Inventor 2010 Aufbau

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Autodesk Inventor, Schulungsunterlagen Aufbaukurs / © A. Schaub, Fachlehrer, Ing. FH, Berufsfachschule Liestal ..\Inventor_2010_Aufbau.docx

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Inhaltsverzeichnis

1 Arbeitselemente ................................................ 1-1 1.1 Skizzierebene ....................................................... 1-1 1.2 Basisarbeitsebene, -achse und -punkt .................. 1-1 1.3 Arbeitsebenen ....................................................... 1-1 Arbeitsachsen und -Punkte ............................................ 1-2 1.4 Bearbeiten von Arbeitselementen ......................... 1-2 1.5 Übungsaufgabe „Kegel mit Keilnut“ ...................... 1-3

2 Skizzierte Bauteilelemente .............................. 2-1 2.1 Extrusion ............................................................... 2-1 2.2 Drehung ................................................................ 2-1 2.3 Bohrung ................................................................ 2-1 2.4 Gewinde ................................................................ 2-1 2.5 Rippe .................................................................... 2-1 2.6 Erhebung .............................................................. 2-2 2.7 Sweeping .............................................................. 2-2

2D-Sweeping ............................................................ 2-2 3D-Sweeping ............................................................ 2-2

2.8 Spirale ................................................................... 2-2 2.9 Übungen ............................................................... 2-3

Drehung mit Schnittmenge ....................................... 2-3 Erhebung: Griff ......................................................... 2-4 Erhebung: Verdrilltes 6-Eck ...................................... 2-4 Sweeping frei im Raum mit einer 3D Skizze ............ 2-6 Spirale: Propeller ...................................................... 2-7 Spirale mit Erhebung: Ein Schneckengehäuse ........ 2-8

2.10 Rundung ............................................................... 2-9 2.11 Fase ...................................................................... 2-9 2.12 Trennen................................................................. 2-9 2.13 Flächenverjüngung ............................................... 2-9 2.14 Wandstärke ........................................................... 2-9

Übungen ................................................................. 2-10 Abrunden, Fase ...................................................... 2-10 Trennen, Fächenverjüngung, Wandstärke ............. 2-10

2.15 Rechteckige Anordnung ...................................... 2-11 2.16 Runde Anordnung ............................................... 2-11 2.17 Element spiegeln ................................................ 2-11 2.18 Bearbeiten von Bauteilen .................................... 2-11 2.19 Erstellen von Notizen .......................................... 2-11

3 Konstruktions-Assistent .................................. 3-1 3.1 Übung Zahnrad11 ................................................ 3-2

4 Erstellen von 2D-Vorlagen ............................... 4-1 4.1 Erstellen von firmenspezifischen Vorlagen ........... 4-1 4.2 Ränder .................................................................. 4-1 4.3 Schriftfeld .............................................................. 4-2

Übung: Meine Vorlagen ABC.idw ............................. 4-3 4.4 Stücklisten am Beispiel Pumpenmodell ................ 4-4

5 Projekte kopieren und verändern ................... 5-1 5.1 Konstruktionsassistent .......................................... 5-1

Verwalten (nur aus dem Explorer heraus) ................ 5-1 5.2 Pack & Go ............................................................. 5-1

Vorgehen .................................................................. 5-1

6 Gestell-Generator ............................................. 6-1 Eigene Profile erstellen ............................................ 6-1 Übung: Flex-Gestell.................................................. 6-2

7 Abgeleitete Komponenten ............................... 7-1 Nockenwelle ............................................................. 7-1 Gussteil Zahnrad ...................................................... 7-1

8 Blechteilmodellierung ...................................... 8-1 8.1 Grundlagen ........................................................... 8-1

Vorlagedatei ‚Blech.ipt‘ mit vordefinierten Parametern

................................................................................. 8-1 Blechstandards ......................................................... 8-1

8.2 Konstruktionsmethoden ......................................... 8-2 Blechfläche ............................................................... 8-2 Blechbauteil aus einem Volumenmodell ................... 8-2 Rotationsteil (Rohr oder gerader Konus) .................. 8-2 Spezialitäten ............................................................. 8-2

8.3 Übung: Projekt Blechabdeckung in 38 Schritten ... 8-3

9 Schweissbaugruppe ........................................ 9-1 9.1 Schweissbaugruppe .............................................. 9-1

Vorgehen .................................................................. 9-1 9.2 Schweissnähte ...................................................... 9-1 9.3 Übungen ................................................................ 9-2

Übung 1 (Winkel) ...................................................... 9-2

10 iProperties ....................................................... 10-1

11 Darstellungen.................................................. 11-1 Ansicht .................................................................... 11-1 Position ................................................................... 11-2

12 FEM - Belastungsanalyse .............................. 12-1 12.1 FEM, Finite-Elemente-Methode mit Inventor Pro 12-1 12.2 Übung FEM-Analyse ........................................... 12-2

Übung1: Flacheisen ................................................ 12-2 Übung 2: Biegebalken ............................................ 12-4

Geometrie und Netz ............................................. 12-5 Ergebnisse .................................................................. 12-5

13 Parameter (Variable) ...................................... 13-1 13.1 Bemassungsabhängigkeiten ............................... 13-1 13.2 Globale Parameter (Variable) .............................. 13-1

Masse mit Excel-Tabelle verknüpfen ...................... 13-1 13.3 Dazu eine Übung ................................................ 13-2 13.4 Lokale Parameter (Variable) in einer Baugruppe 13-3

1-1


11 AARRBBEEIITTSSEELLEEMMEENNTTEE

1.1 Skizzierebene

Jede erzeugte 2D-Skizze muss auf einer Skizzierebene erstellt werden. Ausser für Sweepings verwenden wir immer 2D-Skizzen. Skizzierebenen kann man sich wie Klarsichtfolien vorstellen, auf denen die zu erzeugende Geometrie erstellt wird. Man kann nur auf Zeichnungsobjekte zugreifen, die auf der Folie gezeichnet oder projiziert worden sind. Der Zugriff direkt auf Körper ist nicht möglich!! Skizzen können wie folgt platziert werden:

Auf einer bestehenden Fläche des Bauteils

Auf einer Arbeitsebene

Auf einer Basisarbeitsebene (zu finden unter Ursprung) 2D-Skizzen werden beim Extrudieren etc. verbraucht. D.h., nach dem Extrudieren müssen die skizzierten Elemente und die Skizzierebene verschwinden! Sie sind Teil der Extrusion geworden. (Ausnahme: Skizze wieder verwenden) Muss auf einer bestehenden Skizze nachträglich etwas geändert werden, kann die Skizze im Browser selektiert werden. Es darf dabei keine 2. Skizze erzeugt werden!

1.2 Basisarbeitsebene, -achse und -punkt

In jeder Zeichnung sind Basiselemente immer unter Ursprung zu finden. Skizzierebene, etc. können nach diesen praktischen Hilfselementen ausgerichtet werden. Auch können die Achsen projiziert werden, und dann kann auf diese Achsen z. B. bemasst werden. Tipp: Bei symmetrischen Geometrien ist es oft sinnvoll, den Mittelpunkt zum Zentrum der Geometrie zu machen. Dazu wird der Mittelpunkt auf die Skizze projiziert!

