Fachbereich Fahrzeugtechnik und Flugzeugbau … · Prof. Dr. Ing. A. Belei Assoziatives...

Entwurfsarbeit

Fachbereich Fahrzeugtechnik und Flugzeugbau

Assoziatives Konstruieren einer Seilbahnrolle mit Catia V5

Nils Bohmann

28. Februar 2005

Prof. Dr. Ing. A. Belei Assoziatives Konstruieren mit Catia V5 Verfasser: Nils Bohmann Bohrvorrichtung für eine Scheibe

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Inhaltsverzeichnis 1. Vorwort ..............................................................................................................................- 3 - 2. Vorbereitungen zur Konstruktion.......................................................................................- 3 - 3. Konstruktion der Seilbahnrolle ..........................................................................................- 4 -

3.1 Welle ............................................................................................................................- 4 - 3.1.1 Skizze der Welle....................................................................................................- 4 -

3.2 Einfügen des ersten Rillenkugellagers .........................................................................- 5 - 3.2.1 Anpassen des eingefügten Rillenkugellagers ........................................................- 5 - 3.2.2 Bindung des Kugellagers an die Welle .................................................................- 6 -

3.2.3 Duplizierung des Kugellagers ...................................................................................- 7 - 3.3 Grundkörper .................................................................................................................- 7 -

3.3.1 Skizze des Grundkörpers.......................................................................................- 7 - 3.3.2 Kongruenz der Achse des Grundkörpers ..............................................................- 9 - 3.3.3 Äußere Bohrungen für den Grundkörper erzeugen...............................................- 9 - 3.3.4 Innere Bohrungen für den Grundkörper erzeugen ..............................................- 11 - 3.3.5 Verbindung Grundkörper und Rillenkugellager .................................................- 12 -

3.4 Rollenkranz ................................................................................................................- 13 - 3.4.1 Skizze des Rollenkranzes ....................................................................................- 13 - 3.4.2 Verbindung Rollenkranz und Welle....................................................................- 14 - 3.4.3 Bohrungen im Rollenkranz .................................................................................- 14 -

3.5 Pressringe ...................................................................................................................- 16 - 3.5.1 Skizze Pressring ..................................................................................................- 16 - 3.5.2 Kongruenz der Achse des Pressrings ..................................................................- 16 - 3.5.3 Duplizierung des Pressrings ................................................................................- 17 -

3.6 Deckel.........................................................................................................................- 17 - 3.6.1 Skizze Deckel ......................................................................................................- 17 - 3.6.2 Bohrungen im Deckel..........................................................................................- 18 - 3.6.3 Spiegelung des Deckels.......................................................................................- 19 - 3.6.4 Verbindung Deckel und Pressring.......................................................................- 20 - 3.6.5 Verbindung Deckel und Grundkörper.................................................................- 21 -

3.7 Metallring ...................................................................................................................- 21 - 3.7.1 Skizze Metallring ................................................................................................- 21 - 3.7.2 Verbindung Metallring und Welle ......................................................................- 22 -

3.8 Ablauffläche ...............................................................................................................- 23 - 3.8.1 Skizze Ablauffläche ............................................................................................- 23 - 3.8.2 Verbindung Ablauffläche und Welle ..................................................................- 23 -

3.9 PIN 10x45 ..................................................................................................................- 24 - 3.9.1 PIN verschieben ..................................................................................................- 24 - 3.9.2 Duplizierung des PIN ..........................................................................................- 26 - 3.9.3 Kongruenz der PINs und der Bohrlöcher ............................................................- 26 - 3.9.4 PIN 4x140 ...........................................................................................................- 27 -

4. Assoziativität ....................................................................................................................- 29 - 4.1 Verbindung Metallring und Ablauffläche ..................................................................- 29 - 4.2 Verbindung Ablauffläche und Grundkörper ..............................................................- 30 - 4.3 Verbindung Grundkörper und Ablauffläche ..............................................................- 31 - 4.4 Verbindung Rollenkranz und Ablauffläche ...............................................................- 33 - 4.5 Symmetrie von Metallring und Ablauffläche.............................................................- 35 -

5. Überprüfung der Assoziativität ........................................................................................- 36 - Sämtliche Abbildungen und Texte wurden selbst erstellt und tragen daher keine Quellenangaben.


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1. Vorwort Assoziativität bedeutet, dass geometrische Elemente von einer Bezugsgeometrie (Referenzgeometrie) abhängig sind. Wird die Referenzgeometrie modifiziert, kann man alle verknüpften geometrischen Elemente aktualisieren und die Baugruppe dadurch automatisch „mitwächst“. Dies verkürzt die Entwicklungszeiten für Produkte, da sie leicht zu verändern und anpassungsfähig sind. Die Bauteile werden direkt in Interaktion miteinander konstruiert und mit geometrischen Regeln untereinander verknüpft. Abmessungen, Form und Lage der einzelnen Teile zueinander werden dabei mit geometrischen Verknüpfungen oder externen Referenzen festgelegt. Man geht bei dieser Art der Konstruktion sehr systematisch vor und beginnt mit einem Basisteil. Von dessen Geometrie aus entsteht das nächste Nachbarteil. Flächen, Linien und Punkte der Nachbarteile werden benutzt um die Abmessungen, Einbaulage und Form der nächsten Teile zu beschreiben. Die behandelten Beispiele wurden auf Catia V5 R12 erstellt.

