Variantenkonstruktion Rührbehälter

CAD2 WS 2012/2013

Bericht

Variantenkonstruktion Rührbehälter

Pfadname

Dinkel, Benjamin

Rüffert, Tobias

CAD2 WS12/13

Prof. Dr.-Ing. U. Bertram, Dipl.-Ing. R. Lampe

Inhaltsverzeichnis:

1. Aufgabenstellung

2. Grundlagen Rührbehälter

3. Definition Sachmerkmalleiste

4. Klassifizierung

5. Geometrieanalyse

6. Schrittweise Generierung eines Bauteils

7. Baugruppe

8. Explosion Baugruppe

9. Formvarianz, Tausch- und Zusatzoption

10. Pfadname

11. Fehlerbetrachtung

12. Schlussbetrachtung

13. Quellen

14. Anhang

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1. Aufgabenstellung

Es ist eine Baugruppe bestehend aus ca. 6-9 Einzelteilen nach den Prinzipien der tabellengesteuerten Variantenkonstruktion (Teilefamilien) zu erstellen. Die Familientabellen sollen in Anlehnung an die Sachmerkmalleistentechnik (DIN 4000) aufgebaut sein. Die Erstellung der Einzelteile, Familientabellen und Baugruppen wird umgesetzt mit dem Programmsystem Unigraphics NX8, ebenso die für die Dokumentation benötigten Zeichnungen. Dargestellt werden soll eine Baureihe (vier Varianten) eines Rührbehälters. Berücksichtigen Sie einschlägige Normen (Anschlussflansche, Materialauswahl, ...)

Folgende Einzelteile oder Objekte sollen in der Baugruppe vorkommen: Schraubenverbindung, Normflansch

Vorgehensweise:

1. Analyse Funktion der Baugruppe, verwendete Einzelteile, ggf. mit Skizze

2. Klassifizierung Klassifizieren Sie die verwendeten Einzelteile nach A- (Sonderteile), B- (vielfach verwendbare Wiederholteile) oder C- (Norm- u. Kaufteile) Teilen.

3. Geometrieanalyse, Parameterstudie u. Sachmerkmal-Leisten nach DIN 4000 Führen Sie für die zu modellierenden Teile eine Parameterstudie durch und erstellen Sie Sachmerkmal-Leisten mit zugehörenden Bildern (saubere Handskizzen). Die Sachmerkmal-Leisten werden mit Hilfe der Teilefamilientabellen so gut wie möglich in das CAD-System NX umgesetzt. Orientieren Sie sich bei der Gestaltung der Teilefamilientabellen an der DIN4000. Pro Teil sollen min. vier Varianten angelegt werden, für C-Teile nur Maßvarianz, für min. ein A- oder B-Teil, zusätzlich auch Formvarianz. Außerdem sollen zwei nicht geometrische Merkmale (in NX: Attribute), wie z.B. Werkstoff, Benennung oder Sach- Normkurzbezeichnung in die Tabelle aufgenommen werden.

4. C-Teile C-Teile, wie Schrauben und Muttern, werden auch als NX-Teilefamilien angelegt. (Mutter, Schraube, Unterlegscheibe = drei Einzelteile)

5. Zeichnungsableitung Leiten Sie für diejenige Variante, welche dem Template entspricht und eine Variante jedes Ihrer Einzelteile eine Zeichnung mit den wichtigsten Maßen (Maßparametern) ab (= zwei Zeichnungen pro Teil!). Die Zeichnungsableitung soll grundsätzlich nach dem Master-Model-Konzept erfolgen, dies gilt auch für die Baugruppenzeichnungen. Exemplarisch sollen für ein Teil auch alle Zeichnungen der Varianten (Familienmitglieder) abgeleitet werden (= vier Zeichnungen). Erläutern Sie für dieses Bauteil zusätzlich detailliert die Generierung des Modells (welche Features wurden

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verwendet und warum. Formelemente, Bezugsobjekte, Beziehungen zwischen den Parametern (Ausdrücke)

6. Baugruppe Realisieren Sie eine tabellengesteuerte Baugruppe aus der sich mindestens vier Varianten ableiten lassen. Berücksichtigen Sie Tausch- und Zusatzoptionen. Erstellen Sie für die Baugruppenschablone (-Template) und für eine Variante jeweils die Baugruppenzeichnung sowie Explosionsdarstellung plus Stückliste (Master-Model-Konzept!)