1.3 Arbeitsebenen

Arbeitsebenen sind unendliche Ebenen im Modellbereich. Sie werden benutzt, wenn keine passenden Teileflächen für die Definition der Skizzierebene zur Verfügung stehen. Beispiele: Übung: 1_Arbeitsebenen.iam

1. - 3 Punkte

- Mittelebene zwischen 2 parallelen Flächen

- mit Versatz

2. Tangential zu Fläche und durch Achse 3. Kante und Winkel zu Fläche

4. Scheitel und parallel zu Fläche 5. 2 Achsen 6. Tangential und parallel zu Basisarbeits-

ebene

7. Parallel zu Fläche und durch Achse 8. Parallel zu Fläche mit „ziehen“ 9. Durch Punkt und lotrecht zu Linie

(oder Spline)

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Arbeitsachsen und -Punkte

Arbeitsachsen sind parametrische Hilfskonstruktionen auf einem Bauteil. Sie können als Zentrum für eine polare Reihe dienen sowie als Zwischenpositionen für weitere Arbeits-elemente. Platziert werden sie als:

Mittellinie eines Zylinders

Arbeitsachse über 2 Scheitelpunkte (Würfel)

Entlang von Kanten

Durch Mittelpunkte und Endpunkte von Linien

Durch Arbeitspunkte Es ist meist sehr nützlich, alle Zylinder mit einer Arbeitsachse zu versehen. (Mitte für Keilbahnen etc.) Die Arbeitsachse kann auch innerhalb des Befehls für die Erstellung einer Arbeitsebene erzeugt werden.

Arbeitspunkte sind parametrische Hilfskonstruktions-punkte, die sehr nützlich sind, wenn andere Konstruk-tionstechniken nicht zu einer Lösung führen. Sie dienen als Scheitelpunkte für 3D-Skizzen, Arbeitsachsen und -ebenen. Platziert werden sie:

Durch Mittelpunkte und Endpunkte von Linien und Kanten

Durch Schnittpunkte von Linien durch Ebenen

Durch Schnittpunkte von drei Arbeitsebenen

1.4 Bearbeiten von Arbeitselementen

Bearbeitet werden die Arbeitsebenen, -achsen und -punkte über das Kontextmenü im Browser:

Sichtbar Ein- und Ausschalten von einzelnen Arbeitselementen

Bemassung anzeigen Abstandswerte können verändert werden. (Doppelklick auf die Ebene)

Element neu definieren Element wird gelöscht, und ein neues wird erzeugt. Um alle Arbeitselemente in einer Zeichnung temporär zu steuern, dient das Abrollmenü: Ansicht > Objektsichtbarkeit > Hinweis: Die Veränderungen über dieses Menü werden nicht in der Datei gespeichert. Sollen z. B. die Arbeitsebe-nen dauerhaft unsichtbar gesetzt werden, muss dies im Browser mit dem Kontextmenü auf der entsprechenden Ebene durchgeführt werden. Tipp: Unsichtbare Arbeitselemente werden bei Gebrauch im Browser grau dargestellt und dort selektiert!

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1.5 Übungsaufgabe „Kegel mit Keilnut“

Übung zum Thema Arbeitsachse, -ebene und -punkte Erzeugen Sie folgende Elemente:

1. einen Kegel als Rotationsteil, danach

2. eine Arbeitsachse und eine Arbeitsebene durch diese Achse

3. Eine Arbeitsebene tangential auf der Kegeloberfläche mit der Arbeitsebene als Symmetrie-Achse Vorgehen:

a) Arbeitsachse durch Arbeitsebene und Deckfläche b) Arbeitsachse durch Arbeitsebene und Grundfläche c) Arbeitspunkte durch Arbeitsachse und Deck-

Flächen des Kegels d) Arbeitsachse durch Punkte c) und c) e) Arbeitsebene e) durch Arbeitsachse und Mantel-

oberfläche

4. Erzeugen Sie nun auf die Arbeitsebene e) eine Skizze, projizieren Sie die Achse und konstruieren Sie eine Keilnut, welche tangential zur Mantelfläche steht und von der 1. Arbeitsebene geschnitten wird. N.B. In der Figur sind die Arbeitsebenen und zwei Achsen unsichtbar gemacht worden:

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22 SSKKIIZZZZIIEERRTTEE BBAAUUTTEEIILLEELLEEMMEENNTTEE

2.1 Extrusion

Die Extrusion steht immer senkrecht auf einer Skizzierebene. Sie entsteht aus einer (oder mehreren) geschlossenen 2D-Skizzen. Die Skizze darf mehrfache Linien übereinander haben; sie darf aber nicht offen sein. Die Kontur kann durch Skizzieren, Projizieren, Stutzen und Dehnen erzeugt werden.

Für die Volumenmodelle stehen 3 boolesche Operatoren zur Auswahl:

Vereinigung

Differenz

Schnittmenge Als 4. Option steht die Fläche zur Auswahl. Mit ihr kann aus einer offenen oder geschlossenen Kontur ein 2D-Flächenmodell erzeugt werden. Weiter Optionen: Verjüngung: Ein positiver Winkel erzeugt einen grösseren, ein negativer Winkel einen kleineren Querschnitt! Grösse:

Abstand Wert

Zur Nächsten bis zur nächsten Fläche

Bis Fläche kann selektiert werden.

Von bis Das Skizzenprofil wird von einer Startfläche bis einer Endfläche extrudiert.

Alle Durch alle in der angegebenen Richtung

2.2 Drehung

Eine Rotation um eine Achse. Als Achse dient eine Linie. Diese kann Teil des Ro-tationskörpers sein oder eine freie Linie. Der Rotationswinkel kann ein Teilwinkel sein oder auch 360° betragen. Vor der Bemassung von Rotationsteilen empfiehlt es sich, die Mittellinie zu mar-kieren und dann von Stil „Normal“ auf „Mittellinie“ umzustellen. Wird jetzt die Mit-tellinie selektiert, wird nach dem Durchmesser und nicht nach dem Radius ver-langt! (>> siehe Übung Seite 2-3)

2.3 Bohrung

a) Auf Skizze: Bohrungen werden auf „gekörnten“ Mittelpunkten platziert. Es gibt folgende Optionen:

Bohrung

Zylindrische Senkung

Konische Senkung

Gewindebohrung b) Direkt ohne Skizze mit einer Platzierung:

Bemasst werden die Bohrungen direkt im Schaubild der Dialogbox.

2.4 Gewinde

Für Aussen- und Innengewinde auf zylindrischen Flächen. Es steht eine Vielzahl von Gewindearten zur Verfügung.

2.5 Rippe

Es wird eine offen Kontur auf einer Arbeitsebene skizziert. Gewählt wird nicht die Fläche sondern die Begrenzungslinien der Rippe und die Richtung. Es gibt offene und geschlossene Rippen.

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2.6 Erhebung

Mittels Erhebung kann ein komplexer Volumenkörper erstellt werden. Auf Arbeitsebenen werden geschlossene Profile erzeugt. Die einzel-nen Profile werden dann in der gewünschten Reihenfolge selektiert. Entlang dieser Profile entsteht dann der Volumenkörper. (siehe auch Help zu Erhebung) Optionen:

Winkel zwischen Skizzierebene und erhobenem Profil

Gewicht bestimmt die parallele Länge zum Ausgangsprofil

Tangential zu Fläche: Die Skizzenprofile werden tangential zueinander erzeugt.

Geschlossene Kontur: Start- und Endquerschnitt werden miteinander verbunden.

Punktzuweisung: Zum Verhindern von verdrillten Erhebungen

(>> siehe Übung Seite 2-4 / 2-5)

2.7 Sweeping

2D-Sweeping

Ein skizziertes Profil wird entlang eines skizzier-ten Pfades erzeugt, und es entsteht ein Volumen-körper, also ein neuer Körper (z. B. ein Rohr) eine Differenzmenge (Bohrung), eine Schnittmenge oder auch nur eine Fläche. Wir benötigen also zwei 2D-Skizzen. Diese können auf be-stehenden Körperflächen aber auch auf neuen Arbeits-ebenen skizziert sein. Figur 2: Kreis als Bohrungsgeometrie und Sweeping-Pfad im Glasquader auf einer Arbeitsebene erzeugt.

Figur 3: Glasquader mit Bohrung und aufgesetzte Kante entlang der vorderen Quaderfläche. Beide Querschnitte sind mit 2D-Sweeping erzeugt.