2. Vorbereitungen zur Konstruktion Nachfolgende Einstellungen in Catia sind nötig, um diese Art der Konstruktion zu ermöglichen. • Unter Tools/Optionen / Infrastruktur/Teileinfrastruktur den Reiter Allgemein anwählen.

Dort die Funktion Verknüpfung mit ausgewähltem Objekt beibehalten in der Rubrik „Externe Verweise“ aktivieren. Ohne diese Einstellung würde keine Verknüpfung, sondern nur eine Raumgeometrie in einem offenen Körper abgelegt.

• Im selben Dialogfeld in der Rubrik „Aktualisieren“ den Eintrag automatisch aktivieren. • Um im Strukturbaum die erzeugten Externen Verweise auch zu sehen, im selben Menü

den Reiter Anzeige auswählen. Dort unter der Rubrik „Im Strukturbaum anzeigen“ die Funktion Externe Verweise aktivieren.

• Um nicht ungewollt und vor allem unbemerkt eine Verknüpfung zweier Objekte zu erzeugen, die Einstellung Bestätigen, wenn eine Verknüpfung mit einem ausgewählten Objekt erzeugt wird im Reiter Allgemein in der Rubrik „Externe Verweise“ aktivieren. Es erscheint dann jedes Mal ein Hinweis.


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3. Konstruktion der Seilbahnrolle • Über Datei/Neu eine neue Baugruppe mit dem Typ Product anlegen und sie Seilbahnrolle

nennen. 3.1 Welle • Ein neues Teil anlegen über das Symbol in der Baugruppenumgebung und es Welle

nennen. 3.1.1 Skizze der Welle • Das neue Teil aktivieren und auf der Hauptebene xy den Skizzierer starten. Eine

Achse entlang der Horizontalen erzeugen. Anschließend das im Bild gezeigte Profil symmetrisch zur Horizontalen erzeugen.

• Den Skizzierer verlassen und die Skizze zur Welle drehen.


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3.2 Einfügen des ersten Rillenkugellagers • In der Symbolleiste Tools wird der Katalogbrowser geöffnet, um das nächste

benötigte Teil „Rillenkugellager“ (einreihig) einzufügen. Dies ist ein Normteil und hat die Bezeichnung DIN 625 / 6207.

Hinweis: Benötigt wird zwar ein Lager mit Innendurchmesser 30mm, gezeigt wird hier aber auch, wie man ein Lager mit Durchmesser 35mm entsprechend anpasst. Diese Normteile sind im Katalog als parametrische Teile abgelegt und so bereitet die Anpassung keine Schwierigkeiten. • Im Katalogbrowser nun bis zum

gewünschten Teil durchklicken und es markieren. Dann entweder über „Bearbeiten/Kopieren“ und „Bearbeiten/Einfügen“ das Teil im Strukturbaum unter der Welle einfügen. Alternativ kann es auch im Katalog mit der linken Maustaste erfasst werden und in den Strukturbaum gezogen werden.

3.2.1 Anpassen des eingefügten Rillenkugellagers • Das eingefügte Rillenkugellager zur Bearbeitung aktivieren. Die Skizze des

inneren Wellenkörpers (Welle2) in den Skizzierer laden. • Das zu ändernde Maß, hier der Innenradius mit 17,5mm, per Doppelklick zur Bearbeitung

aktivieren. Da es ein parametrisches Teil ist, kann nicht einfach die Bedingung auf 15mm geändert werden.

• Zur Änderung in der Bedingungsdefinition auf das „f(x)“ klicken. Im erscheinenden Formeleditor das Datenverzeichnis „Parameter“, dann den Parameter „Umbenannte Parameter“ und letztendlich den Umbenennten Parameter „d“ auswählen. Hier kann nun „d“ von 35mm auf 30mm geändert werden. Mit „Ok“ den Editor verlassen und dann die Bedingungsdefinition ebenfalls mit „Ok“ bestätigen. Den Skizzierer verlassen.

• Catia aktualisiert das Rillenkugellager automatisch. Die Kugeln werden dabei den veränderten Bedingungen mit angepasst. Bei Bedarf kann die Bezeichnung des Normteils vereinfacht und auf den neuen Innendurchmesser angepasst werden.

