CARL HANSER VERLAG. Günter Scheuermann. 3D-Konstruktion mit Inventor 6 CAD-Praktikum

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1 CARL HANSER VERLAG Günter Scheuermann 3D-Konstruktion mit Inventor 6 CAD-Praktikum

2 62 4 Modell- und Zusammenbauübungen Danach leiten wir aus den kreierten Modellen die Zeichnungen ab, Einzelteil- und Zusammenbauzeichnung mit Stückliste. Zuletzt erzeugen wir eine Explosionszeichnung als Präsentation. Die fertigen Dokumente befinden sich auch auf der beigefügten CD-ROM Spannbügel Wir starten Inventor mit einem neuen Bauteil und der Vorlage Norm(mm).ipt und kommen in die Skizzierumgebung. Abb. 4.2: Skizzierumgebung a) Spannbügel, Skizze In dieser Umgebung erstellen wir mit den Skizzierwerkzeugen die abgebildete Skizze. Die Skizze kann im ersten Entwurf sehr ungefähr sein und muss nur in ihrer groben Form der Abbildung entsprechen. Mit welchen Werkzeugen die Skizze erstellt wird ist unerheblich. Ob die Kontur komplett gezeichnet oder nur eine Hälfte und gespiegelt, ob genaue Linienzüge und Bögen oder Konstruktionslinien, die mit Stutzen, Dehnen und Abrunden in die endgültige Form gebracht werden, ist dem Konstrukteur überlassen.

3 4 Modell- und Zusammenbauübungen 63 Es gibt unzählige verschiedene Möglichkeiten, mit CAD-Werkzeugen zu dieser Skizze zu kommen, und jeder Konstrukteur wird auf anderen Wegen das Ziel erreichen. Die Arbeitstechnik, die individuell am schnellsten zum Ziel führt, ist diejenige, die der Zeichner am besten beherrscht. Eine Optimierung der Vorgehensweise stellt sich mit zunehmender Konstruktionspraxis von selbst ein. Wichtig dagegen ist die Einhaltung der Reihenfolge: grobe Skizze erstellen 2D-Abhängigkeiten vergeben Bemaßungsabhängigkeiten einfügen Die 1-mm-Radien am Oberteil des Bügels können ganz zum Ende mit Abrunden erzeugt werden. Ebenso wäre es möglich, diese Radien nicht in der Skizze sondern am Modell zu erzeugen. Abb. 4.3: Fertige Skizze des Spannbügels Als geometrische 2D-Abhängigkeiten sind zu vergeben: vertikale und horizontale Abhängigkeiten gleiche Linien links und rechts (jede Linie einzeln) Koinzidenzen an den Endpunkten (geschlossene Kontur) tangentiale Übergänge an den Radien

4 64 4 Modell- und Zusammenbauübungen Erst nachdem alle Abhängigkeiten vergeben sind, erfolgt die Bemaßung. Die Lage der Skizze in Bezug auf den Koordinatenursprung wird sich durch die Abhängigkeiten und durch die Bemaßung ständig verschieben. Dies ist ohne Bedeutung, da der fertige Spannbügel ohnehin keinen Bezug zum Koordinatensystem benötigt. Ist die Skizze fertig, d. h., ist die letzte Bemaßung angebracht, dann klicken wir mit der rechten Maustaste in den Zeichenbereich und wählen aus dem Kontextmenü Skizze beenden. b) Extrusion Nachdem die Skizze beendet ( Skizze beenden ) wurde befinden wir uns im Elementbereich. Die Symbole im Befehlsbereich haben sich in die Element-Befehlssymbole verändert. Klicken wir auf das Symbol Extrusion, dann erscheint das untenstehende Bild. Damit wir es so sehen, wie es abgebildet ist, müssen wir die Darstellung allerdings mit dem Drehen -Symbol in der oberen, generellen Symbolleiste in eine Perspektivansicht drehen. Abb. 4.4: Beendete Skizze mit Dialog zur Extrusion Das Profil findet Inventor automatisch und unterlegt es farbig. Hätten wir mehrere Profile, könnten wir an dieser Stelle das Profil bzw. die Profile, die extrudiert werden sollen, auswählen. Das Symbol für Vereinigung (boolesche Addition von Körpern) ist bei der ersten Extrusion immer automatisch gedrückt. Den Abstand geben wir mit 20 mm ein.