3D-Sweeping

Ähnlich wie das 2D-Sweeping. Das Profil ist eine 2D-Skizze; der Pfad ist hier eine 3D-Skizze. Diese kann an eine Kon-tur (an ein Einzelteil oder eine Baugruppe) angelehnt sein. Die Biegung gibt an, welcher Biegeradius für den Linienzug automatisch eingesetzt wird. (>> siehe Übung Seite 2-6)

2.8 Spirale

Mit Spiralen können Federn, spiralförmige Nuten in Bauteilen, Ventilatorflügel etc. geformt werden. Für die Konstruk-tion wird eine Linie als Achse und ein Profil verlangt. Damit die Feder eine Zentrumslinie hat, sollte die Skizze auf dem Ur-sprung skizziert werden. Eine Arbeitsachse (und gegebenenfalls eine Arbeitsebene) kann an-schliessend ebenfalls auf das Koordinatensystem gesetzt werden. Mit diesen Arbeitselementen kann die Feder später problemlos in den Zu-sammenbau eingepasst werden!! Soll die Länge der Feder adaptiv sein, kann auch ein Zylinder als Achse dienen. Sein Durchmesser kann später auf null gestellt werden. Über die Register Spiralform, Spiralgrösse und Spiralenden können Aussehen und Grösse der Spirale bestimmt werden. (>> siehe Übung Seite 2-7)

Ursprungselemente für die Skizzenerstellung nutzen!! (Projizieren, koinzident)

Windungen 3 Höhe 50

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2.9 Übungen

Drehung mit Schnittmenge

1. Beginnen Sie ein neues Einzelteil (Norm.ipt)

2. Zeichen Sie einen Würfel mit dem Schwerpunkt im Zentrum mit den Abmessungen 50 x 50 x 50 (=)

3. Erstellen Sie auf der YZ-Ebene eine Skizzierebene

4. Schneiden Sie die Ansicht mit [F7]

5. Projizieren Sie die Z-Achse und die obere Würfelkante

6. Skizzieren Sie gemäss Bild: Kreis tangential R 40, gestutzt

7. Erzeugen Sie eine Drehung mit der Schnittmenge

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Erhebung: Griff

1. Ursprungselemente einblenden. 2. Projizieren der Arbeitselemente auf der Skizze in der XY-Ebene 3. Erste Skizze erstellen. 4. Zweite Skizze auf der XZ-Ebene erstellen. 5. Dritte Skizze auf der XY-Ebene erstellen. 6. Erhebung mit Gewichtung 1 erstellen. 7. Stellen Sie die Gewichtung nun um auf 10 links und 20 rechts.

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Erhebung: Verdrilltes 6-Eck

1. Arbeitselemente einblenden. 2. Arbeitselemente projizieren. 3. Erstes 6-Eck zeichnen s=30. 4. Zweite Arbeitsebene im Abstand 30 5. Darauf Skizze mit projiziertem 6-Eck 6. Dritte Arbeitsebene im Abstand 30 7. Darauf Skizze mit projiziertem 6-Eck 8. Erhebung anwenden:

a) Skizzen 1 bis 3 selektieren b) Übergang manuell anpassen:

Im Register Übergang die automati-sche Zuordnung deaktivieren

Richtungsvektoren im Satz 1 bis 6 mit der Maus neu ausrichten

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Sweeping frei im Raum mit einer 3D Skizze

Idee Man zeichne ein Rohr etwa gemäss folgenden Angaben:

Vorgehen Neues Bauteil erzeugen. Auf der 2D-Skizze:

1. Sichtbar machen der Ursprungsebenen. 2. Projizieren des Ursprungs 3. Grundprofil zeichnen:

Kreis mit d=10 im Koordinatenursprung

Auf einer neuen 3D-Skizze: Linie zeichnen, im Ursprung beginnen und dann immer die relativen Koordinaten angeben und mit Enter abschliessen:

1. 0,0,0 2. 0,0,50 3. 0,50,0 4. 0,0,50 5. 0,50,0 6. 100,0,0

Abrunden des Linienzuges mit Radius 15 Sweeping erzeugen.

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Spirale: Propeller

1. Projekt neu: Propeller

2. Baugruppe neu: Propeller

3. Komponente erstellen: Nabe auf XZ-Ebene; Kreise im Zentrum mit da=40, di=30, l=40 mit folgenden Arbeitselementen:

a) 1. Arbeitsebene im Ursprung auf die YZ-Ebene b) 2. Arbeitsebene auf Nabenfläche -10 von vorne nach

hinten versetzt c) 2 Arbeitspunkte 1. Arbeitsebene und „Kreisringe“ aussen d) Arbeitsachse durch die beiden Arbeitspunkte e) 3. Arbeitspunkt auf 2. Arbeitsebene und Arbeitsachse

4. Neue Teiledatei: Fluegel Projizieren in Ursprung von Mittelpunkt, X- und Y-Achse Skizze auf diese Achsen: Flügelprofil aus Blech gemäss Skizze:

5. Spirale mit Y-Achse Spiralgrösse: Steigung 50 mm, Windung 0.3

6. Abrunden R 20

7. Zusammenbauen der Baugruppe: Einfügen:1 Fluegel ausgerichtet auf Arbeitsachse (d) und Arbeitspunkt (e) Komponente anordnen: rund, 3 Mal, 120°

8. Arbeitselemente ausblenden

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Spirale mit Erhebung: Ein Schneckengehäuse

Für einen Turbolader muss ein schneckenförmiges Gehäu-se konstruiert werde. Die Schnecke ist spiralförmig und ver-jüngt sich nach innen. Idee:

1. Man konstruiert eine sich verjüngende Spirale (Querschnitt 1x1 mm).

2. Man nimmt nun die Spirale als Pfad und erzeugt eine Erhebung mit Anfangs- (110x80 mm) und

Endquerschnitt (30x40 mm).

3. Mit einer Wandstärke (z.B. 1mm) wird der Hohlraum erzeugt und mit Verdickung/Versatz wird die Wand-

stärke nach aussen verdickt. 4. Das Einlaufrohr wird mit zwei Bohrungen (80 mm durchgehend und 120 mm bis Mitte Schnecke) für das

Turbinenrad ergänzt und mit einem Flansch im Abstand von 60 mm abgeschlossen.

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2.10 Rundung

Konstante Abrundung

Optionen sind:

Kante: Einzelne Kanten müssen angewählt werden.

Kontur: Alle Kanten einer Fläche werden ausgewählt.

Element: Alle Kanten, ob Innen- oder Aussenradien, werden ausgewählt.

Alle Innenradien, alle Aussenradien werden ausgewählt.

Variable Abrundung

Nachdem die Kante gewählt wurde, können weitere Punkte bestimmt werden, wo jeweils ein unterschiedlicher Radius zugewiesen werden kann.

Abrundung mit Versatz

Zuerst müssen die Kanten im Register "Konstant" selektiert werden. Danach kann im Register Versatz die ge-wünschte Form bei komplizierten Übergängen bestimmt werden:

Rollen entlang scharfer Kanten

Rollende Kugel, wenn möglich (für Ecken)

Fortlaufende Kanten

Alle Konstruktionselemente bewahren.

2.11 Fase

Die drei Optionen sind:

Anstandsmethode

Abstand und Winkel

Zwei Abstände Bei den erweiterten Optionen finden wir:

Fortlaufende Kante: Es werden auch die tangentialen Kanten ausgewählt.

Scheitelpunktversatz: Für die Form der Ecken.

2.12 Trennen

Wir unterscheiden:

Flächentrennung: Eine Fläche wird in 2 Flächen aufgeteilt, beide Flächen bleiben erhalten, können aber einen unterschiedlichen Anzug bekommen.

Bauteiltrennung: Das Bauteil wird zerschnitten. Ein Teil geht ver-loren.

Vorgehen: Man erzeugt eine skizzierte Linie als Trennlinie. Danach wird getrennt.

2.13 Flächenverjüngung

Für Gussteile mit Anzug. Mit der Zugrichtung wird die Richtung der Flächenverjüngung definiert. Mit Flächen werden die Flächen selektiert, die einen positiven oder negativen Anzug haben sollen. Auch getrennte Bauteile können so verjüngt werden.