Das Rillenkugellager befindet sich noch nicht an der richtigen Stelle der Welle. Diese Korrektur erreichen wir durch Lageregeln. • Dazu die Baugruppe Seilbahnrolle per Doppelklick am Symbol oder rechte Maustaste und

dann „Bearbeiten/Objekt/Bearbeiten“ aktivieren, um so in die Funktionsumgebung „Baugruppenkonstruktion“ zu wechseln.

• Dann die Funktion Kongruenzbedingung der Symbolleiste „Bedingungen“ aktivieren. Mit der Maus über die Mantelfläche des Rillenkugellagers fahren und so die Achse des Lagers picken. Anschließend das Selbe um die Achse der Welle zu fassen. Die Achsen liegen nun Kongruent aufeinander.


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• Um das Kugellager an der

richtigen Position der Welle durch eine weitere Bedingung zu fixieren, verschieben wir es erstmal entlang der Achse der Welle. Dazu die Funktion „Manipulation“ aktivieren und das Lager picken und mit „Entlang einer beliebigen Achse“ nach vorn verschieben. Alternativ kann natürlich auch die Welle verschoben werden.

3.2.2 Bindung des Kugellagers an die Welle • Die Bindung des Kugellagers mit der Welle wird über die Funktion

Kontaktbedingung hergestellt. Dazu die innere Ringfläche des Kugellagers und die Ringfläche des dicksten Wellenteils wie im Bild gezeigt benutzen.

• Nach erfolgter Operation einmal auf den Aktualisierungsbutton drücken und sofort

wird das Kugellager über die Kontaktflächen an die Welle gebunden.


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3.2.3 Duplizierung des Kugellagers Da wir noch ein zweites Kugellager benötigen, aber die Daten möglichst klein halten wollen, wird über die Funktion Schnelle Erstellung mehrerer Exemplare eine Referenzkopie des Lagers erzeugt. Beide Lager beziehen sich auf nur eine Datei, können jedoch als einzelne Objekte positioniert werden. • Den Button Schnelle Erstellung

mehrerer Exemplare anklicken und das Lager auswählen. Das zweite Lager erscheint nun mitten im Raum.

• Es wird über die gleichen Bedingungen wie das erste Lager, jedoch auf der anderen Seite der Welle fest positioniert. Folgendes Bild zeigt den Zwischenstand.

3.3 Grundkörper

• Die Baugruppe aktivieren und über die Funktion „Teil“ ein neues Teil einfügen.

Die Abfrage Neuen Ursprungspunkt für das neue Teil definieren mit Nein beantworten, damit die Achsen des neuen Teils auf denen des ersten Teils liegen. Das Teil zur Bearbeitung aktivieren und es Grundkörper nennen.

Hinweis: Durch das erste Teil werden Basisachsen für die Baugruppe vorgegeben. Jedes weitere Teil kann nun entweder unabhängige Hauptachsen haben, oder seine Hauptachsen können mit denen des Basisteils zusammen liegen. Da sie immer zusammen liegen sollen, ist die Frage Neuen Ursprung für das neue Teil definieren? jedes Mal mit Nein zu beantworten.

3.3.1 Skizze des Grundkörpers

• Die xy-Ebene des ersten Teils Welle auswählen und darauf den Skizzierer starten.

Die Abfrage nach der Verknüpfung mit ausgewähltem Objekt beibehalten aktivieren mit Ja beantworten, wodurch ein externer Verweis hergestellt wird.

Hinweis: Diese Abfrage in Zukunft immer mit Ja beantworten.

• Mit der Funktion Teil durch Skizzierer-Ebene schneiden die Ansicht für die Skizze

vereinfachen und anschließend das Profil des nächsten Bildes herstellen. Es ist zunächst nur wichtig, dass das Profil exakt auf der Achse konstruiert wird. Nicht jedoch, wo genau die Achse liegt, da wir die Lage wieder über die Kontakt- und Kongruenzbedingung herstellen. Der Grundkörper ist ein recht kompliziertes Profil und sollte genau und in Ruhe skizziert werden.


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• Anschließend die Skizze zur Welle drehen.


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3.3.2 Kongruenz der Achse des Grundkörpers

• Wie bei den Rillenkugellagern wird auch die Achse des Grundkörpers kongruent mit der Achse der Welle verbunden über Kongruenzbedingung aus der Umgebung Baugruppenkonstruktion. Danach über Manipulation den Grundkörper mit etwas Abstand vor die Welle schieben und oder die Welle und die Kugellager in den nicht sichtbaren Bereich stellen. Dies erleichtert den nächsten Schritt zur Herstellung der noch fehlenden Bohrungen im Grundkörper.

3.3.3 Äußere Bohrungen für den Grundkörper erzeugen • Den Grundkörper wieder aktivieren und auf der großen Ringfläche einen

Kreismittelpunkt im Raum erzeugen. • Anschließend den Skizzierer auf dieser großen Ringfläche

starten wie rechts im Bild zu sehen. • In dieser Skizze werden zunächst drei Achsen als

Konstruktionselemente (Button Konstruktions-/Standardelement aktivieren) konstruiert.

