vorlage für das erste Zahnrad ........................................................... 4427.9.7 Anpassen der Vorlage für das erste Zahnrad .......................................................... 4437.9.8 Kopieren der Vorlage für das zweite Zahnrad ........................................................ 4437.9.9 Anpassen der Vorlage für das zweite Zahnrad ....................................................... 4437.9.10 Axiale Gewichtsreduzierung ........................................................................................ 4467.10 Erstellen der Baugruppe .......................................................................... 4477.10.1 Einbau und Positionieren des Bezugssystems und der Zahnräder .................. 4477.10.2 Einbau und Positionieren der Kugellager ................................................................. 448

X  Inhalt

7.11 Aufbau und Bearbeitung der Wellen ........................................................ 4497.12 Übung Getriebegehäuse .......................................................................... 4547.12.1 Bereitstellen der geometrischen Vorgaben .............................................................. 4567.12.2 Konstruktion der Basisschale des Gehäuses ........................................................... 4567.12.3 Konstruktion der Verstärkungen für die Wellenlagerung .................................. 4607.12.4 Konstruktion der Motoranflanschung ....................................................................... 4627.12.5 Konstruktion der Lagerung Motorwelle ................................................................... 4657.12.6 Konstruktion des Bodenflansches ............................................................................... 4677.12.7 Konstruktion der Verstärkungsrippen des Gehäuses .......................................... 4707.12.8 Konstruktion der Wellenlagerung .............................................................................. 4747.12.9 Konstruktion der Flanschbohrungen ......................................................................... 475

Anhang ............................................................................................ 479Funktionenübersicht ........................................................................................... 479Standardfunktionsgruppen ......................................................................................................... 479Arbeitsfunktionsgruppen ............................................................................................................. 483

Register ........................................................................................... 491

Vorwort

Das vorliegende Grundlagenbuch Einstieg in CATIA V5 erscheint nun bereits in der fünf-ten Auflage. Nach wie vor besteht eine hohe Nachfrage nach diesem bewährten Fachbuch. Herr Rembold, der ursprüngliche Verfasser, ist mittlerweile im verdienten Ruhestand. Sowohl der Carl Hanser Verlag als auch Herr Rembold waren daran interessiert, dieses Werk weiterleben zu lassen, sodass man nach Koautoren suchte, um es fortzuführen. An den Konzepten von Herrn Rembold wurde bei der Überarbeitung festgehalten, es wurden lediglich kleinere Anpassungen an die in der Industrie zurzeit eingesetzte CATIA V5 R19 vorgenommen. Da Dassault die Strategie verfolgt, mit den CATIA-Versionen aufwärtskom-patibel zu sein, ändern sich Funktionen nur dahingehend, dass neue Optionen und Mög-lichkeiten sowie eine erweiterte Benutzeroberfläche zur bisherigen Funktionalität hinzu-kommen. Ansonsten können die Funktionen prinzipiell unverändert in den Beispielen angewandt werden. Unabhängig von den Funktionen und Vorgehensweisen wurden alle Übungsbeispiele auf R19 umgestellt, um Verbesserungen an den Funktionen bzw. an den Berechnungsalgorithmen auch in die Übungsbeispiele einfließen zu lassen. Sie finden alle Übungsbeispiele auf der beiliegenden CD. Die Übungen wurden mit einer Hochschul-lizenz (HS Esslingen) erstellt und sind nur für private Zwecke nutzbar.

Herr Rembold gestaltete sein Werk so, dass alle Grundlagen an einfachen Beispielen erklärt wurden und es jedem Anfänger leichtfiel, den Einstieg in die Konstruktion mit CATIA V5 zu finden. Um den Bogen von den Grundlagen zu komplexeren Aufgaben in der Industrie zu spannen, wurde in der vorliegenden Auflage ein neues und umfangreicheres Beispiel hinzugefügt: der Aufbau eines Getriebes. Dieses Beispiel wurde schon für Übun-gen an der Hochschule verwendet und fand bei den Studenten großes Interesse. Auch in den CAD-Foren wurde dieses Thema bzw. das Thema „Zahnradkonstruktion“ immer wie-der rege diskutiert. Das Beispiel bringt einen höheren Schwierigkeitsgrad mit sich, erhebt jedoch nicht den Anspruch, industriellen Anforderungen voll zu genügen.

An dieser Stelle möchten wir, die Autoren, uns nochmals bei Michael Reuschle, unserem CATIA-Spezialisten aus Bad Wimpfen, für seine wertvollen Verbesserungsvorschläge und das Korrekturlesen des neu hinzugekommenen Kapitels bedanken sowie bei Julia Stepp vom Carl Hanser Verlag, die dieses Buch hervorragend betreut hat.

März 2011, die Autoren

Michael Brill Ralf Deeß

Deckenpfronn Heimsheim

1 Werkzeuge

 ■ 1.1  Welches Wissen vermittelt dieser Einstieg?

Das CAD-Programm CATIA V5 von Dassault Systèmes (Paris) ist ein effektives Werkzeug für den modernen Konstrukteur. Dessen wesentlicher Kern ist die Gestaltung anpassungs-fähiger Teile als maschinenbauliches Produkt. Dabei begleitet das Programm auf allen Schritten der Entwicklung bis zur tatsächlichen Herstellung. Neben der rein geometri-schen Beschreibung der Teileform wird das Bauteil in ein Produkt eingebunden, eine Maschine entsteht. Damit die gefundene Gestalt auch alle Anforderungen erfüllen kann, die an das Teil während des Produktlebens gestellt werden, bietet das Programm eine Reihe von Simulationswerkzeugen zur Analyse an. Zum Beispiel kann die Festigkeit auf der Basis der Form und des Werkstoffs untersucht werden. Dafür ist die genaue Kenntnis der Einbindung in das Produkt mit allen Anschlussbedingungen eine wesentliche Voraus-setzung. Oder Maschinen mit beweglichen Teilen sollen überprü� werden. Dann bestim-men deren Teilegestalt und die verbindenden Bewegungsmechanismen gemeinsam die Funktion. Alles kann in einer kinematischen Bewegungsanalyse getestet und aufeinander abgestimmt werden.

Die Gestalt der Teile, der Zusammenhang der Teile in einem Produkt, die vorgesehene Funktion des Produkts und dessen Herstellung bedingen einander und legen die Qualität des Produkts fest. Diese bestimmenden Größen müssen untereinander abgestimmt wer-den, möglichst ohne Umsetzprozesse in andere Darstellungsformen und Formate, und das mit möglichst geringem Änderungsaufwand. Dies kann modernes CAD mit geometrisch anpassungsfähigen Teilen und Produkten, mit integrierten Simulationswerkzeugen und angeschlossener Fertigung leisten. Diese anzustrebende durchgehend variable Teilege-stalt hat zwei Voraussetzungen: Zur parametrisch-assoziativen Geometriebeschreibung von CATIA V5 muss die methodisch richtige Umsetzung in der Teilekonstruktion und im Produktaufbau durch die Orientierung am formbestimmenden Objekt hinzukommen. CAD-Anwendung führt nicht automatisch zu geometrisch variablen und anpassungsfähi-gen Teilen, vielmehr muss sich der Gestaltungswille im Geometrieaufbau wiederspiegeln. Dies ist das wesentliche Argument für dieses Buch und war Antrieb für den Autor.