5 4 Modell- und Zusammenbauübungen 65 Die drei Symbole für die Richtung der Extrusion geben an, das wir nach vorne, nach hinten oder gleichmäßig nach vorne und hinten (Mittelebene) extrudieren können. Nachdem auch das für unseren Körper völlig unerheblich ist, belassen wir es mit der Vorgabe und klicken OK. Das Ergebnis sollte der unten abgebildete Spannbügel sein. Abb. 4.5: Extrudierter Spannbügel, Rohteil c) Eine neue Arbeitsebene auf einer Modellfläche Im nächsten Schritt soll genau in der Mitte der oberen Fläche ein M10-Gewinde gebohrt werden. Erforderlich ist hierzu in jedem Fall eine neue Skizze, die uns den Mittelpunkt der Bohrung bzw. des Gewindes angibt. Um zu dieser Skizze zu kommen, gibt es zwei Wege: den etwas umständlicheren über die Definition einer neuen Arbeitsebene auf der oberen Fläche und das Skizzieren auf dieser Arbeitsebene. den kürzeren, mit dem wir die Skizze direkt auf die obere Fläche aufbringen. Im Folgenden ist der Weg über eine neue Arbeitsebene gezeigt, damit eben auch das Erstellen von Arbeitsebenen geübt werden kann. Eine neue Arbeitsebene wird mit dem Klick auf das Symbol Arbeitsebene und dem anschließenden Auswählen der oberen Fläche als Ort sowie einer Kante dieser Fläche für die Ausrichtung der Arbeitsebene erzeugt.

6 66 4 Modell- und Zusammenbauübungen Abb. 4.6: Neue Arbeitsebene auf der oberen Fläche durch die Auswahl der Fläche und einer Kante d) Neue Skizze auf der Arbeitsebene Ob mit oder ohne Arbeitsebene beginnt die neue Skizze mit einem rechten Mausklick in die Zeichenfläche und der Auswahl aus dem Kontextmenü Neue Skizze. Abb. 4.7: Neue Skizze entweder auf der Arbeitsebene oder direkt auf der oberen Fläche des Spannbügels Als einziges Element der Skizze setzten wir einen Punkt (Symbol: Punkt, Mittelpunkt der Bohrung) in die ungefähre Mitte der oberen Fläche. Auch dieser Punkt muss mit Abhängigkeiten versehen werden und zwar mit Bemaßungen, die jeweils von den Körperkanten zum Punkt einzutragen sind. Abb. 4.8: Bemaßter Bohrungsmittelpunkt in beendeter Skizze

7 4 Modell- und Zusammenbauübungen 67 Sind die Maße gemäß der obigen Abbildung eingetragen, beenden wir die Skizze (Kontextmenü: Skizze beenden ). e) Bohrung mit Gewinde Nach dem Beenden der Skizze befinden wir uns wieder im Elementbereich und können das Symbol für eine Bohrung anklicken. Es erscheint in etwa das unten gezeigte Bild, allerdings noch mit einer kleineren stilisierten Bohrung. Der Mittelpunkt der Bohrung wird, da es der einzige vorhandene ist, automatisch gefunden. Abb. 4.9: Dialogfenster nach der Bohrungsauswahl Die Registerkarten der Bohrungsauswahl beinhalten die gezeigten Möglichkeiten der Einstellungen für Bohrungen und Gewinde, die sie in dieser Art eingeben sollten. Gewindebohrungen können in britischen oder metrischen Normgrößen definiert werden. Für Bohrungselemente kann aus einer Liste eine gängige Gewindegröße gewählt werden, der entsprechende Durchmesser dazu wird berechnet. Gewinde Aktiviert, wenn Gewindebohrungen erstellt werden soll Volle Tiefe Aktiviert, wenn mit der vollen Bohrtiefe gearbeitet werden. Gewindetyp Gewindetyp auswählen. Metrische Bohrungen entsprechen als Gewindetyp dem ANSI-metrischen M-Profil. Linksgewinde Erzeugt Linksgewinde. Rechtsgewinde Erzeugt Rechtsgewinde

8 68 4 Modell- und Zusammenbauübungen Abb. 4.10: Gewindeeinstellung ANSI Metrischen M-Profil, Gewinde, volle Tiefe Abb. 4.11: Gewindeeinstellung M 10, alle anderen Größen werden automatisch eingestellt Klasse Klasse auszuwählen. Verwenden Sie zur größeren Genauigkeit und für genauere Installationsanforderungen eine höhere Zahl. Verwenden Sie z. B. 2x für Schrauben, Bolzen, Muttern und für andere allgemeine Anwendungen und 3x für hohe Genauigkeit und strenge Installationsanforderungen. Sind alle Einstellungen getätigt, so ergibt ein Klick auf OK das Gewinde in der richtigen Größe an der richtigen Stelle.