• Zwei davon gehen über Kreuz und werden kongruent auf dem erzeugten Kreismittelpunkt über Im Dialogfeld definierte Bedingungen gebunden.

• Die dritte liegt parallel zur horizontalen Achse im Abstand von 76,5mm. Diese Achse bildet mit der vertikalen einen Schnittpunkt auf dem die Bohrung liegen soll.

• Dazu einen Kreis (wieder auf Standardelement umschalten) von 11mm Durchmesser erzeugen und den Mittelpunkt des Kreises nacheinander kongruent auf diese beiden Achsen legen.


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• Die Skizze ist fertig und kann verlassen werden.

Hinweis: Anstelle der drei Achsen hätte man auch nur eine Achse und zusätzlich einen Konstruktionskreis von 153 mm Durchmesser erzeugen können. Auf dessen Schnittpunkt könnte man dann den 11mm Kreis erzeugen. • Nach verlassen der Skizze mit Tasche und der Einstellung Bis zum nächsten diesen

Kreis durch den Grundkörper treiben.

• Mit der Funktion Kreismuster aus dieser Tasche 8 Exemplare fertigen mit einem

Winkelabstand von 45°. Im Eingabefeld Referenzrichtung zuerst die Ringfläche auswählen, dann mit der Maus erneut in das Feld Referenzrichtung klicken und anschließend den Anfangs erzeugten Kreismittelpunkt auswählen.


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3.3.4 Innere Bohrungen für den Grundkörper erzeugen Das gleiche Vorgehen wird nun für die Bohrungen auf der vordersten Ringfläche angewendet. • Also wieder Kreismittelpunkt erzeugen, Skizzierer starten, Hilfsachsen erzeugen und den

eigentlichen Kreis für die Tasche erzeugen. Die Geometrie ergibt sich aus diesen Bildern:

Hinweis: Um die Kongruenz zwischen Achsen und dem richtigen Kreismittelpunkt herzustellen, den Grundkörper im Skizzierer etwas schräg stellen. Das Ergebnis des Grundkörpers sollte wie folgt aussehen


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3.3.5 Verbindung Grundkörper und Rillenkugellager

• Nun wird die Verbindung zwischen Grundkörper und Rillenkugellager über Kontaktbedingung in der Umgebung Baugruppenkonstruktion hergestellt. Dazu per Doppelklick auf die Baugruppe Seilbahnrolle klicken und die Funktion auswählen.

• Die folgenden zwei Bilder zeigen jeweils die zu verbindenden Kontaktflächen am Grundkörper und dem entsprechenden Kugellager. Nach Aktivierung der Funktion die zu verbindenden Flächen nacheinander auswählen.

Das Ergebnis sieht wie folgt aus. Hinweis: Um dies leichter hinzukriegen, sollte der Grundkörper einen gewissen Abstand zur Welle und den Lagern haben, da sich sonst die Kontaktflächen schlecht auswählen lassen. Dazu eventuell über Manipulation die Lager und die Welle vom Grundkörper wegschieben. Auch sollte keine Aktualisierung vorgenommen werden, bevor nicht alle beiden Kontaktbedingungen hergestellt wurden.


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3.4 Rollenkranz • In der Baugruppe ein neues Teil einfügen und es Rollenkranz nennen. • Die Rillenkugellager und den Grundkörper in den nicht sichtbaren Bereich stellen. 3.4.1 Skizze des Rollenkranzes • Die xy-Ebene der Welle

auswählen und darauf den Skizzierer starten. Anschließend eine Skizze gemäß dem folgenden Bild herstellen.

• Den Skizzierer verlassen

und das Profil zur Welle drehen. Bevor die anderen Teile wieder sichtbar gemacht werden, sollte der Rollenkranz etwas über Manipulation verschoben werden. Dies erleichtert die nachfolgenden Operationen. Ergebnis im rechten Bild.

• Wenn man alle nicht sichtbaren Teile

sichtbar macht, sieht der Zwischenstand aus wie im Bild links.


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3.4.2 Verbindung Rollenkranz und Welle • In die Baugruppenkonstruktion wechseln und mit Kongruenzbedingung die Achse

vom Rollenkranz und der Welle kongruent verbinden, wie bei den vorigen Teilen auch.

3.4.3 Bohrungen im Rollenkranz

• Alle Teile bis auf den Rollenkranz in den nicht sichtbaren Bereich stellen. Den Rollenkranz wieder zur Bearbeitung aktiveren.

• Einen Kreismittelpunkt in dem kleinen Innenkreis der großen Kreisfläche im Raum erzeugen und den Skizzierer auf der Kreisfläche starten. Rechtes Bild.

• Nun genauso vorgehen wie

beim Grundkörper um genau die gleichen äußeren 11mm Bohrungen herzustellen.