Parametrisch-assoziati-

ves CATIA + objektorien-

tiertes Konstruieren =

Modernes CAD

CAD integriert Gestalt-

findung, Analyse, Simu-

lation und Herstellung

4  1 Werkzeuge

Das vorliegende Buch „Einstieg in CATIA V5“ führt in das Thema „Objektorientiertes Ge-stalten mit anpassungsfähigen Körpern und Flächen“ ein. Die Beschreibungen, Beispiele und Übungen sind ausgelegt auf das Produktionsprogramm von CATIA V5R19 (version/release), gelten aber auch für ältere Versionen. Frühere und spätere Erweiterungen und Versionsstände (service packs) können zu Unterschieden führen. Das Programm wird von Franzosen in Englisch geschrieben und anschließend ins Deutsche übersetzt, eine prakti-sche Zusammenarbeit des „alten Europa“! Dabei kommen gelegentliche Unschärfen vor, die großzügig übersehen werden sollten.

Die Fragen eines Anwenders, der maschinenbauliche Teile gestalten will, werden durch Erklärungen und Übungen beantwortet. Besonders dem Warum? und Wie? widmet sich das Buch. Um Maschinen mit modernen Hilfsmitteln konstruieren zu können, braucht ein (junger) Konstrukteur den Einblick in mehrere Gebiete:

Die Gestaltung funktionierender Teile und deren Zusammenspiel in einer Baugruppe, der systematische Aufbau einer Konstruktion von der kleinen Schraube bis zur komplexen Montageeinheit und die Herstellung dieser Teile, dies entspricht der maschinenbaulichen Sicht. Der Aufbau einer Geometriestruktur, angefangen von Umrissen einzelner Klötz-chen über das Verknüpfen vieler Grundkörper zur endgültigen Form bis zum Einbinden aufwändig geformter Designerflächen erfordert räumliches Vorstellungsvermögen und eine geometrische „Sprache“. Dies entspricht der raumgeometrischen Sicht. Die Profile, Körper, Kurven und Flächen sind unterschiedliche Elemente und werden in verschiede-nen Umgebungen benutzt. Beim Zusammenfügen vieler unterschiedlicher Elemente zu einem Ganzen sind Regeln zu beachten; es entsteht eine Datenstruktur. Dies entspricht der datentechnischen Sicht.

Alle diese Gebiete erfordern eigenständiges Wissen, treffen aber beim Gestalten simultan zusammen. Von den Basisfragen eines Neulings „Was bewirkt die Maus?“ (im Sinne des Programms) angefangen, erarbeitet sich der Leser die objektorientierte Gestaltung von Bauteilen als Körpermodell. Dieser Kern für alle weiterführenden Aspekte, nämlich an-passungsfähige Geometrie zu gestalten, steht im Vordergrund. Mit modernem CAD wird also nicht mehr „irgendwie herumkonstruiert“ bis die angestrebte Gestalt sichtbar wird, sondern von Anfang an methodisch gestaltet. Daher erklären Übungen schrittweise, wie sich die gesuchte funktionelle Teilegestalt aus formbestimmenden geometrischen Objek-ten sinnvoll zusammensetzt. Gute Konstruktionen werden funktional und logisch vorbe-reitet, fast wie ein Computerprogramm, topologisch strukturiert und im angestrebten geometrischen Zusammenhang objektbezogen aufgebaut. Das Ergebnis sind variable Teile und Produkte, die während des ganzen Entwicklungsprozesses „fast wie Knetmasse“ formbar und an die Erfordernisse anpassungsfähig bleiben. Um dies besser zu verstehen, helfen erklärende Kommentare und bewertete Alternativen in den Übungen.

Da heutige CAD-Programme ihre Funktionen meist im Programm selbst beschreiben, kann jede Nutzungsoption der Werkzeuge in einer Online-Hilfe nachgelesen werden. Was aber meist fehlt, ist der Überblick über die Vielzahl von Werkzeugen und deren Wichtung bei unterschiedlichem Einsatz. Das Buch zeigt die Hauptwege objektorientierten Gestal-tens auf und erklärt, welche Funktionalität zusammengehört und wie diese methodisch richtig angewandt und eingesetzt wird. Die Übungen erarbeiten die verschiedenen Mög-lichkeiten und zielführenden Methoden exemplarisch und prinzipiell.

CATIA V5R19

ist Grundlage

Der Einstieg in Catia V5

stellt und beantwortet

Anwenderfragen

CAD verbindet maschi-

nenbauliches, geometri-

sches und datentechni-

sches Wissen

Systematisch aufge-

baute Teile sind anpas-

sungsfähige Teile

Zeigt methodisch richti-

ge Arbeitsweise

Gibt Überblick und

Wichtung der Werkzeuge

1.1 Welches Wissen vermittelt dieser Einstieg? 5

1.1.1 An wen richtet sich das Buch?

Das Buch richtet sich an diejenigen, die anpassungsfähiges CAD neu erlernen wollen. Aber auch schon „geübtere“ CAD-Anwender können das eine oder andere Neue oder an-ders Aufgefasste entdecken. Das Verstehen des Programms wird durch erklärende und zusammenfassende Texte und zahlreiche Übungen methodisch aufbereitet. Schwerpunkt sind aus Grundkörpern aufgebaute Körper, aber auch frei geformte Flächen werden er-klärt. Vom ersten einfachen Schritt geht es in vielen Übungen bis zu komplex verknüpf-ten Produkten. Alle Beispiele werden methodisch objektorientiert aufgebaut und sind dadurch in ihrer Bauteilform entsprechend der Gestaltungsidee anpassungsfähig ver-formbar. Alle weiterführenden Methoden und Techniken werden am Beispiel der Körper erarbeitet, sie gelten aber sinngemäß auch für die Flächen.

Zuerst werden die grundlegenden methodischen Gesichts-punkte der Teilekonstruktion mit Körpern vorgestellt und in zahlreichen Übungen erarbeitet. Da der Gestaltungsgedanke die Konstruktion prägt, wird auf die Systematik der Teile ge-achtet. In einem weiterführenden Kapitel sind viele verschie-dene Techniken zusammengestellt und in Übungen enthalten. Zu vielen Lösungsvorschlägen werden Alternativen angeboten.

Anschließend werden die fertigen Teile zu Baugruppen oder Produkten zusammengebaut. Die geometrische Passform muss dabei kontrolliert werden. Produkte entwickeln sich aber auch simultan mit ihren Teilen. Bei regelgerechtem Aufbau aus zu-sammengehörigen Teilen entstehen objektorientierte, anpas-sungsfähige Produkte, die sich selbst kontrollieren.

Die im parametrischen Programmansatz angelegten Parameter werden genutzt, um Teile und Baugruppen durch Leitgrößen in ihrer Gestalt variabel zu machen. Aus den Bauteilen und Bau-gruppen werden mit diesen Parametern Maß- und Gestaltvari-anten. Sollen die variablen Teile im Baugruppenzusammen-hang ebenso anpassungsfähig eingefügt werden, müssen Schnittstellen festgelegt und austauschbar gestaltet werden. Auf diese Weise können ganze Teilefamilien durch klare Pro-duktstrukturen geschaffen und in variabler Gestalt entwickelt werden.