7. Bericht Geben Sie den Dateipfad der letzten aktuellen Version auf dem Deckblatt Ihres Berichtes an sowie in einem Kapitel des Berichtes die kompletten Pfadnamen Ihrer Dateien. Schablonendateien sollten einen Namen haben, der die Datei als Schablone kennzeichnet z.Bsp.: ruehrer_bgr_template.prt • Was ist eine SML? Kurze Erläuterung.

• Parameterstudien der Teile; SMLs mit zugehörenden Bildern (Handskizzen)

• Ausdruck der o. a. Zeichnungen, Familientabellen, Listen der Parameter(Ausdrücke)

• Ausdruck der Baugruppenstrukur (Baugruppen-Navigator)

• Für das detailliert beschriebene Einzelteil, Ausdruck der Featureliste (Teile-Navigator)

• Schlußbetrachtung: Diskussion zu der umgesetzten Konstruktionssystematik

2. Grundlagen Rührbehälter [1]

Rührbehälter, auch Rührkessel genannt, sind verfahrenstechnische Apparate.

Sie bestehen aus Rührwerk und Behälter.

Die Aufgaben sind:

Homogenisieren

Suspendieren

Emulgieren

Begasen

Wärmeübertragung

Reaktor

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Es gibt eine Vielzahl an Rührertypen und verschiedenen Behälterformen, die je nach

eingesetztem Medium und der Aufgabe ausgewählt werden.

3. Definition Sachmerkmalleiste

Die grafische Zusammenfassung und Anordnung von Sachmerkmal-Schlüsseln

ähnlicher Gegenstände nennt man Sachmerkmalleiste (SML). Die

Sachmerkmalschlüssel beziehen sich dabei auf die Sachmerkmale bzw.

Eigenschaften der Objekte, wie z.B. Abmessungen oder Werkstoff.

Sachmerkmalleisten werden nach der DIN 4000 erstellt. Diese umfasst bereits mehr

als 100 Teile.[2]

Sachmerkmalleisten erleichtern durch Klassifizierung der Objekte das

Zusammenfassen, Abgrenzen und Auswählen von ähnlichen Gegenständen aus

großen Datenbeständen. [3]

Vorteile dieser Art der Dokumentation:

Schnelles Finden der Teile

Mehrfachverwendung

Keine Doppelbenennungen

Ein solches Klassifizierungssystem bildet somit eine ideale Grundlage für IT-

Systeme.

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4. Klassifizierung

Nummer Bauteil Klassifizierung1 Behälter B2 Boden C3 Deckel B4 Mannlochstutzen B5 Mannlochdeckel B6 Flansch C7 Flanschdichtung C8 Rührer A9 Stromstörer A10 Blindflansch C11 Griff B12 Sechskantschraube C13 Sechskantmutter C14 Standfuß B

Klassifizierung:

A= SonderteileB= Vielfach verwendbare WiederholteileC= Normteile

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5. Geometrieanalyse

Behälter

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Boden

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Deckel

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Mannlochstutzen

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Mannlochdeckel

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Flansch

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Flanschdichtung

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Rührer

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Stromstörer

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Blindflansch

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Griff

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Sechskantschraube

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Sechskantmutter

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Standfuß

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6. Schrittweise Generierung eines Bauteils

(am Beispiel Sechskantschraube)

Um ein neues Bauteil zu konstruieren, wird die Schaltfläche →Datei →Neu ausgewählt und als Schablone die obere Zeile, Modell, ausgewählt. Abschließend wird der Name des zu erzeugenden Teils, sowie der Speicherordner ausgewählt und mit →OK bestätigt.