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Der Zwischenstand sieht nun wie folgt aus, wenn man alle Teile in den sichtbaren Raum zurückgeholt hat. • Die Achse liegt bereits kongruent zur Wellenachse. Der

Kontakt zwischen Rollenkranz und Grundkörper wird in der Baugruppenkonstruktionsumgebung (per Doppelklick auf die Baugruppe aktivieren) über die Kontaktbedingung hergestellt. Sinnvoller Weise werden hier die beiden großen Kreisflächen miteinander verbunden.

Hinweis: Da auch der Rollenkranz mit Hilfe der gleichen Bezugsebene hergestellt wurde, liegen die Bohrungen bei gleicher geometrischer Anordnung (Exemplaranzahl und Winkel) direkt aufeinander. Dies ist bei Bedarf anschließend durch eine Abstandsmessung von z.B. einem Mittelpunkt einer Tasche zu überprüfen.


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3.5 Pressringe

Als nächstes werden zwei Pressringe erzeugt. Alle Teile bis auf die Welle in den nicht sichtbaren Bereich stellen. • Ein neues Teil Pressring einfügen und die Abfrage nach dem neuen Ursprung

wieder verneinen. 3.5.1 Skizze Pressring • Das neue Teil aktivieren und wieder den Skizzierer auf der xy-Ebene der Welle starten. • Die Skizze gemäß Bild erzeugen und anschließend zur Welle drehen.

3.5.2 Kongruenz der Achse des Pressrings

• Die Achse des Pressrings nach bekannter Methode kongruent zur Achse der Welle verbinden.


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3.5.3 Duplizierung des Pressrings

• Da wir noch einen weiteren Pressring benötigen, wird wie beim Rillenkugellager mit Schnelle Erstellung mehrerer Exemplare ein weiterer kopiert.

• Das erzeugte Exemplar ebenfalls mit seiner Achse

kongruent zur Wellenachse verbinden und anschließend über Manipulation ans andere Ende der Welle schieben. Anschließend die anderen Teile in den sichtbaren Raum holen.

3.6 Deckel • Die Baugruppe Seilbahnrolle aktiveren und in der Baugruppenumgebung ein neues

Teil einfügen und es Deckel nennen. • Bei Bedarf alle nicht

benötigen Teile bis auf die Welle und einen Pressring in den nicht sichtbaren Bereich stellen und den Skizzierer wieder auf der xy-Ebene der Welle starten.

3.6.1 Skizze Deckel

Die Skizze ein gutes Stück entfernt von der Welle erstellen, damit sie auf der von den anderen Objekten abgewandten Seite des Pressrings erzeugt wird. So kann man sich eine Manipulationsverschiebung anschließend sparen. • Folgende Skizze erstellen

und anschließend zur Welle drehen.


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• Das Ergebnis sieht wie im linken Bild gezeigt aus. 3.6.2 Bohrungen im Deckel Die noch fehlenden Bohrungen bzw. Taschen werden genau wie an den vorigen Teilen erzeugt. • Einen Kreismittelpunkt auf dem kleinen Kreis der großen

Kreisfläche des Deckels erzeugen. • Den Skizzierer auf der Kreisfläche starten und folgende

Skizze herstellen.

• Als nächstes nach bekanntem Schema ein Kreismuster herstellen. Achten auf die

richtige Anwahl des Mittelpunktes des Kreismusters.


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3.6.3 Spiegelung des Deckels • Auch dieses Teil wird zweimal benötig, jedoch in gespiegelter Form. Um dies zu

erzeugen in der Baugruppenkonstruktionsumgebung zunächst über die Funktion Schnelle Erstellung mehrerer Exemplare eine Kopie erstellen.

• Diese kann anschießend über Manipulation verschoben werden. Das Ergebnis zeigt das nächste Bild.

• Nun über Kongruenzbedingung die Achse von dem zweiten Deckel und der Welle

kongruent verbinden. Hinweis: Man könnte jetzt auch über Manipulation die Drehung des gespiegelten Deckels herstellen, aber geschickter geht es über die Funktion Versetzen in der Baugruppenumgebung. • Die Funktion Versetzung in der

Baugruppenumgebung aktivieren und eine Fläche des zweiten Deckels auswählen. Anschließend dieselbe Fläche noch mal auswählen. Es erscheinen dann Richtungspfeile.

• Werden diese Richtungspfeile angeklickt, ändern sie sich in Drehpfeile. Anschließend irgendwo in den Raum klicken und der zweite Deckel ist um 180° gedreht.


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• Als letztes noch auf aktualisieren klicken, dann liegen die Achsen wieder kongruent aufeinander. Das Ergebnis sollte wie folgt aussehen:

3.6.4 Verbindung Deckel und Pressring Nun werden die Deckel jeweils mit dem Pressring verbunden. Dies wird exemplarisch an einem Deckel gezeigt und ist am anderen entsprechend zu wiederholen.