Abgerundet wird die anpassungsfähige Teilekonstruktion mit den Flächen. In dieses anspruchsvolle Thema, frei geformte Flächen neu zu gestalten oder auch vorhandene Flächen abzu-formen, wird eingeführt. Die Beschreibung von Flächen stellt eine zusätzliche „Welt“ des CAD dar. Ohne vertie� auf die Ma-thematik der Flächen einzugehen, werden die von dort herrüh-renden Bedingungen, die der Anwender kennen sollte, erklärt. Anders als bei den Körpern, gibt es für das Gestalten eines Flächenbauteils nicht den Weg. Vielmehr sollte man sich von

Anpassungsfähiges CAD

neu erlernen

Anpassungsfähige Teile

Variable Baugruppen

Parametrisierte

Varianten

Anpassungsfähige

Flächen

6  1 Werkzeuge

den geometrischen Vorgaben und Bedingungen leiten lassen. Das Buch widmet sich be-sonders der Objektorientierung, daher werden auch die Flächen anpassungsfähig gestal-tet und bleiben dadurch in ihrer Form variabel. Flächen können auch zum Körper werden und sich ins Körpermodell integrieren. Die Übungen zeigen, wie Flächen neu geformt werden. Das Thema, vorhandene Flächen abzuformen, wird nicht geübt. Einige Übungen befassen sich mit Flächen als Teil und Erweiterung der Körpergestaltung. Es entstehen auch reine Flächenmodelle. Einige Aspekte und Strategien werden aufgezeigt, wie anpas-sungsfähige und in der Form ansprechende Flächen beschrieben werden können.

Auf diesem Lernweg werden regelmäßig drei Stufen der Erkenntnis durchlaufen. Die ers-te Herausforderung stellt die überquellende Funktionalität dar. Zu Beginn ist es eine Last, mit der verwirrenden Handhabung der Maus zu kämpfen, nach dem gewünschten Werk-zeug in undurchdringlichen Labyrinthen zu suchen, sich plötzlich in ganz fremder, nie gesehener Umgebung wieder zu finden ... Diese Stufe wird durch stetiges Üben schnell überwunden. In der zweiten Stufe sind die Fallen und Unwägbarkeiten der Werkzeuge bekannt. Man kennt die verschiedenen Umgebungen und es kann durchaus konstruiert werden. Die Fragen: „Mit welchem Werkzeug erreiche ich mein Ziel?“ „Stimmt die gefun-dene Konstruktion und ist die entstandene Struktur so möglich?“ können nach regelmä-ßigem Üben beantwortet werden. Zur wirklichen Lust wird Gestalten mit CAD, wenn knappe, klar strukturierte, elegante und übersichtliche Lösungen „nur so herausspru-deln“. Dann ist Geometrie zur Sprache geworden, in der man sich gerne und mit Vergnü-gen ausdrückt. Und die ersten Worte sind bereits gesprochen...

1.1.2 Welche Werkzeuge des Programms werden eingesetzt?

Das Programm CATIA V5 wird in diesem Einstieg zum Konstruieren mit Körpern und Flächen, also zur Gestaltung der Geometrie maschinenbaulicher Teile verwendet. Die Werkzeuge sind nach Arbeitsprozessen in verschiedene Module aufgeteilt, von denen die Mechanische Konstruktion und die Flächen benutzt werden. Die so genannten Funktions-umgebungen (workbenches), auch kurz Umgebungen genannt, fassen typische Tätigkei-ten zusammen:

In der Umgebung Teilekonstruktion (Part Design) werden Einzelteile als Volumenstruk-tur aus Regelkörpern aufgebaut. Ein Regelkörper entwickelt sich aus einem Umriss, der in die dritte Dimension zum Körper entwickelt wird (etwa wie beim Strangguss). Zusätz-liche Flächengeometrie kann zum Volumen überführt oder integriert werden.

Das für den Körper nötige Umrissprofil in Form einer ebenen Skizze wird in der Umge-bung Skizzierer (Sketcher) konstruiert. Leitgedanke ist dabei, einen fortlaufenden Profil-zug wie mit der Hand zu skizzieren. Seine technische Form bekommt er durch geomet-rische Regeln.

Die Einzelteile werden in der Umgebung Baugruppenkonstruktion (Assembly Design) zur Baugruppe zusammengefügt. Fertige, starre Teile werden mit Lageregeln zur „Ma-schine“ zusammengesteckt oder simultan mit und in der Baugruppe konstruiert.

Teile in Modulform können durch logische Verknüpfungen und programmierte Regeln aus der Umgebung Konstruktionsratgeber (Knowledge Advisor) gesteuert werden. Da-

Üben führt zum virtuo-

sen Umgang mit CAD

Teile konstruktion

Skizzierer

Baugruppen-

konstruktion

Konstruktions-

ratgeber

1.2 Wie sind die Kapitel aufgebaut? 7

mit kann aus einer Urform eine mit vorbestimmten Eigenscha�en aufgebaute Teilefami-lie werden.

Mit Drahtmodell und Flächenkonstruktion (Wireframe and Surface Design) sind räumli-che Kurven und einfache Flächenformen beschreibbar. Der Funktionsumfang dieser Umgebung ist in der Umgebung Flächenerzeugung enthalten.

In der Umgebung Flächenerzeugung (Generative Shape Design) entstehen Flächenmo-delle durch aufspannende Kurven. Kurven und Flächen sind in der Regel gewichtete Bézier-Funktionen und zu anderer Geometrie assoziativ. Es sind Translations- und Rota-tionsflächen, flächennormale Abstandsflächen, über mehrere Profile (Spanten) gezogene Spantflächen, Füllflächen und Übergangsflächen zwischen Nachbarn verfügbar.

In der Umgebung Freiformflächen (Free Styler) werden weitere assoziative Flächenfunk-tionen, hauptsächlich aber NURBS-Polynome für Kurven und Flächen verwendet. Kur-ven und Flächen dieser Art sind durch gewichtete Kontrollpunkte in der Form veränder-lich. Deren wesentliche Anwendung ist, sich anderer, exakt vorgegebener Geometrie anzunähern. Als NURBS-Polynome können die Flächen genauer und umfangreicher modifiziert werden. Diese Polynomflächen sind allerdings nicht assoziativ ausgelegt und werden daher in den auf Anpassungsfähigkeit ausgelegten Übungen nicht verwen-det. Zusätzlich stellt diese Umgebung eine Fülle von Hilfsmitteln zur Visualisierung und Analyse von Kurven und Flächen zur Verfügung.

 ■ 1.2  Wie sind die Kapitel aufgebaut?

Dieser Einstieg in das Programm CATIA V5 möchte keine Funktionsbeschreibung sein, sondern versucht, grundlegendes Methodenverständnis zu wecken.