2.14 Wandstärke

Einem Bauteil kann eine Wandstärke oder mehrere unterschiedliche Wandstärken zuge-ordnet werden. Mit Fläche entfernen wird eine offene Fläche markiert. Über die erwei-terten Optionen kann jeder Fläche eine unterschiedliche Wandstärke zugeordnet werden.

2-10


Übungen

Abrunden, Fase

Trennen, Fächenverjüngung, Wandstärke

2-11


2.15 Rechteckige Anordnung

Ein Element, z. B. eine Bohrung, kann in 2 Richtungen kopiert werden. Die Richtung wird über Kanten etc. gewählt. Einzelne Elemente können im Browser unterdrückt werden. An Modell anpassen: Die Elemente werden auf die Begrenzung des Bauteils angepasst, wenn dieses ändert.

2.16 Runde Anordnung

Elemente, wie Bohrungen, werden um eine Drehachse kopiert. Anzahl und Winkel sind anzugeben. In den erweiterten Optionen stehen Einstellungsmethoden (identisch und an Modell anpassen) sowie Positionsmethoden (Inkrement und eingepasst) zur Auswahl.

2.17 Element spiegeln

Mit Spiegeln werden Elemente wie Bohrungen, Sweepings etc. um eine Spiegelebene (Bauteilebene, Arbeitsebene) kopiert. Die gespiegelten Elemente werden Teil des bestehenden Bauteils.

2.18 Bearbeiten von Bauteilen

Bemassung anzeigen: Das Modell bleibt bestehen, die Skizzen-bemassung, Extrusionshöhe etc. werden eingeblendet und können direkt verändert werden.

Skizze bearbeiten: Nur die Masse der Skizze können direkt ver-ändert werden.

Element bearbeiten: Die Dialogbox, wie das Bauteil erzeugt wur-de, wird angezeigt. Änderungen können nun direkt in die Box ein-getragen werden.

2.19 Erstellen von Notizen

An jedes Element können Informationen angebracht werden. KM auf das Objekt im Browser.

Durch Schliessen des Notizfensters kehrt man zurück zur Zeichnung, wo jetzt ein Infopunkt zu erkennen ist.

3-1


33 KKOONNSSTTRRUUKKTTIIOONNSS--AASSSSIISSTTEENNTT

Der Konstruktions-Assistent stellt Generatoren und Berechnungen bereit, mit denen mechanisch korrekte Kompo-nenten automatisch erstellt werden können. So kann beispielsweise mit dem Schraubenverbindungs-Generator eine Schraubenverbindung in einen Vorgang ein-fügt, gebohrt und direkt zusammenzusetzen werden. Das Menü Konstruktion umfasst folgende Komponenten:

Schraubverbindungen

Bolzen

Gestellgenerator (siehe Kapitel 6)

Wellen

Zahnräder

Lager, Keilriemen, Ketten, Federkeile

Kurvenscheiben, Keilwellen, O-Ringe

Federn In den Dialogboxen gibt es meist die Möglichkeit, die Teile nur zu generieren, oder auch zu berechnen.

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3.1 Übung Zahnrad11

Die Zeichnung für das Zahnrad aus der Vorlage Ritzellager finden Sie auf der nächsten Seite: Modul m = 5 mm Zähnezahlen z1= 29, z2= 29 Zahnradbreite b= 37 mm

Vorgehen in Kurzform:

1. Beginnen Sie mit einer Baugruppe Norm.iam und speichern Sie diese 2. im Konstruktionsmenü wählen Sie Stirnräder und wählen die folgenden Werte: 3. Öffnen Sie das neu erzeugte Zahnrad11.ipt

4. Machen sie die XY-Ebene und die Z-Achse sichtbar 5. Erzeugen Sie eine Mittelebene durch das Zahnrad 6. Skizzieren Sie ein Drehwerkzeug ausserhalb des Zahnrades. 7. Projizieren sie die Mittelachse und die Mittelebene des Zahnrades in Ihre Skizze und verschieben Sie das

skizzierte Werkzeug es erst am Schluss an die richtige Position im Zahnradinnern.

8. Rotieren Sie die Kontur als Differenz um die Mittelachse und spiegeln Sie danach diese Kontur. 9. Ende der Modellierung. 10. Option: Erstellen Sie eine Werkstattzeichnung des Zahnrades mit allen nötigen Angaben gemäss Vorlage!

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4-1


44 EERRSSTTEELLLLEENN VVOONN 22DD--VVOORRLLAAGGEENN

4.1 Erstellen von firmenspezifischen Vorlagen

Die Vorlage für Werkstattzeichnungen hat die Endung .idw und findet sich im Verzeichnis Templates: Das Verzeichnis kann in einem Netzwerk oder Lokal vorhanden sein:

Eingestellt wird der Ort der Vorlage mit: Extras > Anwenderoptionen > Datei > Standardvorlagen Vorlagezeichnungen können abgeändert oder komplett neu definiert werden. Ein Arbeitsblattformat besteht aus den Teilen:

Blatt mit Grössendefinition

Schriftfeld (Zeichnungskopf)

Ränder (Zeichnungsrahmen)

Symbole

Jeder Teil kann separat bearbeitet und gespeichert werden. Mithilfe des Kontextmenüs (rechte Maustaste) kommt man jeweils zu den einzelnen Befehlen.

4.2 Ränder

Die Rahmen können mit KM „Neuen Rahmen definieren“ neu gezeichnet, bemasst und mit einem beliebigen Na-men gespeichert werden. Mit KM „Rahmen speichern“ wird der gezeichnete Rahmen unter Angabe eines Namens in der Vorlage abgespei-chert.

4-2


4.3 Schriftfeld

Mit KM „Neues Schriftfeld definieren“ wird eine Skizze für den Zeichenkopf aufgerufen. Die Geometrie wird skiz-ziert und bemasst. Mit dem Textbefehl können 2 unterschiedliche Arten von Text erzeugt werden:

normaler Text: Dieser wird in das Textfeld geschrieben.

Typ Eigenschaftsfelder definieren: Diese werden in der .ipt- oder der .iam-Datei mit iProperties erzeugt und können auch im Explorer betrachtet werden.

Eingefügt werden diese mit dem Knopf nachdem sie eingestellt wurden.

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Übung: Meine Vorlagen ABC.idw

1. Neue Zeichnung Norm.idw beginnen

Formatgrösse festlegen

2. KM auf Blatt > Blatt bearbeiten > Name und Grösse festlegen.

Zeichnungsrahmen zeichnen

3. KM auf Ränder > Neuen Rahmen definieren: Rahmen zeichnen und bemassen mit in x: 10 / 277 in y 10 / 190 zeichnen

4. KM auf Ränder > Rahmen speichern: A4-ABC

Zeichnungskopf zeichnen

5. KM auf Schriftfelder > Neues Schriftfeld definie-ren wählen. Die Geometrie wird wie üblich gezeichnet und bemasst. Die Strichstärke kann mit dem KM geändert werden. Als Logo kann bei Bedarf eine Bitmap-Datei ein-gefügt werden.

6. Schriften können mit KM Ausrichten positioniert werden. Dabei müssen die Texte davor mit der Ctrl-Taste se-lektier werden.

7. KM auf Schriftfelder > Schriftfeld speichern > ABC.

Arbeitsblattformat erzeugen

8. KM auf Blatt:1 > Blatt bearbeiten > Grösse A4. 9. Ränder A4-ABC wählen 10. Schriftfeld ABC wählen 11. KM auf Blatt:1> Arbeitsblattformat erstellen … Name:A4-ABC

Abschluss

12. Löschen Sie alle nicht verwendeter Arbeitsblattformate, Ränder und Schriftfelder. 13. Speichern Sie die neuen Vorlage mit „ABC-A4.idw“ im Verzeichnis …\Templates.

