Vogel Konstruieren mit CAD

Das Komplettpaket für 3D Modellieren im Maschinenbau
1. Auflage 2011
ISBN: 978-3-446-42836-2
Verlag: Carl Hanser Fachbuchverlag
Format: PDF
Kopierschutz: Adobe DRM (»Systemvoraussetzungen)

E-Book, Deutsch, 322 Seiten

Wer die dreidimensionale Konstruktion im Maschinenbau erlernen will, braucht Software - die aber ist nicht billig. Das vorliegende Werk löst dieses Problem mit einem Komplettangebot: Das MCAD-Programm KOMPAS-3D V12 liegt auf DVD bei, Sie können es ein halbes Jahr lang unentgeltlich nutzen! Dieser Lehrgang behandelt die Methodik des parametrisch-historienbasierten Volumenmodellierens im Maschinenbau, das Mechanical CAD oder kurz MCAD. Wie alle großen MCAD-Hersteller folgt auch KOMPAS-3D V12 dieser Methode - und das bedeutet: Nach Abschluss dieses Lehrgangs sind Sie in der Lage, sich kurzfristig jedes Programm dieses Genres anzueignen, ganz gleich ob Pro/Engineer, Inventor oder Alibre. Zunächst lernen Sie, den Zweck und den geometrischen Aufbau einer vorgelegten Konstruktion zu analysieren. Aus diesen Erkenntnissen erstellen Sie dann den Konstruktionsfahrplan, der Sie mit Hilfe des Programms zur zweckmäßigen MCAD-Konstruktion führt. Neben den Grundlagen lernen Sie aber auch alltägliche Vorgaben wie Dimensionierung, Material und Fertigungsverfahren in Ihre Praxis zu integrieren. Sie erstellen Bauteile, Varianten, Baugruppen und Animationen, bauen effizient Norm- und Zukaufteile aus Online-Katalogen in Ihre Konstruktion ein und erstellen 2D-Zeichnungen und Stücklisten. Am Ende steht die Kaufberatung mit (Soft-)Warenkunde, die Ihnen noch einmal die wesentlichen Fragen für Ihren Händler in den Mund legt. Trotzdem ist dieses Buch keine Konstruktionslehre im akademischen Sinne - es schlägt vielmehr die Brücke zwischen Konstruktionstheorie und Software-Praxis: Sie werden imstande sein, eine technische Zeichnung, eine Punktwolke oder auch eine physische Vorlage in ein parametrisches MCAD-Modell umzusetzen. Auf der DVD liegen sämtliche Beispiele in jeweils mehreren Baustadien vor, Sie können also auch mitten in den Text einsteigen, um Einzelfragen zu klären.

Autoren/Hrsg.