Das Programm stellt eine Vielzahl unterschiedlicher Arbeitsweisen zur Verfügung, um möglichst vielen Bedürfnissen gerecht zu werden. Die Übungen stellen verschiedene Ge-staltungswege für die Konstruktion von Teilen und Baugruppen dar. Da es nicht den Lö-sungsweg gibt, sind die Übungen so ausgewählt, dass möglichst viele Arbeitsweisen sicht-bar werden. Das methodische und objektorientierte Gestalten mit CAD steht im Vordergrund. Bei den weiterführenden Themen Baugruppen und Variantenkonstruktion konkurrieren verschiedene Arbeitsmethoden. Diese können auch in Mischformen ange-wandt werden. Um den roten Faden zu vermitteln, steht die methodisch begründete „strenge“ Lösung im Vordergrund. Im Flächenteil werden die methodischen Grundlagen dargestellt und die Basisflächen in Übungen angewandt.

Beim Erlernen von CAD müssen verschiedene Themen simultan aufgenommen werden. Die neue Umgebung des Programms mit ihren Funktionen und deren Handhabung will in einer ersten Stufe gelernt sein. Die innere Struktur und der Zusammenhang der geometri-schen Objekte vom einfachen Grundkörper bis zum komplexen Produkt müssen in der Folge begriffen werden. Beim konkreten Anwenden der Funktionalität am Beispiel kommt die Fragestellung der Auswahl und Anwendung der geeigneten Mittel hinzu. Und das

Drahtmodell und

Flächenkonstruktion

Flächen erzeugung

Freiformflächen

Sieben Kapitel wecken

Methodenverständnis

Üben führt von der

Funktionalität zur

„geometrischen

Sprache“

8  1 Werkzeuge

eigentlich Fortgeschrittene ist, sich im Raum geometrisch ausdrücken zu können. Erst mit der Übung entsteht eine Art geometrische Sprache, mit der sich der Konstrukteur in sei-ner Konstruktion ausdrückt.

Daher führen die ersten Übungen detailliert in die Funktionalität und die Arbeitsweise ein. Jeder Arbeitsschritt ist genau beschrieben. Mit fortschreitender Kenntnis werden die Übungsanweisungen allgemeiner. Die fortgeschrittenen Übungen stellen auch Herausfor-derungen an die geometrische Ausdrucks- und Gestaltungsfähigkeit dar. Daher ist ein Erarbeiten der einzelnen Übungen in der vorgeschlagenen Reihenfolge sinnvoll. Sind Vor-kenntnisse vorhanden, sollte an das eigene Arbeitstempo angepasst werden. Bei den vor-geschlagenen Lösungen wurde ein möglichst einfacher und kurzer Weg angestrebt. Das Programm lädt mit seinen Möglichkeiten geradezu ein, zu experimentieren und zu konst-ruieren. Vielleicht findet sich ja noch eine elegantere Lösung...

1.2.1  Wie sind die Übungen aufgebaut?

Die Übungen sind so aufgebaut, dass möglichst verschiedene Arbeitsmethoden und An-wendungen eingesetzt und damit kennen gelernt werden. Als zusätzlicher Anreiz zum Üben werden viele Übungen mit Einzelteilen im späteren Verlauf wieder gebraucht. Sie werden als Bausteine für neue Baugruppen eingesetzt. Mit Erfolg können daraus eine Schnappschere und ein Klapproller entstehen. Für die Übungen mit Baugruppen sind diese Teile also notwendige Vorbedingung.

Sollten einzelne Übungen überhaupt nicht klappen, kann jedes Teil auf der beigefügten CD untersucht und nachvollzogen werden.

1.3 Wie funktionieren die Werkzeuge am Schirm? 9

 ■ 1.3  Wie funktionieren die Werkzeuge am Schirm?

1.3.1  Wie ist der Bildschirm strukturiert?

CATIA V5 benutzt für die Programm-oberfläche die Fenstertechnik. Im Be-triebssystem Windows zum Beispiel fügt es sich als weiteres Fenster in die angebotenen Anwendungsprogramme ein. Die Statuszeile (task line) des Be-triebssystems am unteren Bildschirm-rand zeigt alle benützten Programme und hebt das gerade aktive Programm hervor.

Das eigentliche Programmfenster zeigt in der obersten Zeile die Programmversion und die aktive Datei. In der zweiten Zeile wird die Menüleiste mit den hauptsächlichen Funktio-nen des Programms angeboten. Dieses Menü ist über die verschiedenen Anwendungen gleich bleibend aufgebaut und immer verfügbar. Die zugehörigen Untermenüs als Klapp-menüs bieten die Werkzeuge der gerade aktiven Umgebung an. Viele der Werkzeuge in den Symbolleisten finden sich auch hier. Die unterste Zeile des Programmfensters ist die Kommentarzeile. Die gerade mögliche Benutzereingabe wird dort beschrieben. Ist eine Funktion aktiv, wird hier angezeigt, was als nächstes einzugeben ist.

Die veränderlichen Teile der Programmoberfläche sind die Symbolleisten (toolbars) mit den Funktionsbildern der Werkzeuge in der Vertikalen und Horizontalen und das eigent-liche Zeichenfeld. In der vertikalen Symbolleiste rechts finden sich voreingestellt die Ar-beitsfunktionen des gerade aktiven Programmteils, im Beispiel die Arbeitsfunktionen der Funktionsumgebung (workbench) Teilekonstruktion für Körpererzeugung (kenntlich am Zahnradsymbol). In diesen verschiedenen Funktionsumgebungen sind alle Werkzeuge zu Arbeitsthemen zusammengefasst. Mit den Umgebungen ist auch der Typ der zugehörigen Arbeitsdatei verknüp�.

In der horizontalen Symbolleiste unten finden sich voreingestellt die Standardfunktionen, meist häufig vorkommende Regiefunktionen wie speichern oder letzten Schritt widerru-fen. Zusätzlich blenden manche Umgebungen temporär weitere Funktionen oder auch ganze Funktionszeilen in der Horizontalen oben und/oder unten ein.

Kompass

Geometrie

Kommentarzeile

Statuszeile

Spezifikationsbaum

Symbolleiste rechts: Arbeitsfunktionen

Menüleiste

Symbolleiste unten: Standardfunktionen

10  1 Werkzeuge

Das eigentliche Konstruktionsfeld zeigt die zur aktiven Umgebung passende Zeichnungsdatei mit der entstehenden Geometrie, den Spezifikations- oder Strukturbaum des Modells (specification tree), der links dargestellt ist, und einen Kompass zur räumlichen Orien-tierung. Mehrere Dateien oder Modelle können nebeneinander in mehreren Fenstern bearbeitet werden.

Vielen Bildschirmelementen, beispielsweise einem Geometrieelement oder einem Element des Struktur-baums, sind Zusatzfunktionen als Kontextmenü hin-terlegt (über dem Objekt mit der rechten Maustaste öffnen), mit dem spezielle Eigenscha�en dieses Ele-ments modifiziert werden können. Im Bild ist das Kon-textmenü einer Skizze dargestellt.

Kontextmenüs werden auch begleitend zur Ausfüh-rung einer Funktion angeboten. Damit kann die Aus-führung selbst beeinflusst werden.

Das Programm bietet die Werkzeuge für denselben Arbeitsschritt meist an verschiedenen Stellen und auf funktionalen Wegen an. In dieser Übersicht werden der „grundsätzliche“ Weg und gegebenenfalls ein „schneller“ Handhabungsweg beschrieben.