Eine neue Vorlagezeichnung ist entstanden. 14. Mit iProperties werden die Angaben „FIRMA“ und „BEZEICHNUNG“ eingegeben:

>> Übersicht > FIRMA und >> Projekt > BEZEICHNUNG.

4-4


4.4 Stücklisten am Beispiel Pumpenmodell

Die Stückliste wird über die Attribute der Teilezeichnung gesteuert: Dargestellt werden Standard (Normal) und ge-kauften Teile. Nicht sichtbar sind Phantom- und Referenzteile.

Die Stückliste stellt die Attribute der Gruppen- oder der Teiledateien dar.

Mit dem Knopf Exportieren können Daten in Excel oder Textdateien exportiert werden.

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55 PPRROOJJEEKKTTEE KKOOPPIIEERREENN UUNNDD VVEERRÄÄNNDDEERRNN

Beim Installieren von Inventor wird ein Plug-in in den Microsoft-Explorer eingebaut. Aufgerufen wird es über das Kontext-Menü (KM auf einer Inventor-Datei).

5.1 Konstruktionsassistent

Der Konstruktionsassistent kann direkt aus Inventor oder über den Microsoft-Explorer aufgerufen werden. Wird der Konstruktionsassistent aus dem Explorer aufgerufen, stehen mehr Möglichkeiten zur Verfügung.

Aus Inventor erreicht man ihn unter Datei > Verwalten > Konstruktionsassistent

Im Microsoft-Explorer auf die Datei gehen und mit rechter Maustaste auf > Konstruktionsassistent

Verwalten (nur aus dem Explorer heraus)

Für Teile-Nachweis, d. h. wo wird das Teil überall verwendet, ist es freigegeben, Revisionsdatum etc. Der Name einer Datei kann hier geändert werden:

1. KM Umbenennen 2. KM Bearbeiten 3. Aktualisieren der Zeichnung

5.2 Pack & Go

Das Kopieren von Zusammenbaudateien in Inventor soll-te mit Pack & Go, einem Plugin des Explorers erfolgen. Wird eine Zusammenbauzeichnung (.iam) oder eine Papierzeichnung (.idw) mit Pack & Go kopiert, werden alle verknüpften Dateien mitkopiert und die Verknüpfun-gen entsprechend aktualisiert.

Vorgehen

1. Mit dem erstem Explorer einen neuen Ordner dort erzeugen, wo die Datei resp. das Projekt hin kopiert werden soll.

2. Mit einem zweitem Explorer auf die Zeichnung der „letzten Ebene“ also der Zusammenbauzeichnung (.iam), oder der 2D-Zeichnung (.idw) gehen.

3. mit KM Pack & Go > Zielordner bestimme> Jetzt suchen > Start > Alle Teiledateien und Normteile in der markierten Datei werden an den neuen Ort kopiert; die Projekt-datei (.ipj) wird angepasst.

Achtung: Benennen und kopieren Sie niemals Inventor-Dateien über den Windows-Explorer um. Verwenden Sie hierfür grundsätzlich den Konstruktionsassis-tenten.

6-1


66 GGEESSTTEELLLL--GGEENNEERRAATTOORR

Der Gestell-Generatoren eignet sich für das Erstellen von sehr flexiblen Rahmenkonstruktionen. Mithilfe eines Grundkörpers oder einer einfachen Skizze (mit Linien und Bögen) wird eine adaptive Rahmenkonstruktion mit Normprofilen erzeugt. Jedes Rahmenprofil wird dabei als Einzelteil erstellt und abgespeichert. Werden die Masse des Grundkörpers abgeändert, ändern sich alle Masse der Profile entsprechen mit.

Eigene Profile erstellen

Wenn die Standardprofile nicht ausreichen, können auch eigene Profile erstellt werden. Autodesk stellt im Internet ein Tool bereit, das heruntergeladen und installiert werden kann. Die Beschreibung dazu findet sich im Link „white paper“.

Link: http://labs.autodesk.com/utilities/framegenerator/

http://labs.autodesk.com/utilities/framegenerator/

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Übung: Flex-Gestell

1. Neues Projekt „Flex-Gestell“ erstellen. 2. Neues Einzelteil (Norm.ipt) „Grundkörper“ erstellen:

Skizze mit Aussenmasse 500 x 700 mm und den Massen des Quadrates 200 x 200 mm. Erhebung mit Höhen 200 mm, 400 mm, 600 mm (Skizze wiederverwenden anwenden, danach Sichtbarkeit der Skizze ausschalten!)

3. Neue Baugruppe (Norm.iam) „ „Gestell“ erzeugen. 4. Grundkörper einfügen. 5. Menü „Konstruktion“ > Gestell. 6. Gestell Einfügen > siehe unten:

7. Alle gewünschten Kanten des Grundkörpers für die Profile auswählen

… 8. Sichtbarkeit des Grundkörpers ausschalten. 9. „Gehrung“ und „Stutzen / Dehnen“ für die Eckverbindungen an-

wenden

10. Ändern Sie nun die Masse des Grundkörpers, aktualisieren Sie dann Ihre Konstruktion und beobachten sie die Längenänderungen der Profile.

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77 AABBGGEELLEEIITTEETTEE KKOOMMPPOONNEENNTTEENN

Abgeleitete Komponenten sind Bauteile (Parts), die aus mehreren Bauteilen oder Baugruppen erzeugt werden. An zwei Beispielen soll die Funktion erläutert werden:

Nockenwelle

Die obige Nockenwelle ist ein Teil, kann aber mit der Konstruktionsmethode Abgeleitete Komponente sehr schnell hergestellt werden. Vorgehen:

1. Man erstellt eine Baugruppe mit den zylinderischen Teilen und den Nockenelementen. 2. Alle Teile werden mit Abhängigkeiten im Zusammenbau korrekt verbaut. 3. Die Baugruppe wird geschlossen. 4. Eine neue Einzelteilzeichnung (z. B. Nockenwelle.ipt) wird erstellt, die Skizze wird darin sofort beendet und

gelöscht. 5. In der Registerkarte Verwalten > Einfügen > Ableiten wählen. 6. Alle Teile der Baugruppe werden mit den boolschen Operationen Addition eingefügt.

Gussteil Zahnrad

Das Vorgehen ist dasselbe wie bei der Nockenwelle, nur wird hier das Zahnrad als Subtraktion vom Gusskasten erzeugt.

Beim Einfügen der Baugruppe stehen folgende Operatoren zur Verfügung:

Das gewählte Bauteil + .. wird zum ersten addiert. \ .. wird von der Ableitung ausgeschlossen - .. wird vom ersten subtrahiert □ .. wird vereinfacht mit einem Begrenzungsrahmen dargestellt ^ .. bildet mit dem ersten Bauteil eine Schnittmenge

Weitere Schalter dienen zum Erhalt einer Nahtgeometrie und weiterer Eigenschaften.

Die Belastungsanalyse (FEM) in Inventor funktioniert mit Einzelteilen. Mit einem abgeleiteten Bauteil lässt sich diese Einschränkung teilweise umgehen.

Abgeleitete Komponenten können später auch bearbeitet werden. Dazu geht man im Browser auf das Bauteil und aktiviert das Kontextmenü.

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88 BBLLEECCHHTTEEIILLMMOODDEELLLLIIEERRUUNNGG

In Inventor werden Blechbauteile gesondert behandelt, da diese bestimmte Merkmale aufweisen, welche auf an-dere Bauteile nicht zutreffen.

Blechteile haben in Inventor immer eine feste Dicke.

Mit Inventor können nur einfache Blechteile mit Ausklinkungen und Stanzungen dargestellt werden. Die Grenzen liegen bei allen Umformprozessen, bei denen es, durch plastische Verformungen, zu Änderungen der Blechdi-cke kommt!