• Die Funktion Kontaktbedingung in der Umgebung

Baugruppenkonstruktion aktivieren und die zum Deckel gewandte Seite auswählen, anschließend die zum Deckel gewandte Seite des Pressrings auswählen.

• Nach einer Aktualisierung sieht es nun wie links

gezeigt aus. • Für den zweiten Deckel nach selbem Schema verfahren


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3.6.5 Verbindung Deckel und Grundkörper • Deckel und Grundkörper

werden, wie Beispielhaft für ein Exemplar im nächsten Bild gezeigt, über Kontaktbedingung miteinander verbunden.

• Das Ergebnis sollte wie folgt aussehen. 3.7 Metallring

• Ein neues Teil in die Baugruppe

einfügen und es Metallring nennen.

• Dieses neue Teil aktivieren und bei Bedarf alle Teile bis auf die Welle in den nicht sichtbaren Raum stellen.

3.7.1 Skizze Metallring

• Die xy-Ebene der Welle

markieren und auf ihr den Skizzierer starten.

• Nachfolgende Skizze kreieren.

• Anschließend die Skizze zur Welle drehen.


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3.7.2 Verbindung Metallring und Welle • In die Umgebung der Baugruppenkonstruktion

wechseln und die Achse kongruent mit der Achse der Welle verbinden. Ergebnis siehe rechts:

• Den Grundkörper in den

sichtbaren Raum holen. Den Metallring, sofern es notwendig ist, etwas über Manipulation verschieben, so dass die äußere, dem Grundkörper zugewandte Seite gut anwählbar ist. Diese Seite mit der ihr gegenüberliegenden Fläche des Grundkörpers, der äußeren ebenen Ringfläche, über Kontaktbedingung verbinden, wie im linken Bild gezeigt.

• Ergebnis laut rechtem Bild.


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3.8 Ablauffläche • Ein neues Teil in der Baugruppe erzeugen und es Ablauffläche nennen.

Anschließend dies aktivieren und bei Bedarf alle Teile bis auf die Welle in den nicht sichtbaren Bereich stellen.

3.8.1 Skizze Ablauffläche • Auf der xy-Ebene der Welle den

Skizzierer starten und folgende Skizze erstellen.

• Anschließend das Profil zur Welle

drehen.

3.8.2 Verbindung Ablauffläche und Welle • Diese Ablauffläche wird durch Ihre

Achse kongruent mit der Achse der Welle verbunden.

• Abschließend wird die Ablauffläche mit dem Grundkörper verbunden. Dies geschieht wieder über die Funktion Kontaktbedingung. Im folgenden Bild sind die zu verwendeten Flächen der einzelnen Körper hervorgehoben.


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3.9 PIN 10x45 • In die Umgebung der Teilekonstruktion wechseln, z.B. durch aktivieren der Ablauffläche

als zu bearbeitendes Teil. • Den Katalogbrowser über das Symbol öffnen und in den ISO-Normteile-Katalog

gehen. • Wir benötigen nun einen EN ISO 2338 PIN in der Größe 10x45. Sobald dieser

Eintrag gefunden wurde, kann er einfach mit der linken Maustaste markiert und dann bei gedrückt gehaltener linker Maustaste direkt auf die Baugruppe Seilbahnrolle im Strukturbaum gezogen und abgelegt werden.

Das Teil wird dann unten im Strukturbaum eingefügt. • Sofern der Pin von anderen Objekten

verdeckt ist, diese in den nicht sichtbaren Bereich stellen und den PIN über Manipulation aus der Baugruppenkonstruktionsumgebung entsprechend verschieben.

• Anschließend die anderen Objekte wieder in den sichtbaren Raum holen.

3.9.1 PIN verschieben

In der Baugruppenumgebung wird nun dieser PIN an seinen Bestimmungsort bewegt.

• Über die Kongruenzbedingung wird die Achse des PIN mit der Achse der Bohrung verbunden.


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Der hier verwendete PIN sollte mittig zwischen Grundkörper und Rollenkranz liegen. Die Bohrungen dieser beiden Körper ergeben zusammen eine Länge von 46mm, der ISO PIN hat jedoch eine Länge von 45mm. • Daher wird die Ringfläche des Grundkörpers bzw. des Rollenkranzes (je nachdem, auf

welcher Seite man die Bedingung herstellen will) per Offset-Bedingung von -0,5mm mit der Frontfläche des PIN verbunden. Die Funktion auswählen und anschließend die gezeigten Flächen auswählen. Damit sitzt der PIN dann gleichmäßig.

• Nach einer Aktualisierung der

Baugruppe sieht es dann wie folgt aus.


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3.9.2 Duplizierung des PIN

• Es werden jedoch 7 weitere PINs benötigt. Diese werden über die Funktion Erstellung mehrerer Exemplare definieren in der Baugruppenumgebung hergestellt. Der Abstand ist so zu wählen, dass kein PIN von einer Geometrie verdeckt wird.