1.3.2  Wie hängen Umgebungen und Dateien zusammen?

Für unterschiedliche Arbeiten werden unterschiedliche Umgebungen des Programms ge-braucht. Für den Zusammenbau einer Baugruppe etwa die Umgebung Baugruppenkonst-ruktion oder für Flächenmodelle die Umgebung Freiformflächen. Diesen Funktionsumge-bungen stehen Dateien gegenüber, die gebraucht werden, um die Arbeitsergebnisse (Teilegeometrie, NC-Bearbeitung, ...) zu speichern. Beim Starten einer Konstruktionsarbeit werden automatisch zwei Aktionen gleichzeitig ausgeführt: die zur Umgebung (Teilekon-struktion, Flächenerzeugung, ...) passenden Werkzeuge werden angeboten (sichtbar be-sonders an den Arbeitsfunktionen der rechten Symbolleiste) und die für die gewählte Umgebung notwendige Modelldatei (Typ CATPart, CATProduct, ...) wird als leere Arbeits-datei geöffnet. Diese Datei wird erst beim Schließen im Dateipfad des Betriebssystems gespeichert. Der Zusammenhang zwischen Umgebung (grün) und Datei (gelb) ist in der folgenden Grafik exemplarisch dargestellt.

Kontextmenü

1.3 Wie funktionieren die Werkzeuge am Schirm? 11

...

CATProduct

Produktstruktur

Baugruppenkonstruktion

...

Teilekonstruktion

Freiformflächen

Konstruktionsratgeber

CATPart

CATPart

...

Für den Arbeitsbeginn gibt es zwei unterschiedliche Zugänge, die auf mehreren Wegen erreichbar sind, je nach Installation und Programmversion. In den Übungen muss die Startprozedur der gewünschten Umgebung daher individuell angepasst werden.

Funktionsorientiert wird mit der Hauptfunktion Start die gewünschte Funktionsumge-bung ausgewählt, zum Beispiel Start > Mechanische Konstruktion > Teilekonstruktion. Das Programm öffnet die dazu notwendige leere Arbeitsdatei vom Typ CATPart. Wurde in der gerade aktiven Datei dieses Typs mit den Funktionen einer anderen Umgebung gearbeitet, wechselt nur die Umgebung.

Der Wechsel der Umgebung ist auch möglich im Dialogfenster Willkommen bei CATIA V5. Beson-ders wenn zwischendurch zu einer anderen Funk-tionsumgebung gewechselt werden soll, kann dieser Dialog mit der Symbolgruppe Umgebung aktiviert werden. Der eingeblendete Dialog bietet alternative Umgebungen an. Passt der aktive Da-teityp nicht zur ausgewählten Umgebung, wird automatisch eine dazu passende, neue, leere Arbeitsdatei geöffnet. Fehlt die gesuchte Funktionsumgebung im Auswahlfenster, kann dies konfiguriert werden mit Ansicht > Symbolleisten > Anpassen... > Startmenü.

Dateiorientiert wird mit der Hauptfunktion Datei > Neu im Dialog der Typ der gewünsch-ten neuen Arbeitsdatei ausgewählt (Part, Process, ...). Das Programm stellt die gewünsch-te, leere Arbeitsdatei und eine dazu passende Funktionsumgebung bereit.

Soll in einer schon gespeicherten Datei erneut gearbeitet werden, kann mit Datei > Öff-

nen... diese Datei im eingeblendeten Auswahlfenster gesucht und geöffnet werden. Auto-matisch wird die zuletzt benutzte Umgebung bereitgestellt.

Dateien hängen unter-

einander und Dateitypen

hängen mit Umgebun-

gen zusammen

Umgebung

12  1 Werkzeuge

Mehrere Arbeitsdateien können parallel aufgeru-fen und als Fenster innerhalb des Programmrah-mens verwaltet werden. Diese Fenster und damit auch die Arbeitsdateien lassen sich mit Datei >

Schließen oder mit dem Fenstersymbol Schließen (gekreuztes Kästchen in der oberen rechten Ecke) jederzeit wieder schließen. Dabei ist zu beachten, ob und wie die Arbeitsdatei im Betriebssystem ge-speichert werden soll.

1.3.3  Wie funktioniert die Maus?

Der Dialog mit dem Programm wird mit der Maus und dem korrespondierenden Bild-schirmzeiger (Cursor) einerseits und den Funktionen und den Geometrieobjekten ande-rerseits geführt. Dabei gelten folgende Regeln:

Die linke Maustaste aktiviert. Ein Objekt wird einfach angeklickt, um es für eine Bearbei-tung auszuwählen (selektieren, aktivieren), eine Funktion zu aktivieren oder ein Unter-menü aufzuklappen.

Mit der gedrückt gehaltenen linken Maustaste wird im Untermenü verfahren.

Durch Doppelklick mit der linken Maustaste wird ein ausgewähltes Objekt geöffnet oder eine Symbolfunktion aktiviert und zusätzlich für Mehrfachnutzung beibehalten. Durch erneutes Anklicken wird die Funktion wieder abgeschaltet (deaktiviert).

Die mittlere Maustaste bewegt die Geometrie am Schirm. Mit der gedrückt gehaltenen mittleren Maustaste wird die Geometrie als Ganzes auf dem Bildschirm verschoben. Ist die mittlere „Taste“ ein Rädchen, verschiebt das gedrehte Rädchen zusätzlich den Struk-turbaum nach oben und unten.

Mit der gedrückt gehaltenen mittleren und der danach kurz angeklickten linken Maustas-te wird ein Doppelpfeil sichtbar. Die Geometrie kann dann proportional zur vertikalen Bewegung des Mauszeigers vergrößert oder verkleinert werden.

Mit der gedrückt gehaltenen mittleren Maustaste und der danach zusätzlich gedrückt ge-haltenen linken Maustaste wird die Geometrie als Ganzes verdreht. Dazu wird ein Ball gezeigt, auf dessen Oberfläche sich der Bildschirmzeiger bewegt. Die Verbindungslinie Ballmitte-Zeiger beschreibt die Verdrehung. Dieser Drehmittelpunkt liegt in der Bildmitte. Verschobene Geometrie wird durch Anklicken der mittleren Taste wieder ins Drehzent-rum Bildmitte gerückt. (Dasselbe geht auch anstelle der linken mit der zusätzlichen rech-ten Taste.)

Die rechte Maustaste öffnet das Kontextmenü (Zusatzeigenscha�en von Objekten). Durch Klicken der rechten Maustaste können Zusatzeigenscha�en des ausgewählten Objekts (im Baum, als Geometrie, als Funktion, als Maß, ...) in einem Klappmenü geändert werden.

1.3 Wie funktionieren die Werkzeuge am Schirm? 13

1.3.4 Was leistet die Menüleiste?

In der Menüleiste werden alle Funktionen des gerade ausgewählten Moduls angeboten. Insbesondere sind alle wesentlichen „Regiearbeiten“ mit diesen Funktionen erreichbar, also der Anwendungsbeginn mit Start, die Datenspeicherung mit Datei, die Grundeinstel-lungen der Symbolleisten mit Ansicht und die Standardeinstellungen des Programms mit Tools. Das Menü passt sich in seinem Funktionsangebot der jeweiligen Funktionsumge-bung an.