8.1 Grundlagen

Vorlagedatei ‚Blech.ipt‘ mit vordefinierten Parametern

Beginnt man ein neues Bauteil mit der Vorlage Blech.ipt, dann sind die wichtigsten Parameter für die Blechteilkons-truktion bereits vordefiniert. Hat man ein neues Bauteil mit Norm.ipt begonnen, kann es mit dem Menübefehl In Blech Konver-tieren ebenfalls in ein Blechteil umgewandelt werden. Dabei muss die Blechdicke auf den Modell-parameter „Stärke“ umgestellt werden!

Blechstandards

Die gewünschten Einstellungen soll-ten immer zu Beginn der Konstruk-tion eingestellt werden!

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Es können unterschiedliche Blechstandards definiert und mit einem Namen (z. B. Biegetabelle Aluminium) abge-speichert werden. Im Blechstandard werden definiert:

Material

Stärke (Dicke) des Blechs

Abwicklungsmethode: a) Linear oder b) mit Biegungstabelle a) Bei der linearen Methode wird die wahre Länge des Zuschnitts nach DIN 6935 berechnet. b) Biegetabellen sind empirische Erfahrungswerte, welche sich eine Firma selber erarbeitet oder die von einem Hersteller von Biegemaschinen zur Verfügung gestellt bekommt. Beispiele von Biegetabellen finden sich im Help > Index > Blech, Biegungstabelle

8.2 Konstruktionsmethoden

Blechfläche

Üblicherweise beginnt man mit einer ersten Fläche. An diese werden dann Laschen, Konturlaschen etc. angehängt, wie dies im ersten Beispiel geschehen ist. Siehe dazu Projekt Blechkonstruktion in 38 Schritten.

Blechbauteil aus einem Volumenmodell

Vorgehen:

Man erstellt ein Volumenmodell (Norm.ipt).

Mit Wandstärke mit dem Parameter Stärke wird es zum Hohlkörper.

Die Ecken werden aufgetrennt.

Mit Biegung werden die scharfen Blechkanten gerundet.

Abwickeln des Blechteils

Rotationsteil (Rohr oder gerader Konus)

Sollen Rotationsteile erzeugt werden, muss die Blech-dicke mit der Blechstärke definiert werden. Beim Ab-wickeln muss vor dem Befehl Abwicklung die Aus-senfläche aufgetrennt werden.

Spezialitäten

Blechkonstruktionen in der Art, wie der abgebildete Trichter, sind ebenfalls möglich. Zu beachten ist lediglich, dass hier die Rundungen oben und in den unteren Ecken als gleichseitige Polygone kons-truiert werden müssen und die Verbin-dungen dann gerade Bleche sind.

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8.3 Übung: Projekt Blechabdeckung in 38 Schritten

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Projektdefinition

1. Projekt: Blechkonstruktion

2. Neu: Blech.ipt Blechstandards: Standard_mm (t=0.5 mm)

Grundkörper

3. Skizze 60 x 40, zentriert zum Mittelpunkt

4. Fläche

5. Speichern: Motorabdeckung

drei Laschen mit Eckverbindungen bearbeiten

6. 3 x Lasche 25, 90°

7. Eckverbindung, hinten breit > mit Überlappung

Konturlasche vorne, Falz seitlich und versetzte Lasche hinten erstellen, Fase vorne

8. Skizze > Linie an der Seite bei der offenen Kante

9. Konturlasche (keine Überlappung)

10. Eckverbindung

11. Skizze der Konturlasche editieren: auf 60° ändern

12. Falz links und rechts

13. Lasche > erweitert > Typ „Breite“, Abstand 10, Versatz 4, Breite 10

14. Skizze > Punkte im Zentrum der Laschen

15. Bohrung d=6.5

16. Eckenrundung r=4

17. Eckenfasen s=5

18. Skizze auf vordere Lasche

19. Bohrung von vorne =5, von der Seite=8, d=6.5

Ausklinkungen auf Blech

20. Skizze oben gemäss Bild recht mit Überstand

21. Ausklinkung > über Biegung hinweg ausklinken

22. Rechteckige Anordnung: 1 Reihe 18x, Abstand 3

23. Spiegeln an der Mittenebene

24. Skizze von # 20 bearbeiten: Länge auf 18

25. Skizze vorne > Rechteck Breite0.5

26. Ausklinkung

27. Rechteckige Anordnung 28x / 1.3

28. Skizze Konturlasche editieren Winkel= 20°

Seitliche Ausklinkung und Stanzwerkzeug (iFeature)

29. Skizze, Rechteck

30. Ausklinkung

31. Abspeichern

32. Skizze, Punkt im Abstand oben 10, hinten 12

33. Stanzwerkzeug „keyhole.ide“ Grösse im mm: 10 / 6 / 4 / 1

Freie Lasche: Blech hinten gebogen

34. Skizze hinten, Linie von oben 12

35. Falten 60°

36. Abwicklung erstellen

Papierzeichnung

37. Neu > Norm.idw > A3 mit Lochrand

38. Basisansicht erstellen Abwicklung / Gefaltetes Modell

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99 SSCCHHWWEEIISSSSBBAAUUGGRRUUPPPPEE

Eine Schweissbaugruppe hat nebst dem üblichen Funktionsumfang von Baugruppen zusätzliche Funktionen für die Schweissbearbeitung.

9.1 Schweissbaugruppe

Schweissbaugruppen werden mit der Vorlage Schweisskonstruktion.iam erstellt oder nachträglich aus einer nor-malen Baugruppe in eine Schweisszeichnung konvertiert

(Menü: Zusammenfügen > In Schweisskonstruktion konvertieren).

Vorgehen

1. Vorlage Schweisskonstruktion.iam 2. Zusammenbau mit Abhängigkeiten 3. Vorbereitungen: Mit diesen Befehlen werden z. B. Schweissfugen wie im obigen Beispiel die V-Naht mit Stan-

dardwerkzeugen (Skizze, Extrusion etc.) erzeugt. 4. Schweissnähte: Werkzeug zum Erzeugen von detaillierten Schweissnähten 5. Bearbeitung: Mit Standardwerkzeugen werden Bearbeitungen gemacht, die erst nach dem Schweissen ange-

bracht werden dürfen wie oben die Bohrung.

Ein Doppelklick im Browser auf das Objekt Vorbereitung, Schweissnähte resp. Bearbeitung öffnet das entspre-chende Menü für die jeweiligen Operationen.

9.2 Schweissnähte

Kehlnähte werden bei rechtwinklig zueinanderste-henden Bauteilen eingesetzt. Mit Kelchnähten können beliebige Nähte wie V-, X-, I-Nähte erzeugt werden:

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9.3 Übungen

Kopieren Sie von Laufwerk T: den Ordner 9_Schweissbaugruppen aus dem Ordner ..\_II-Aufbaukurs in Ihren per-sönlichen Ordner Inventor und erledigen Sie die Aufträge:

Übung 1 (Winkel)

Baugruppe 1_Winkel öffnen

Konvertieren in eine Schweisszeichnung (DIN)

mit der Kehlnaht a5 verschweissen mit Grösse z=5 oder a=3

Übung 3 (Schwenkhebel)

Baugruppe 3_Schwenkhebel öffnen

Vorbereitung der V-Nähte: Fase 60° / 1 mm

Alle Schweissungen gemäss Text anbringen

Bearbeitung: Bohrungen und Schlitz erzeugen

Werkstattzeichnung mit den Schweissnähten erstel-len und dabei die gewünschten Anzeigeoptionen einstellen

Übung 2 (Hebel)

Baugruppe 2_Hebel öffnen

Vorbereitung: Fase 60°. 5 mm

Schweissen: Kehlnaht a4 und V-Naht a7

Nachbearbeitung:

Bohrung 30, 15 im Abstand 220

10-1


1100 IIPPRROOPPEERRTTIIEESS

iProperties zeigt wichtige Daten wie den Namen des Benutzers, den Dateityp und andere Informationen der aktiven Autodesk Inventor-Datei an.