Als nächstes werden die vorher überlegten Maße als Ausdrücke definiert. Über die Schaltfläche →Werkzeuge →Ausdruck… gelangen wir in das benötigte Menü. Desweiteren werden den Maßen Parameter zugeordnet und wenn vorhanden, Beziehungen unter den einzelnen Maßen eingegeben.

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Über den Button →Drehen gelangen wir in den Skizzenmodus, um zunächst den unteren Teil der Schraube zu erstellen. Dabei wird mit den zur Verfügung stehenden Optionen der Skizzenerstellung eine Zeichnung erstellt, mit Zwangsbedingungen versehen und vollständig bemaßt.

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Die Skizze wird über die Schaltfläche →Skizze beenden verlassen. Daraufhin öffnet sich automatisch das Menü zum Drehen der Skizze. Hier wird unter anderem die Drehachse, sowie die Begrenzung der Drehung (in unserem Fall: 0°-360°) bestimmt. Durch Bestätigen mit →OK wird die Drehung der Skizze erzeugt.

Um den Schraubenkopf zu erzeugen, wählen wir →Extrudieren und wählen als Fläche den oberen Teil der Schraube aus. Dort erstellen wir wieder eine Skizze.

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Nachdem wir →Skizze beenden ausgewählt haben, öffnet sich das Menü für die Extrusion. Hier legen wir den Abstand der Extrusion fest und legen fest, dass der untere Teil der Schraube und der Schraubenkopf sich zu einem Teil zusammenfügen. Dieses funktioniert über den Befehl Vereinigen.

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Um eine Fase am Schraubenkopf zu generieren, erschaffen wir eine neue Skizze.

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Wie auch bei der ersten Drehung, gelangen wir über →Skizze beenden in das Drehmenü. Hier werden wieder Drehachse und Begrenzung angegeben. Außerdem wird ausgewählt, dass die Drehung vom vorhandenen Bauteil weggeschnitten wird.

Zum Schluss muss noch ein Gewinde zur Schraube hinzugefügt werden, welches über →Einfügen →Konstruktionsformelement →Gewinde geschieht. Durch die Eingabe der erforderlichen Parameter, die Auswahl der Fläche auf die das Gewinde geschnitten werden soll und der Bestätigung durch die Schaltfläche →OK, wird das Gewinde generiert.

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Teile-Navigator

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7. Baugruppe

Baugruppe Behälter

Baugruppennavigator

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8. Explosion Baugruppe

Explosion Baugruppe

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9. Formvarianz, Tausch- und Zusatzoption

Die Formvarianz wurde bei unserem Projekt an 2 Stellen umgesetzt.

Die Rührblätter des Rührers sind mit und ohne Verrundung erhältlich.

Außerdem gibt es den Griff des Mannlochdeckels in 3 Varianten. Mit verrundeten Kanten, mit einer Fase oder in der Rohform.

Als Tauschoption haben wir und für den Stromstörer bzw. einen Blindflansch entschieden.

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Unser Zusatzteil ist der Griff des Mannlochdeckels.

10. Pfadname

11. Fehlerbetrachtung

In diesem Abschnitt wollen wir uns kurz mit den Fehlern und Problemen befassen, die es während des Projekts „Variantenkonstruktion eines Rührbehälters“ gab.

Die Probleme beziehen sich auf das Arbeiten mit dem Programm NX 8.0.

So gab es zum einen Probleme bei der Generierung der Schrauben bzw. Muttern am Deckel bzw. Behälter, da sich die Anzahl der Bohrungen in zwei Varianten von der Mutter-Baugruppe unterscheidet. Das Programm erkannte zwar, dass ein Muster verwendet wurde (Schrauben/Muttern konnten problemlos vervielfacht werden) jedoch nicht, dass sich die Anzahl der Bohrungen verändert. Aus diesem Grund gibt es einige freie Stellen in der dargestellten Baugruppenvariante.

Weitere Probleme folgten bei dem Versuch die Zeichnungen der Varianten nach dem Master-Model-Konzept zu erstellen. Aus diesem Grund haben wir die jeweiligen Zeichnungen einzeln erstellt.