Einige der Funktionen des Menüs werden zusätzlich als Symbol in der unteren Leiste der Standardfunktionen angeboten (beispielsweise ersetzt das Symbol Neu die Funktion des Menüs Datei > Neu).

Auch die Arbeitsfunktionen der aktiven Funktionsumgebung werden zusätzlich als Sym-bol in der rechten Funktionsspalte angeboten (das Symbol Block etwa ersetzt die Funktion des Menüs Einfügen > Auf Skizzen basierende Komponenten > Block).

Manche Funktionen, zum Beispiel in der Menüzeile oder beim Kontextmenü, sind als Klappmenü ange-legt. Sie sind als hierarchische Menüs mehrstufig zu klappen, wenn dies ein kleiner Dreieckspfeil andeu-tet, wie bei Ansicht > Symbolleisten.

Manche Funktionen öffnen eigene Dialoge, wie die Menüfunktion Ansicht > Symbolleisten > Anpassen... Im Dialog werden weitere Unterteilungen von links nach rechts und von oben nach unten ausgewählt.

1.3.5  Wie sind die Symbolfunktionen strukturiert?

Normalerweise werden die Symbolfunktionen an den Rändern des Schirms ein- oder mehrspaltig angezeigt. Manche Module blenden zusätzlich eine obere Funktionsleiste ein oder erweitern die untere Funktionsleiste mit zusätzlichen Symbolen. Manche Funktio-nen fügen auch temporär zusätzlich Symbole in Funktionsgruppen ein. Ein Beispiel dazu sind die Skizziertools.

Neu

Block

14  1 Werkzeuge

Die einzelnen Symbole sind zu Funktionsgruppen zusammengefasst und als eigene Fenster angeordnet. Sie können bewegt und positioniert werden (am grauen Trennbalken vor der ersten Funktion der Gruppe mit dem Mauszeiger bewegen), sie können horizontal oder vertikal ausgerichtet (in die horizontale oder vertikale Menüzeile bewegen) und im Schließ-feld gelöscht werden (gekreuztes Rechtecksymbol am oberen Fensterrand aktivieren). Die Reihenfolge in der Anordnung der Funktionen kann vom Anwender verändert werden.Die Zusammenstellung der Funktionen ist für jede Umgebung voreingestellt. Die Auswahl kann mit Ansicht > Symbolleisten durch Zu- oder Abwahl angepasst werden. Zusätzlich ausgewählte Funktionsgruppen erscheinen in der voreingestellten Funktionsleiste, meist in der rechten Spalte der Arbeitsfunktionen. Bei Platzmangel kann eine Funktionsleiste auch mehrspaltig definiert werden (Bewegen einer Funktionsgruppe in die „zweite Reihe“).

Bietet eine Symbolfunktion weitere zusätzliche Varianten, zeigt sich rechts unter dem Funktionssymbol ein schwarz ausgefülltes Dreieck. Durch Mausklick öffnet sich das er-weiterte Menü zur Auswahl. Beim Finden der gesuchten Funktion kann die Zusammen-stellung im Anhang des Buches helfen.

1.3.6 Wie werden die Arbeitsfunktionen benützt?

Die eigentliche Arbeit mit der Geometrie, zum Beispiel das Erzeugen eines Körpers, eines kinematischen Gelenks oder der Struktur einer Baugruppe, wird mit den Arbeitsfunktio-nen durchgeführt. Sie sind der benutzten Umgebung zugeordnet. Es werden immer nur die Funktionen der aktiven Umgebung angezeigt. Zusätzlich wird unterschieden, ob die Funktion tatsächlich gerade einsatzfähig ist oder nicht. Ist sie einsatzfähig, wird sie bunt dargestellt. Gerade nicht benutzbare Funktionen sind grau. Gründe dafür können sein, dass für eine Ausrundung noch kein Körper existiert oder dass Bedingungen noch nicht festgelegt werden können, da noch nicht bekannt ist, für wen sie gelten sollen. Wird eine Funktionsumgebung gewechselt, wechseln alle Funktionen, seien es die Menüs, die Ar-beitsfunktionen und/oder die Standardfunktionen. Eine Arbeitsfunktion der aktiven Um-gebung wird allgemein die Funktion genannt. Diese wird auf die Geometrie angewendet, oder allgemein auf das Objekt. Dies kann auf zwei verschiedene Arten geschehen:

Funktion → Objekt: Eine gewünschte Funktion wird ausgewählt (sie wird dadurch oran-ge hervorgehoben) und die dafür benötigten Objekte werden nacheinander aktiviert und damit der Funktion übergeben. Bei der richtigen Wahl der Objekte unterstützt die Dialogzeile, also die unterste Zeile des Programmfensters. Dort wird genau aufgeführt, was als nächstes Objekt ausgewählt werden kann. Wird die Funktion mit Doppelklick ausgewählt, bleibt sie für wiederholte Benutzung stehen. Nach Gebrauch muss sie durch erneute Auswahl wieder abgestellt werden.

Objekt → Funktion: Zuerst werden alle benötigten Objekte in der von der Funktion ge-forderten Reihenfolge gemeinsam ausgewählt und danach der gewünschten Symbol-funktion übergeben. Mehrere Objekte werden gemeinsam ausgewählt, indem jedes da-zukommende Objekt bei gedrückt gehaltener Strg-Taste ausgewählt wird. Über die richtige Reihenfolge der Objekte muss man sich vorher vergewissern.

1.3 Wie funktionieren die Werkzeuge am Schirm? 15

Einige Funktionen öffnen einen Definitionsdialog (zum Beispiel die Arbeitsfunktion Scha-lenelement). Darin fordern blau hinterlegte Eingabefelder dazu auf, die entsprechenden Objekte als Geometrie oder im Strukturbaum auszuwählen. In manchen Feldern können mehrere Objekte nacheinander eingegeben werden. Bei Bedarf öffnet der Schalter Objek-

tespeicher ein Speicherfenster mit der zuvor eingegebenen Auswahl. In diesem Fenster kann nachträglich korrigiert werden.

Alle Objekte als Elemente der Zeichnung (Punkte, Kreise, Bedingungen usw.) haben eine geometrische Repräsentation als Zeichnungselement und sind zusätzlich im Spezifika-tions- oder Strukturbaum mit Benennung verzeichnet. Sie sind mit beiden Repräsentatio-nen gleichwertig auswählbar. Im Beispiel ist es der Kreis und sein Mittelpunkt, die als Geometrie und als Eintrag im Baum auswählbar sind.

1.3.7 Was leisten die Standardfunktionen?

Neben dem Bereitstellen einer Datei (Neu), dem schnellen Speichern (Sichern) und dem Ausdrucken des Schirminhalts (Schnelldruck) kann unter anderem auch der letzte Ar-beitsschritt zurückgenommen werden (Widerrufen), einzelne Objekte können ein- oder ausgeblendet werden (Verdecken/Anzeigen) oder auch das ganze Modell kann aktuali-siert werden (Alles aktualisieren). Weitere Funktionen regeln den Blick auf die Geomet-rie, passen das Modell bildfüllend an oder zeigen Körper in Draht- oder realistischer Volu-menstruktur.