• Als Referenzachse ist die Achse zu wählen, durch die die PINs direkt übereinander erzeugt werden in gewissem Abstand, aber ohne sich in Bezug auf die Offset-Oberfläche zu verschieben.

Dies erspart einen Arbeitsschritt. Da die PINs bzw. die sie direkt umgebende Geometrie in dieser Übung nicht weiter verändert werden, ist eine Offset-Bedingung für jeden einzelnen PIN nicht nötig. 3.9.3 Kongruenz der PINs und der Bohrlöcher • Jeder nun erzeugte PIN wird durch dessen Achse mit der Achse des betreffenden

Bohrloches kongruent über die bekannte Funktion verbunden.


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3.9.4 PIN 4x140 Als letztes Bauteil fehlt noch ein PIN der durch die Bohrungen der Deckel und der Hauptkörper geht. Es ist ein EN ISO 2338 PIN 4x140. Dieser ist wie der andere PIN in die Baugruppe einzufügen. Sollte sich kein solcher PIN in dem Katalog finden, ist ein PIN mit Durchmesser 4mm auszuwählen und dessen Längendefinition auf 140mm zu ändern. • Dies geschieht über das f(x) der Länge in der Blockdefinition des PIN. Daher in das

eingefügte Teil im Strukturbaum gehen und die Definition des Blocks des PIN per Doppelklick auswählen. Dort die Register Parameter/Umbenannte Parameter/l_length_nom anklicken und die Länge auf 140mm ändern.

• Dieser PIN ist analog zum eben behandelten PIN in die entsprechenden Bohrungen

einzufügen. • Per Kongruenz die entsprechenden Achsen verbinden.

und mittig in der Grundkörperbohrung per Offset-Bedingung positionieren.

• Da der PIN 1mm kürzer ist als die gesamte Bohrungslänge, ist die Offset-Bedingung 0,5mm nach innen auszurichten.


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• Anschließend den PIN per Erstellung mehrfacher Exemplare definieren 5fach duplizieren und in die Bohrungen entsprechend positionieren.

• Das Ergebnis sieht nun wie folgt aus.

Bei Bedarf können nun die ganzen Bedingungen im Strukturbaum ausgeblendet werden um das Werk zu betrachten. Alle Geometrien sind erzeugt und die Seilbahnrolle ist fertig…aber noch nicht ganz fertig. Das wichtigste, eine anschauliche Assoziativität, fehlt noch.


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4. Assoziativität

Die Assoziativität wird an diesem aufwendigen Bauteil möglichst einfach und mit einem sichtbaren Ergebnis erzeugt. Es wird dabei Wert auf das Prinzip wie es gemacht wird und welche Regeln dabei zu beachten sind gelegt, und nicht auf eine aufwendige und komplizierte Verbindung aller Komponenten der Baugruppe. Es ist wichtig, dass Geometrien für diese Verbindungen eindeutig mit der Maus ausgewählt werden können. Es sind daher alle Geometrien, die eventuell eine eindeutige Auswahl verhindern könnten, in den nicht sichtbaren Raum zu stellen.

4.1 Verbindung Metallring und Ablauffläche

• Den Metallring aktivieren und auf den oberen Kanten jeweils einen Punkt im Raum

mit der Funktion Tangente auf Kurve erzeugen.

• Als Kurve jeweils den äußeren Ring und als Referenz

die xy-Ebene der Welle benutzen. Mit dieser Referenz wird der Punkt auf derselben Ebene wie die Skizze der Ablauffläche erzeugt. Die Verknüpfungsfragen mit ja beantworten.

• Es soll wieder nur ein Unterelement erzeugt werden, aber welches? Das, was bei der Skizze des Metallringes liegt. Einfach ausprobieren, welches es ist. Dazu als Referenzelement ein dem gewünschten Punkt nahes Objekt, wie z.B. einen PIN, auswählen.

• Genau so einen Punkt auf der anderen Seite des Metallrings erzeugen.


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Die Ablauffläche wieder in den sichtbaren Raum holen und in die Skizze der Ablauffläche gehen. Wurden die Punkte an der richtigen Stelle erzeugt, so sind sie jetzt in der Skizze zu sehen. • Die Punkte werden nun

jeweils mit den an ihnen grenzenden Linien einzeln nacheinander kongruent verbunden über Im Dialogfeld definierte Bedingungen.

• Die Skizze ist nun teilweise überbestimmt. Die Bemaßungen der Breite des Profils und des Abstandes zur Achse löschen, da sie durch die eben erzeugten Bedingungen überflüssig sind.

• Den Skizzierer verlassen. 4.2 Verbindung Ablauffläche und Grundkörper

• Jetzt wird je ein Punkt auf den äußeren Kanten der

Ablauffläche im Raum erzeugt. Dabei genauso vorgehen wie bei dem Metallring. Das Ergebnis zeigt das nächste Bild.