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12. Schlussbetrachtung

Benjamin Dinkel

Ich halte es für sehr sinnvoll, dass wir in CAD2 ein neues Programm kennengelernt

haben. Die Grundlagen von NX zu lernen hat mir auch Freude bereitet.

Trotzdem ist meine abschließende Einschätzung der Veranstaltung eher negativ.

Die Theorieanteile halte ich für wenig sinnvoll, da alle besprochenen

Themenkomplexe eigentlich schon behandelt waren (in Maschinenelemente, BWL

und Qualitätsmanagement) und sie somit den Umfang der Veranstaltung nochmals

aufgebläht haben.

Problematisch fand ich, dass wir das Programm erst gegen Ende des Semesters

genug kannten um wirklich mit der Konstruktion zu beginnen. Auch war die zu

erstellende Baugruppe meiner Meinung nach zu kompliziert (zu viele

Einzelkomponenten) und der Umfang insgesamt überwältigend.

Dazu kommt, dass NX8 viele Probleme verursacht. Wenn man den Hauptteil der Zeit

mit der Bearbeitung von Fehlermeldungen verbringt ist das wirklich frustrierend.

NX8 ist wenig intuitiv und auch durch die schlechte Übersetzung und fehlende, bzw.

sehr knappe Erläuterungsfolien, schwer zugänglich. Dieser Umstand wird dadurch

erschwert, dass es nur einen Tutor gibt, der sich mit NX wirklich auskennt. An dieser

Stelle möchte ich Mathias Bösel für seine Hilfe und Geduld danken.

Außerdem gibt es zu wenige Arbeitsplätze im Labor, was vor Allem gegen Ende des

Semesters besonders zu bemerken war.

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Tobias Rüffert

Wie auch in der Vorlesung CAD1, hatte ich in der Vorlesung und der Ausarbeitung des Berichts in CAD2 viel Spaß am Konstruieren von Bauteilen. Jedoch benötigte ich eine Eingewöhnungsphase für das Konstruktionsprogramm NX 8.0, da es sich teilweise von Solid Edge unterscheidet.

Die für uns neue Funktion der Teilefamilien halte ich für gut, da somit ähnliche Teile schnell und unkompliziert erzeugt werden können. Es bedarf zwar einiger Zeit den reibungslosen Umgang mit den Teilefamilien zu lernen, dennoch ergibt sich ein großes Zeitersparnis im Vergleich zur einzelnen Erzeugung der Bauteile.

Jedoch ist das Programm an einigen Stellen recht umständlich umgesetzt, so muss z.B. bei jedem Neustart einer Baugruppe der Speicherplatz der verwendeten Teile eingegeben werden.

Bei der Vorlesung hätte ich mir mehr Praxisphasen gewünscht, um Problemen mit NX 8.0 vorzubeugen. Es gibt zwar Begleitfolien zu dem Programm, welche uns jedoch nicht an jeder Stelle weiterhalfen.

An dieser Stelle ein Dankeschön an den NX-Tutor Matthias Bösel für seine Geduld und Hilfe.

Alles in allem denke ich, dass es ein gutes und ordentliches Projekt war, wenn auch mehr Praxisphasen gut gewesen wären.

13. Quellen

[1] http://de.wikipedia.org/wiki/R%C3%BChrkessel , 01.12.2012 [2] http://de.wikipedia.org/wiki/Sachmerkmal-Leiste, 03.12.2012 [3] Foliensatz CAD2, 050_SML.pdf , Prof. Dr. Ing. U. Bertram Foliensatz CAD2, Prof. Dr. Ing. U. Bertram Foliensatz CAD2, NX 75 NX6 und NX7, Hanser Verlag, Uwe Krieg CAD mit NX 8, j. Schlembach Fachverlag, Marcel Schmid Rühren-Rührer-Rührbehälterkonstruktion, expert Verlag, Otto Leman

14. Anhang

Bauteilzeichnungen

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