1.3.8 Wie wird mit dem Strukturbaum gearbeitet?

Der Strukturbaum protokolliert alle Informationen, die das Modell der betreffenden Datei definieren. Das ist beim Bauteil insbesondere die erzeugte Geometrie der Konstruktion (Punkte, Kreise, ...), die Unterteilung der Geometrie in einzelne eigenständige Einheiten (Körper, Geometrisches Set, Bauteile, Komponenten,...) oder die geometrische Manipulation der Einheiten (Spiegelung, Translation, Ausrundung, ...). In der Produktdatei zeigt sich die Kombination mehrerer Teile zu einem Produkt oder die Simulationen mit dem Produkt (Kinematik, NC-Bearbeitung, ...).

Objektespeicher

Neu

Verdecken/

Anzeigen

Alles aktualisieren

Der Strukturbaum proto-

kolliert das Modell

16  1 Werkzeuge

Für die Geometrie als Beispiel beschreibt der Strukturbaum in erster Linie den hierarchi-schen Aufbau oder die Topologie der Geometrie und dient dem Programm zur Wiederher-stellung der Geometrie bei Änderungen. Er wird dabei in der Reihenfolge des Erstellens von oben nach unten interpretiert. Zusätzlich werden Bedingungen protokolliert, wie die Geometrie untereinander zusammenhängt (parallel zu, Flächenkontakt, ...). Da alle Geo-metrie parametrisiert und damit veränderlich ist, können steuernde Parameter eingefügt werden und regelnde Formeln oder Maßtabellen hinzukommen. (All dies wird in späteren Fragestellungen vertie�.)

Der Strukturbaum staffelt sich in die Tiefe und beschreibt damit hierarchische und funk-tionale Abhängigkeiten. Man kann sich die Kreuzungsknoten (von der Kugel an abwärts) auch als eigenständige „Datenschachteln“ vorstellen. Jeder Knoten derselben Stufe ist gleichberechtigt und eigenständig. Der Strukturbaum wird in der Reihenfolge der Einträ-ge von oben nach unten gewertet. Daher müssen Operationen mit der Geometrie (Ver-knüpfung, Ausrundung, ...) genau bedacht werden. Je nach Stellung der Operation im Baum entstehen unterschiedliche Ergebnisse. Die Reihenfolge gleichwertiger und nicht voneinander abhängender Knoten kann geändert werden. Ebenso können, wenn die Lo-gik der Geometrie dies erlaubt, Objekte eines Knotenastes (Skizze, Block, Komponente, ...) in einen anderen Knoten kopiert oder nur verschoben werden (Bearbeiten > Kopieren und

Bearbeiten > Einfügen oder Bearbeiten > Ausschneiden und Bearbeiten > Einfügen).

Es kann nur in dem Knoten des Strukturbaums gearbeitet werden, der durch ein Symbol ge-kennzeichnet ist (im Teilemodell mit Unter-strich und im Produktmodell mit blauem Rah-men). Im folgenden Bild ist der Hauptkörper in Bearbeitung, das bedeutet, neue Geometrie wird dieser „Datenschachtel“ hinzugefügt. Der Unterstrich wechselt automatisch zur bearbeite-

ten, tiefer liegenden „Datenschachtel“. Er muss mit Bearbeiten > Objekt in Bearbeitung

suchen oder definieren... oder mit dem Kontextmenü > Objekt > Bearbeiten gezielt versetzt werden, wenn ein anderer gleichberechtigter Knoten für die Bearbeitung in Frage kommt.

Ein Objekt oder mehrere als Ganzes können gleichzeitig durch eine Funktion bearbeitet werden. Im Bild ist gerade der Block aktiviert und sein Kontextmenü ist geöffnet. Dies zeigt die Hervorhebung beim Aktivieren an (orange Farbe).

Der Unterstrich zeigt an, wem das neue Objekt angehört, die Hervorhebung beim Aktivie-ren (orange Farbe) zeigt an, was selbst verändert werden soll.

Die Darstellung und Ausführlichkeit des Strukturbaums kann angepasst werden. Soll auf-geblättert oder geschlossen werden, wird die Kugel an der Knotenverzweigung aktiviert. Der untergeordnete Ast wird sichtbar oder verschwindet. Werden zusätzliche Eigenschaf-ten benützt, beispielsweise Parameter oder Bedingungen, werden diese beim Teilemodell angezeigt mit Tools > Optionen > Mechanische Konstruktion > Part Design > Anzeige und beim Produktmodell mit Tools > Optionen > Infrastruktur > Product Structure > Anpassung

Der Strukturbaum zeigt

den hierarchischen

Aufbau

Die Strukturbaum-

darstellung ist

anpassungsfähig

1.3 Wie funktionieren die Werkzeuge am Schirm? 17

der Baumstruktur. Wird der Strukturbaum zu lang, um ihn geschlossen darzustellen, er-scheint automatisch am linken Rand ein Rollbalken. Der Strukturbaum wird auch als „Zeichnung“ aufgefasst. Er kann genauso wie die Geometrie mit der Funktionalität Bewe-

gen und Vergrößern am Schirm angepasst werden. Dazu schaltet man einfach zwischen der Geometrie als Objekt und dem Strukturbaum als Objekt um. Der „Umschalter“ ist ein Mausklick am senkrechten Ast des Baums.

1.3.9 Wie wird mit der Geometrie gearbeitet?

Die Geometrie entsteht im Konstruktionsfenster. Je nachdem, welches Geometrieelement ausgewählt wird, kann mit derselben Funktion Unterschiedliches bewirkt werden. Bei einem Körper beispielsweise können eine Oberfläche, eine Kante, ein Eckpunkt oder auch die Mittelachse aktiviert werden. Daher ist es sinnvoll, das gewünschte Geometrieobjekt genau und eindeutig zu selektieren. Wird ein Geometrieobjekt mit Doppelklick „geöffnet“, werden dessen Abmessungen angezeigt und können geändert werden. Ist die Geometrie in einer komplexeren Umgebung (mehrere Körper, Zusammenbau, NC-Bearbeitung, ...), wechselt der darüberliegende Knoten beim Öffnen automatisch in Bearbeitung. Ist damit auch ein Wechsel der Arbeitsumgebung verbunden, wird nur gewechselt; es muss dann noch einmal „geöffnet“ werden.

Der Blick auf die Geometrie wird durch verschiedene Funktionen gesteuert:

Mit der Mausfunktion (mittlere Taste zum Verschieben und linke plus mittlere Taste zum Verdrehen und Vergrößern) fährt die Kamera oder der sichtbare Schirmausschnitt um das Teil herum und auf es zu.

Dasselbe leisten die Standardfunktionen Schwenken, Drehen, Vergrößern und Verklei-

nern. Als Alternative kann der Kompass (siehe 1.3.10) zum beliebigen Bewegen eingesetzt werden.

Mit der Funktion Alles einpassen kann wieder alle Geometrie bildfüllend dargestellt wer-den, mit Senkrechte Ansicht wird auf eine aktivierte Ebene senkrecht geschaut (zuerst von vorn und dann von hinten) und mit Isometrische Ansicht wird nach den Regeln der technischen Zeichnung auf die Achsen ausgerichtet.