9 4 Modell- und Zusammenbauübungen 69 Abb. 4.12: Fertiges Gewinde M10 f) Gewindeausläufe beidseitig anfasen Da Gewinde üblicherweise mit Fasen versehen sind, sollten wir diese auch einfügen indem wir auf das Symbol Fase klicken und die unten gezeigten Einstellungen (1mm) vornehmen. Abb. 4.13: Fasen an der Ober- und Unterseite des Gewindes in einer Auswahl Nach der Auswahl der beiden Bohrungsränder, oben und unten, fügt der OK-Klick die Fasen an. Hinweis: Wurde bei der Auswahl der Kanten versehentlich eine falsche Kante ausgewählt, so wird durch Drücken der STRG-Taste beim nochmaligen Anklicken die falsch gewählte Geometrie von der Auswahl entfernt.

10 70 4 Modell- und Zusammenbauübungen Abb. 4.14b: Gewindefase unten Abb. 4.14a: Gewindefase oben g) Bügelenden abrunden Als letzen Arbeitsgang sollen die unteren Kanten des Bügels mit einem 2 mm Radius versehen werden. Ein Klick auf das Symbol Rundung, der Eintrag 2 mm, das Auswählen der beiden Kanten, eine Klick auf OK und fertig. Abb. 4.15: Abgerundete Bügelenden

11 4 Modell- und Zusammenbauübungen 71 h) Der fertige Spannbügel Das erste Teil ist fertig! Schwer? nein, bestimmt nicht. Gratulation! Speichern Sie das Bauteil in einem eigenen Verzeichnis Spannprisma mit dem Bauteilnamen Bügel. Fertig! Abb. 4.16: Fertiger Spannbügel Grundkörper Als zweites Teil des Spannprismas soll der Grundkörper modelliert werden. a) Skizze Auch für diese Skizze gilt: Sie kann im ersten Entwurf sehr ungefähr sein und muss nur in ihrer groben Form der nachfolgenden Abbildung entsprechen. Mit welchen Werkzeugen die Skizze erstellt wird, ist unerheblich. Ob die Kontur komplett gezeichnet oder nur eine Hälfte und gespiegelt, ob genaue Linienzüge oder Konstruktionslinien, die mit Stutzen, Dehnen und Abrunden in die endgültige Form gebracht werden, ist dem Konstrukteur überlassen. Es gibt unzählige verschiedene Möglichkeiten, mit CAD-Werkzeugen zu dieser Skizze zu kommen, und jeder Konstrukteur wird auf anderen Wegen das Ziel erreichen. Die Arbeitstechnik, die individuell am schnellsten zum Ziel führt, ist die, die der Zeichner am besten beherrscht. Eine Optimierung der Vorgehensweise stellt sich mit zunehmender Konstruktionspraxis von selbst ein. Wichtig dagegen ist immer die Einhaltung der Reihenfolge: Grobe Skizze erstellen 2D-Abhängigkeiten vergeben Bemaßungsabhängigkeiten einfügen

12 72 4 Modell- und Zusammenbauübungen Abb. 4.17: Skizze für Grundkörper Hinweis: Es ist günstig, die Skizze in ungefähr realen Größenverhältnissen zu skizzieren, damit die zugrunde liegende Geometrie beim Bemaßen erhalten bleibt. Andernfalls können sich, auch durch bereits automatisch vom System hinzugefügte Abhängigkeiten, beim Bemaßen geometrische Zusammenhänge derart verschieben, dass oft nur ein rückgängig machen der letzten Aktion die Skizze wieder brauchbar erscheinen lässt. Empfehlenswert ist deshalb auch eine Bemaßung, die von den Hauptmaßen an erster Stelle ausgeht und nach und nach mehr in die Detailbemaßung fortschreitet (von groß nach klein). b) Extrusion Nachdem die Skizze beendet (Kontextmenü Skizze beenden ) wurde befinden wir uns wieder im Elementbereich mit den Element-Befehlssymbolen. Klicken wir auf das Symbol Extrusion, dann erfolgt das weitere Vorgehen genau so wie beim Spannbügel. Als Extrusionsabstand geben wir 80 mm ein. Das Ergebnis sollte das Prisma in der nachfolgenden Abbildung sein. Das Prisma ist fast fertig. Damit der Spannbügel, der in den seitlichen Nuten geführt wird, nicht nach beiden Seiten aus dem Prisma rutschen kann, sollen die oberen Führungsschienen nicht über die ganze Prismenlänge laufen, sondern 15 mm vor der hinteren Stirnfläche enden. Diese Änderung wird im nächsten Schritt vollzogen.