Aufgerufen wird das Register über das Kontextmenü im Objektbrowser auf dem obersten Eintrag oder über das Menü Datei > iProperties …

In den Registern Übersicht bis Benutzerdefiniert werden die Angaben für die Datenverwaltung aufgeführt, die z.B. in einer Stückliste benötigt werden. Sie werden vom Kons-trukteur eingegeben.

Im Register Physikalisch werden die physikalischen Daten gemäss Abbildung wiedergegeben. Der Schwerpunkt-sabstand S bezieht sich dabei auf den Ursprung des Ko-ordinatensystems.

Sichtbar kann der Schwerpunkt mit dem Menü Ansicht > Schwerpunkt Der Schwerpunkt funktioniert auf dieselbe Art bei Zuammenbauzeichnungen.

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1111 DDAARRSSTTEELLLLUUNNGGEENN

Innerhalb von Konstruktions-Ansichten können Bauteile oder Baugruppen sichtbar bzw. nicht sichtbar, geschnitten oder teilge-schnitten und namentlich gespei-chert werden.

Auch können verschiedene Posi-tionen (Winkel) namentlich ge-speichert werden.

Auch die Detailgenauigkeit mit Normteilen bzw. ohne kann am selben Ort eingestellt werden.

Hinweis: Die Einstellung von diesen Darstellungen ist nur in Bau-gruppen (*.iam) vorhanden!

In 2D-Ableitungen (*.idw) kann auf diese Eigenschaften zurückgegriffen werden!

Einige der Möglichkeiten sollen am Beispiel des V-Motors ge-zeigt werden.

Ansicht

Eine neue Ansicht wird wie folgt erstellt: 1. Im Objektbrowser mit dem KM auf Darstellung > Ansicht gehen und Neu wählen 2. Neu erzeugte Darstellung umbenennen, so dass man weiss, was gemeint ist. 3. Jetzt noch die Einstellung vornehmen.

Übung mit 2 Beispielen:

a) Halbschnittdarstellung (1. Ansicht) Wir erstellen eine Arbeitsebene 25 mm nach hinten von der Gehäusevorderfront. KM auf Darstellung > Ansicht > Neu Umbenennen der Ansicht1 in Halbschnitt Ansicht > Halber Schnitt wählen Arbeitsebene unsichtbar schalten

b) Ohne Gehäuse (2.Ansicht) KM auf Darstellung > Ansicht > Neu Umbenennen der Ansicht 2 in Ohne Gehäuse Gehäuse ausblen-den

Jetzt kann einfach zwi-schen den gespeicherten Ansichten gewechselt werden.

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Position

Mit Positionsdarstellungen können kinematische „Mo-mentaufnahmen“ von Bau-gruppen für Bewegungsstu-dien erzeugt werden. Posi-tionsdarstellungen werden häufig in Verbindung von fle-xiblen Baugruppen einge-setzt.

Übung mit einem Beispiel Wir definieren drei unter-schiedliche Winkel der Kur-belwelle: 0°, 45° und 90°:

1. Winkelabhängigkeit an der Kurbelwelle definieren

2. KM auf Darstellung > Position > Neu

3. Überschreiben von Position1 in 0°

4. Auf die Abhängigkeit Winkel gehen und mit KM Überschreiben wählen und Wert 0° eingeben

5. usw.…

Diese Einstellungen können dann in „Papierzeichnungen“ als Überlagerungsansichten wieder verwendet werden.

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1122 FFEEMM -- BBEELLAASSTTUUNNGGSSAANNAALLYYSSEE

12.1 FEM, Finite-Elemente-Methode mit Inventor Pro

Die Finite-Elemente-Methode (FEM), auch „Methode der finiten Elemente“ genannt, ist ein numerisches Verfahren zur Lösung von partiellen Differenzialgleichungen. Sie ist ein weit verbreitetes modernes Berechnungsverfahren im Ingenieurwesen und ist das Standardwerkzeug bei der Festkörpersimulation. Der Einsatz der FEM in der Praxis begann in den 1950er Jahren bei einer Strukturberechnung von Flugzeugflügeln in der Luft- und Raumfahrtindustrie (Turner, Clough 1956) und sehr bald auch im Fahrzeugbau. Mit dieser Berechnungsmethode wurde es möglich komplexe Blechkonstruktionen bei Flugzeugen, Fahrzeugen und Schiffen (Supertankern) auf die Festigkeit hin zu berechnen.

Im Wesentlichen besteht eine Belastungsanalyse aus drei Schritten:

Abhängigkeiten festlegen, d.h., bestimmen, wie das Teil festgehalten bzw. gelagert ist.

Belastungen definieren, d.h. Kräfte, Momente usw. und deren Angriffspunkte eingeben.

Analyse durchführen und ggf. Änderungen an den Bauteilgeometrien, Abhängigkeiten oder Belastungen vornehmen.

Ergebnis ist dann ein Spannungsverlauf, eine Verformungsdarstellung oder die Einschätzung von Sicherheits-faktoren.

Für die Berechnung ist es wichtig, dass das Bauteil die richtigen physikalischen Eigenschaften, d.h. das richtige Ma-terial zugewiesen hat, aus dem es gefertigt wird. (z.B. Stahl, Aluminium etc.)

Siehe zu dazu den Film: Die erste Tacoma-Narrows-Brücke Sie wurde 1938–1940 als Hängebrücke erbaut und stürzte nach nur vier Mona-ten Betriebszeit am 7. November 1940 aufgrund winderregter Schwingungen spektakulär ein. Mit einer Mittelspannweite von 853 Metern besaß die erste Tacoma-Narrows-Brücke zum Zeitpunkt ihrer Fertigstellung die drittgrößte Spannweite einer Hän-gebrücke weltweit.

http://de.wikipedia.org/wiki/Numerische_Mathematik

http://de.wikipedia.org/wiki/Partielle_Differentialgleichung

http://de.wikipedia.org/wiki/Ingenieurwesen

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12.2 Übung FEM-Analyse

Übung1: Flacheisen

Ein Beispiel vom Lehrmittel Inventor von Günter Scheuermann mit wenigen Worten:

a) Bauteil konstruieren (t=10)

b) Material: Stahl (> Verwalten > Stil-Editor)

c) Absatz für die Einleitung der Biegespannung mit t=0.1mm

d) FEM-Analyse

Umstellen auf > Umgebung > Belastungsanalyse dann wählen und Standardwerte bestätigen

e) Netzwerkanalyse Im Objektbrowser KM Netz wählen und folgende Netzeinstellungen vornehmen Netz aktualisieren

Netzansicht wählen

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f) Das Bauteil einspannen Mit Fest (Festgelegte Abhängigkeit) fixieren wir die linke Stirnseite des Profils

g) Zugbeanspruchung mit Einzelkraft Mit Lasten > Kraft (Kraftbelastung) wäh-len wir die rechte Stirnseite des Profils und geben 10‘000N ein.

h) Erste Simulation Mit Simulation wird die Beanspruchung gerechnet und farbig angezeigt. 1 Mpa (=Mega Pascal) entpricht 1 N/mm

2

Im Objektbrowser kann die Darstellung auf Verschiebung und Belastung umgestellt werden! Auch können Ergebnisse wie der materialabhängige Sicherheitsfaktor abgelesen werden!

i) Zusätzliche Druckbelastung von oben auf die kleine Fläche Mit Druck von 7‘000N auf die kleine Fläche rechts oben simulieren wir die neue Situation

j) Zusätzliche Torsionsbeanspruchung mit einem Drehmoment Mit Drehmomentbelastung auf die Fläche rechts von 100‘000 Nmm simulieren wir die neue Situation

k) Ein Bericht und eine Animation der Ergebnisse ergänzen die FEM-Analyse

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Übung 2: Biegebalken

Aufgabe mit Lösung von R. Spörri : - von Hand, konventionell - mit FEM- Programm

a) Aufgabenstellung:

Berechnen und zeichnen Sie die Biegelinie eines eingespannten Trägers auf und zwar : 1. von Hand mit Formeln und Taschenrechner 2. mit CAD und den Methoden der finiten Elemente Methode FEM Aufgabe Berechnen Sie die maximale Durchbiegung eines eingespannten Trägers. Erstellen Sie nach den unten stehenden Angaben zuerst eine Situationsskizze:

Träger links eingespannt Kraft wirkt von oben auf das Ende des Trägem, F = 1400 N , Länge des Trägers ist 1000 mm Rechteckiger Querschnitt : Höhe des Trägers 40 mm, Breite 20 mm Querschnitt über die ganze Länge des Trägers kontant Material : Stahl

b) Lösung von Hand

Situationsskizze

Lageplan, Querkraftfläche, Biegemomentfläche:

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Formeln und Berechnungen

c) Lösung mit FEM-Berechnung

Material Stahl

Anhängigkeit festgelegt

Kraft 1400N Kante wählen und Richtung bestimmen

Belastungsanalyse

Bericht HTML Dokumentation auswerten

Animation der Ergebnisse

Auswertung, hier ein Ausschnitt aus dem Bericht:

Geometrie und Netz Mit der unten aufgeführten Relevanzeinstellung wurde die Feinheit des in die-ser Analyse verwendeten Netzes gesteuert. Zur Referenz: Die Einstellung -100 erzeugt ein grobes Netz, schnelle Lösungen und Ergebnisse, die eine beträcht-liche Unbestimmtheit aufweisen können. Eine Einstellung von +100 erzeugt ein feines Netz, führt zu längeren Lösungszeiten und einer geringeren Unbe-stimmtheit der Ergebnisse. Die Standard-Referenzeinstellung ist Null. Die Begrenzungsrahmenmasse geben die Längen in globaler X-, Y- und Z-Richtung an.

Ergebnisse In der Tabelle unten sind alle strukturellen Ergebnisse der Analyse aufge-führt. Der folgende Abschnitt stellt Zahlen zur Verfügung, die die einzelnen Ergebnisse verteilt über die Fläche des Teils zeigen. Der Sicherheitsfaktor wurde unter Verwendung der maximalen Entspre-chung der Spannungsbruchtheorie für verformbare Materialien berechnet. Die Spannungsgrenze wurde durch Zug-Streckgrenze des Materials angege-ben.

TABELLE 1 Biegebalken.ipt Statistik

Begrenzungsrahmenmasse

40. mm

20. mm 1000 mm

Teilemasse 6.28 kg

Teilevolumen 8.e+005 mm³

Netzrelevanzeinstellung 0

Knoten 260

Elemente 21

TABELLE 6 Strukturelle Ergebnisse

Name Minimum Maximum

Vergleichsspannung 2.677 MPa 266.6 MPa

Deformation 0. mm 20.71 mm

Sicherheitsfaktor 0.7765 -

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1133 PPAARRAAMMEETTEERR ((VVAARRIIAABBLLEE))

13.1 Bemassungsabhängigkeiten

Bemassungen verhalten sich parametrisch, d. h., das Verändern einer Masszahl bewirkt die geometrische Änderung des bemassten Elements und der Elemente, die durch Abhängigkeiten mit diesem verbunden sind.

Die Parametrik des Systems

Parameter sind Grössen, die einen veränderlichen Wert haben. Bei Skizzenelementen beinhalten diese Parameter messbare geometrische Informationen (Längen, Winkel etc.). Die Assoziativität zwischen der Geometrie des Skizzenelementes und seiner Parameter ist bidirektional, d.h., ändert ein Element seine geometrische Form (z. B. die Länge), dann ändert sich automatisch auch der Parameterwert, der diese Eigenschaft (z. B. die Länge) bestimmt, und umgekehrt.

Auf der Registerkarte Verwalten gibt es die Be-fehlsgruppe Parameter fx mit der einzigen ent-sprechenden Schaltfläche. Die Funktion ruft das Parameterfenster auf, das in etwa die folgenden Informationen zeigt.

Die Parameternamen werden automatisch vergeben und fort-laufend durchnummeriert d0, d1, d2 usw. Parameternamen können geändert werden, und wenn Sie mit Parametern arbeiten, dann sollten Sie das auch tun. Und Parameter können sich gegenseitig referenzieren, d. h., in die Spalte Gleichungen können Formeln eingetragen werden, die Parameter beinhalten. Die wichtigsten Formelzeichen, die in Bemassungsformeln eingesetzt werden können, sind:

13.2 Globale Parameter (Variable)

Masse mit Excel-Tabelle verknüpfen

Eine sehr interessante und flexible Funktion ist, die tatsächlichen Masse einer Skizze, aus einer Excel-Tabelle zu entnehmen bzw. sie direkt mit dem Bauteil zu verknüpfen. Als Konsequenz können die Masse eines Bauteils direkt über eine Excel-Tabelle gesteuert werden. Für dieses Beispiel soll das Bauteil Bauteil2.ipt mit einer Excel-Tabelle verbunden werden, welche die Breite, den Radius und die Dicke steuert.

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13.3 Dazu eine Übung

a) Skizze mit der

Bemassung in der vorgegebenen Reihenfolge:

b) mit Extrusion Dicke t=7.5 mm

c) Die Excel-Tabelle erstellen gemäss Abbildung Die Excel-Tabelle sollte (muss aber nicht) das abgebilde-te Aussehen haben. Die Titelzeile (Zeile 1) kann völlig frei gestaltet werden und dient nur der eigenen Übersicht, da mit der Startzel-le A2 gearbeitet wird. Sie können eine beliebige Zelle als Startzelle verwenden, müssen jedoch darauf achten, dass die Startzelle immer die erste Zelle links oben im auszuwertenden Inhalts-block ist. Der Inhaltsblock muss aus den Parameternamen, die Sie im Inventor benutzen, bestehen und in der darauf fol-genden Spalte Werte enthalten. Die folgenden Spalten (Einheit etc.) sind optional. Sollen diese jedoch im Inventor ausgewertet werden, so müs-sen sie in der Reihenfolge kommen, in der sie im Inventor-Parameterfenster erscheinen.

d) Speichern der Tabelle z.B. als Bauteil2.xls oder Bauteil2.xlsx, und schliessen der Tabelle

e) Umbenennen der Parameter Breite, Durchmesser und Di-cke, zu Breite_x, Durchmesser_x und Dicke_x.

f) Hinzufügen von Benutzerparameter Parameter Breite, Durchmesser und Dicke.

g) Werte in der Spalte Gleichung mit Breite, Durchmesser und Dicke gemäss Abbildung ersetzen.

h) Verknüpfen mit der Excel-Datei Bauteil2.xls im Parameterfenster Als Startzeile A2 eintragen, dann weiter mit Öffnen Die Verknüpfung erkennt man an der 1. Zeile im Abschnitt Benutzerparameter: Mit Fertig das Parameterfenster schliessen.

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i) Im Objektbrowser findet sich der neue Eintrag Dritte:

j) Ändern der Werte in Excel: - Markieren der Zeile Bauteil2.xls unter Dritte. - Bearbeiten im Kontextmenü wählen.

k) In Excel die Werte ändern, dann Datei speichern und schliessen

l) In der Zeichnung die Werte aktualisieren.

13.4 Lokale Parameter (Variable) in einer Baugruppe

Soll in einer Baugruppe ein Masse von einem Bauteil auf ein anderes, z. B. die Bohrung eines Zylinders auf das Mass des Kolbens, übertragen werden, benutzt man dazu den Befehl Geometrie projizieren. Dabei kann die projizierte Geometrie bemasst werden, das Mass z. B. umbenannt und im neuen Teil mit andern To-leranzen behaftet sein. Die Darstellung des genauen Masses kann über das Bemassungsmenü gewählt werden. Das Anzeigeformat wird im Kontextmenü Bemassungsanzeige eingestellt.

Inventor 2010 Aufbau

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