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4.3 Verbindung Grundkörper und Ablauffläche • Den Grundkörper wieder sichtbar machen und aktivieren sowie in dessen Skizze gehen. • Die im nächsten Bild markierte Linie wird über Im Dialogfeld definierte

Bedingungen fixiert und die markierten Bemaßungen gelöscht.

• Die Kurve mit Radius 10mm wird kongruent an den oberen, hier rechten Punkt gebunden. • Ebenso die senkrechte an diese Kurve angrenzende Linie. Beide Linien sind im nächsten

Bild markiert.


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• In der Skizze den Button „Konstruktions-/Standardelement“ betätigen, um auf

Konstruktionselement umzuschalten. • Dann einen Kreis erzeugen. Durchmesser ist nicht wichtig. Er darf jedoch keine

geometrische Verbindung mit einem anderen Objekt haben (was schnell automatisch passiert, daher aufpassen!) und der Mittelpunkt auf keinem Element liegen, da man ihn sonst gleich schlecht anwählen kann.

• Diesen Mittelpunkt per Kongruenz mit dem

Drehpunkt der Kurve verbinden. • Anschließend den Konstruktionskreis tangentenstätig mit der 180mm Radius

Kurve verbinden, wie im unteren Bild zu sehen.


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Für die spätere Manipulation der Seilbahnrolle ist es wichtig, dass der Grundkörper (und der Rollenkranz an der gleichen Stelle) an dieser Stelle nicht zu dünn wird. Daher wird der Abstand der beiden Kurven mit Hilfe des Kreises festgesetzt. • Die kleine Kurve und den Konstruktionskreis markieren und über Im Dialogfeld

definierte Bedingungen den Abstand fixieren. 4.4 Verbindung Rollenkranz und Ablauffläche Beim Rollenkranz wird wie beim Grundkörper verfahren.

• Die Linie im Bild wird über Im Dialogfeld definierte Bedingungen fixiert und die

markierten Bemaßungen werden gelöscht.


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• Anschließend die 10mm Kurve und die senkrechte Linie an den vorhin erzeugten

Punkt kongruent binden, analog zum Grundkörper.

• Genau wie beim Grundkörper

einen Konstruktionskreis erstellen und dessen Mittelpunkt per Kongruenz mit dem Drehpunkt der Kurve verbinden.

• Anschließend den Konstruktionskreis

tangentenstätig mit der 180mm Radius Kurve verbinden und den Abstand wie beim Grundkörper festsetzen.


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4.5 Symmetrie von Metallring und Ablauffläche

• Nun in die Skizze des Metallringes gehen und noch folgendes erzeugen. Die vertikalen Linien der Metallring Skizze werden symmetrisch zur yz-Ebene der Welle über Im Dialogfeld definierte Bedingungen festgelegt.

Dies bewirkt, dass sich der Metallring gleichmäßig zu beiden Seiten ausdehnt, wenn wir die Bemaßung ändern und nicht nur zur einen Seite hin die Längenänderung aufgenommen wird. Da Metallring und Ablauffläche durch die vorigen Bedingungen immer gleich breit sind, wirkt sich diese Symmetrie direkt auf die Ablauffläche mit aus.

Die Seilbahnrolle ist damit fertig konstruiert und alle für diese Übung notwendigen Verbindungen sind erstellt. Diese gilt es nun noch zu überprüfen und zu demonstrieren.


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5. Überprüfung der Assoziativität • Ändern wir hier in der Skizze des Metallrings nun anschließend das Maß für die Breite auf

z.B. 60mm, da wir ein dickeres Seil verwenden wollen, und verlassen den Skizzierer wieder.

• Ablauffläche, Grundkörper und Rollenkranz werden rot eingefärbt. Nun nacheinander die Körper lokal aktualisieren, in dem im Strukturbaum das entsprechende Teilsymbol mit der rechten Maustaste ausgewählt wird. Im Kontextmenü denn auf Lokale Aktualisierung drücken, und zwar in der Reihenfolge, wie sie verbunden sind.

• Der Metallring wirkt sich auf die Ablauffläche aus, also rechte Maustaste auf das Teilsymbol der Ablauffläche im Strukturbaum und im Kontextmenü auf aktualisieren klicken. Catia aktualisiert diesen Körper. Er ist nicht länger rot.

• Das Gleiche macht man nun mit dem Grundkörper und anschließend mit dem Rollenkranz.

Wenn alles richtig gemacht wurde, passen sich die Körper den veränderten Vorgaben durch den Metallring an. „Nun kann man ein dickeres Seil in die Seilbahnrolle tun.“

Ablauffläche 42mm Breite Ablauffläche 60mm Breite Weiterhin gilt, einfach ausprobieren. Aber aufpassen, dass man in den Möglichkeiten der Geometrie bleibt. Fertig!

Fachbereich Fahrzeugtechnik und Flugzeugbau … · Prof. Dr. Ing. A. Belei Assoziatives...

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