13 4 Modell- und Zusammenbauübungen 73 Abb. 4.18: Extrudierter Grundkörper, 80 mm lang c) Neue Arbeitsebene Wie in der Abbildung am Anfang dieser Übung zu sehen ist, soll der Spannbügel auf das Prisma nur von einer Seite aufzuschieben sein und das Prisma hinten einen Anschlag haben. Abb. 4.19a: Icon Arbeitsebene Der Anschlag wird am Modell durch eine zusätzliche Extrusion erzeugt, der allerdings natürlich wieder eine Skizze vorausgehen muss. Um eine neue Skizze erstellen zu können, benötigt man entweder einer Körperfläche oder eine Arbeitsebene. Wir erzeugen eine neue Arbeitsebene auf der Unterseite der Führungsflächen. Drehen Sie das Teil so, dass die der Unterseite der Führungsflächen sichtbar wird oder schalten Sie die schattierte Ansicht mit durchscheinenden Körperkanten ein. Klicken Sie auf das Symbol Arbeitsebene Zeigen Sie auf die der Unterseite einer Führungsfläche und eine Kante zur Ausrichtung der Arbeitsebene. Erstellen Sie die Arbeitsebene. Um auf der neuen Arbeitsebene skizzieren zu können, ist es sinnvoll, sie in der Draufsicht auszurichten.

14 74 4 Modell- und Zusammenbauübungen Abb. 4.19b: Neue Arbeitsebene für Anschläge Wählen Sie im Kontextmenü Neue Skizze. Zeigen Sie auf die neue Arbeitsebene. Wählen Sie mit dem Icon Ansicht ausrichten nach.. wiederum die Arbeitsebene. Und es müsste die nachfolgende Abbildung auf dem Bildschirm zu sehen sein: Abb. 4.20a: Icon Ansicht ausrichten nach Abb. 4.20b: Neue Skizzierumgebung auf neuer, ausgerichteter Arbeitsebene

15 4 Modell- und Zusammenbauübungen 75 d) Neue Skizze Die Skizze besteht lediglich aus zwei Rechtecken, die so zu zeichnen sind, dass ihre Eckpunkte mit den Eckpunkten des Prismas und ihre Breite mit der Breite der Führungsnuten übereinstimmt. Die Übereinstimmung zeigt Inventor mit den entsprechenden 2D-Abhängigkeiten Koinzident automatisch an. Abb. 4.21: Neue Skizze für Prisma-Anschläge Bemaßen Sie die Rechtecke. Wählen Sie Skizze beenden. e) Extrusion Im Elementbereich wählen Sie Extrusion und selektieren beide Rechtecke. Führen Sie die Extrusion mit dem Abstand 12 mm aus. Hinweis: Die Arbeitsebene zum Erzeugen der Anschläge an die Unterseite der Führungsschienen zu legen, ist natürlich willkürlich, genauso gut könnte sie auf der Oberseite des Prismas angeordnet und die beiden Rechtecke nach unten extrudiert werden. Beim Zeichnen zeigt Inventor koinzidente Punkte mit einem Cursorsymbol automatisch an. Ebenso ist es aber möglich, völlig beliebige Rechtecke zu zeichnen und die Abhängigkeit Koinzident der Eckpunkte von Hand einzufügen. Der Werkzeugkasten mit dem entsprechend gedrückten Icon ist im Abb zu sehen. Das Rechteck nimmt dann automatisch die gewünschte Form an, und es muss lediglich das Maß 15 eingetragen werden.

16 76 4 Modell- und Zusammenbauübungen Abb. 4.22: Extrusion der Prisma-Anschläge Abb. 4.23: Extrusion der Prisma-Anschläge nach dem Drehen der Ansicht

17 4 Modell- und Zusammenbauübungen 77 f) Fertiger Grundkörper Der Prisma Grundkörper ist fertig. Speichern Sie das Bauteil in einem eigenen Verzeichnis Spannprisma mit dem Bauteilnamen Grundkörper. Abb. 4.24: Fertiges Prisma Spannschraube Zum Erzeugen der Spannschraube bieten sich zwei Möglichkeiten an. Entweder man fügt direkt in den Zusammenbau eine Schraube aus einer Bibliothek ein oder was in unserem Fall fast eben so schnell geht und eine weitere sinnvolle Übung darstellt man erstellt ein Einzelteil Spannschraube. Bibliotheken für Norm- und Kaufteile lassen sich in großer Anzahl auch im Internet finden, siehe hierzu im Anhang die entsprechenden Internetadressen. Nicht nur Norm- sondern auch viele Fertigteile (Motoren, Getriebe etc. von verschiedenen Herstellern) werden aber leider nicht als Inventor-Bauteile, sondern als CAD-Dateien in CAD-Austauschformaten (z.b. STEP) angeboten. Diese Formate lassen sich nur begrenzt einsetzen, da sie nicht bzw. nur sehr eingeschränkt bearbeitet werden können. Im Folgenden werden beide Möglichkeiten vorgestellt, zuerst die Bibliotheksschraube und dann die selbst erstellte. Vielleicht blättern Sie mal einige Seiten weiter, um sich kurz anzusehen, wie die Schraube in wenigen Schritten erstellt werden kann, und entscheiden sich danach, welche der beiden Varianten Sie jetzt ausführen.