Die Funktionsgruppe Anzeigemodus stellt das Bauteil (bei den abgebildeten Symbolen von oben nach unten) als durchsichtiges Drahtmodell oder Schattiert ohne und mit Kan-ten dar. Der Topf mit Fragezeichen Ansichtsparameter anpassen macht eine Kombination benutzerdefinierter Darstellungsattribute sichtbar. Dies ist auch mit Ansicht > Wieder-

gabemodus > Ansicht anpassen möglich. Im Anpassungsdialog sind weiterführende Ein-stellungen möglich.

Drehen

Schwenken

Vergrößern

Verkleinern

Alles einpassen

Senkrechte

Ansicht

Isometrische

Ansicht

Drahtmodell

Schattierung

Ansichtsparameter

anpassen

18  1 Werkzeuge

Soll ein bestimmtes Geometrieele-ment aktiviert werden, kommt es vor, dass an derselben Stelle mehrere Ele-mente neben- oder übereinander lie-gen. Die Auswahl wird unsicher. Hier hil� eine Lupe. Beim Drücken der Pfeiltasten der Tastatur (Positionier-tasten) zeigt sich diese Lupe an der aktuellen Mausposition. In ihr wird eines der Geometrieelemente gezeigt und ausgewählt. Erneutes Drücken der Pfeiltasten (oder der Pfeile an der Lupe) blättert alle Möglichkeiten für eine sichere Auswahl durch. Die ge-fundene Auswahl wird durch erneu-tes Drücken der linken Maustaste be-nutzt.

Eine weitere Möglichkeit, die auswählbare Geometrie zu beeinflussen, scha� die Funkti-onsgruppe Benutzerauswahlfilter. Sie beschränkt die Auswahl auf bestimmbare Element-typen. Soll etwa eine Bohrung mittig zu einem Quader liegen, stehen die Körperkanten und die Körperoberflächen gleichzeitig zur Auswahl. Wird vorher das Kurvensymbol akti-viert, sind von da an nur noch die Kanten auswählbar.

Mit den Funktionen Widerrufen und Widerruf zurücknehmen können die letzten Aktionen rückgängig gemacht werden. Dasselbe ist auch mit Bearbeiten > Widerrufen möglich. Die Anzahl der gespeicherten letzten Aktionen legt Tools > Optionen > Allgemein > Leistung >

Widerrufen fest.

Mit Verdecken/Anzeigen kann jedes Objekt der Zeichnung verdeckt werden. Dies kann auf allen Stufen der hierarchischen Struktur geschehen und gilt dann immer für die gan-ze darunterliegende „Datenschachtel“. Es kann dazu führen, dass ein Objekt „quasi mehr-fach“ verdeckt ist. Dies muss dann schrittweise in allen Stufen wieder aufgehoben wer-den. Verdeckte Objekte werden im Strukturbaum mit einem grauen Rahmen am Symbol gekennzeichnet. Alles, was verdeckt ist, kann mit der Funktion Sichtbaren Raum umschal-

ten angezeigt werden. Diese Funktion wirkt nur als Umschalter zwischen der Anzeige al-ler verdeckten beziehungsweise aller angezeigten Objekte, die Sichtbarkeit selbst wird nur durch Verdecken/Anzeigen gewechselt.

Um ein aktives Objekt endgültig zu löschen, kann die Entf-Taste auf der Tastatur oder Bearbeiten > Löschen benutzt werden. Gelöscht werden kann nicht, wenn das Objekt ge-rade in Bearbeitung ist oder die Aufbaulogik es gerade nicht zulässt.

Sind Fehler eingetreten oder hat sich die Geometrie geändert, kann die Schirmdarstellung falsch sein. Dies zeigt die Funktion Alles aktualisieren an. Ist das sonst graue Symbol gelb/schwarz hervorgehoben, muss neu durchgerechnet werden.

Widerrufen

Widerruf

zurücknehmen

Verdecken/

Anzeigen

Sichtbaren Raum

umschalten

Alles aktualisieren

1.3 Wie funktionieren die Werkzeuge am Schirm? 19

1.3.10 Wie funktioniert der Kompass?

Die Bauteilgeometrie ist auf das Basisachsensystem bezogen. Der Kom-pass in der Form eines Mastes mit Segeln zeigt Achsrichtungen an, nor-malerweise die der Basisachsen. Bewegen längs der Segelgeraden ver-schiebt die Geometriedarstellung, Bewegen an den Segelkreisen oder der Mastspitze verdreht. Durch Klick auf die Achsbezeichnungen dreht sich der Kompass jeweils um 90 Grad. Im Kontextmenü zum Kompass können Standardpositionen vereinbart werden.

Der Kompass ist normalerweise an einem Ankerpunkt rechts oben in der Ecke festgelegt. Am roten Mastfuß kann er auch auf Geometrieoberflächen abgesetzt werden, etwa auf einen Körper. Dadurch nimmt er die Richtung des Objekts auf, beim Grundkörper bezo-gen auf dessen Skizzenachsen. Nach erneutem Absetzen am Ankerpunkt kann das Bild in den neuen Richtungen bewegt werden. Es ändert sich nur der Blick auf die Geometrie, die Lage zu den Koordinaten bleibt unverändert. Wieder zu den Basisachsen ausrichten kann man mit Ansicht > Kompass zurücksetzen.

Bleibt der Kompass auf einem nicht fixierten Körper abgelegt und der Kompass wird an den Segelkanten verschoben oder verdreht, bewegt er sich (und mit ihm auch dessen „Skizzenblatt“) in diesen Richtungen. Nach der Bewegung hat das aktive „Skizzenblatt“ eine neue Lage zum Teileursprung. Dies kann beim Drehen dazu führen, dass ein aktivier-ter Körper aus der Stützebene seiner Profilskizze herausbewegt wird. Das „Skizzenblatt“ hat dann eine neue, verallgemeinerte Stützebene (siehe auch 2.6, „Übung Klötzchen-turm“).

1.3.11  Wie werden die Programmstandards für die Übungen vorbereitet?

Das Verhalten des Programms wird durch Voreinstellungen festgelegt. Diese Einstellun-gen werden im Benutzerprofil gespeichert und bleiben über die Arbeitssitzung hinaus gültig. Die Hauptfunktion Tools > Optionen verwaltet einige Standards. Die Bildschirman-zeige und auch manche Funktionalität ändern sich durch diese Standardeinstellungen. Für den Anfang ist es empfehlenswert, von einer Basiseinstellung des Programms auszu-gehen, die mit derjenigen der Übungen übereinstimmt. Nach und nach benützen die Übungen fortgeschrittene Einstellungen, die vor der ersten Anwendung jeweils einge-führt werden. Im Dialogfenster Optionen, im nächsten Bild gezeigt, wird zuerst der Opti-onsbaum bis zur gewünschten Stelle an den Astknoten aufgeblättert. Dann können die verschiedenen Rubriken eingerichtet werden.

Der Kompass bewegt

das Bild längs der

Achsen

Der Kompass bewegt

das Bild längs

Geometriekanten

Der Kompass kann

auch die Geometrie

verschieben

Tools > Optionen