Vogel, Harald

Inhaltsverzeichnis

1;Vorwort;6
2;Gebrauchsanleitung;8
2.1;Nomenklatur;9
2.2;Die Deutsche Fassung;9
2.3;Die DVD;10
2.4;Danksagung;10
3;Inhaltsverzeichnis;12
4;1 Vorschau auf kommende Ereignisse;18
4.1;1.1 Bevor es losgeht …;18
4.2;1.2 Fangen wir mit einem Zylinder an;20
4.2.1;1.2.1 3D, vom mathematischen Standpunkt;21
4.2.2;1.2.2 Navigation in 3D;22
4.2.3;1.2.3 Wie gesagt: zuerst die Skizze;23
4.2.4;1.2.4 Anatomie eines Zylinders;26
4.2.5;1.2.5 Nie vergessen: Das Speichern;28
4.2.6;1.2.6 Die Ansichtsmodi;28
4.2.7;1.2.7 Parametrieren der Skizze;29
4.2.8;1.2.8 Features benennen;31
4.3;1.3 Fernsteuern mit Parametern – Canapé in 3D;32
4.3.1;1.3.1 Variablen (um)benennen;34
4.3.2;1.3.2 Bauen wir eine Schraube;34
4.3.3;1.3.3 Den Ursprung verschieben;37
4.3.4;1.3.4 Ein System der Benennung;38
4.4;1.4 Unsere Modellierwerkzeuge;38
4.4.1;1.4.1 Brot und Butter: Der Volumenkörper;38
4.4.2;1.4.2 Künstlerische Freiheit: Die Oberfläche;38
4.4.3;1.4.3 Letzte Rettung: Die Raumkurve;39
5;Teil I: Aller Anfang ist die Basis;40
5.1;2 Extrusion: Alles was recht ist;42
5.1.1;2.1 Skizze und Basis;42
5.1.1.1;2.1.1 Zeichnung oder Skizze?;43
5.1.1.2;2.1.2 Grundrezept: Aufbau und Definition einer Skizze;43
5.1.2;2.2 Die Methode der Extrusion;48
5.1.2.1;2.2.1 Festlegen durch gleiche Längen;49
5.1.2.2;2.2.2 Die virtuelle Batch-Datei;50
5.1.2.3;2.2.3 Kommunikation zwischen Skizze und Feature;50
5.1.2.4;2.2.4 Festlegen durch Symmetrie;53
5.1.2.5;2.2.5 Festlegen durch Ausrichtung;53
5.1.2.6;2.2.6 Hilfsgeometrie definieren;54
5.1.2.7;2.2.7 Nichts, was das Auge sieht;58
5.1.2.8;2.2.8 Skizzenbeziehungen konfigurieren;63
5.1.2.9;2.2.9 Layer in 3D;64
5.1.2.10;2.2.10 Die Reihenfolge der Festlegung;69
5.2;3 Rotation: Alles was rund ist;74
5.2.1;3.1 Rotierte Primitive;74
5.2.1.1;3.1.1 Der Zylinder;74
5.2.1.2;3.1.2 Achtung, Achsen-und-Ebenen-Salat!;76
5.2.1.3;3.1.3 Der Kegel;76
5.2.1.4;3.1.4 Der Torus;78
5.2.2;3.2 Verschiedene Arten, Zylinder zu drehen;80
5.2.3;3.3 Die einzige Art, eine Kugel zu drehen;82
5.2.3.1;3.4.1 Arbeiten mit Zeichenraster;85
5.2.3.2;3.4.2 Die Skizze, exakt;86
5.2.3.3;3.4.3 Bemaßungen: Von klein nach groß;87
5.2.3.4;3.4.4 Anders überlegt: Skizzen modifizieren;91
5.2.3.5;3.4.5 Skizzenobjekte haben Vergangenheit;92
5.3;4 Austragung: Alles was krumm ist;98
5.3.1;4.1 Das Einmaleins der Austragung;98
5.3.2;4.2 Der Torus als Austragung;104
5.3.3;4.3 Thema mit Variation;105
5.4;5 Ausformung: Alles was krumm und schief ist;108
5.4.1;5.1 Gewundene Keile;108
5.4.2;5.2 Der Rest der Primitive;112
5.4.3;5.3 Skizzen einfügen, Hierarchien ändern;113
5.4.4;5.4 Der schiefe Kegel;114
5.4.5;5.5 Bestandsaufnahme;115
5.5;6 Die Skizzen-Bibliothek;116
5.5.1;6.1 Eine neue Symbolleiste;116
5.5.2;6.2 Parametrische Polygone;117
5.5.3;6.3 Eine Kugel-Vorlage: Beziehungen im Freistil;119
5.5.4;6.4 Die Würfelaugen-Vorlage: Fragmente in Fragmenten;119
5.5.5;6.5 Eine Schablone zum Fräsen;121
6;Teil II: Das Teil als Ganzes;124
6.1;7 Kombiniere: Mengenlehre in 3D;126
6.1.1;7.1 Differenz: Der Würfel im Würfel;127
6.1.1.1;7.1.1 Der Extrudierte Schnitt;127
6.1.1.2;7.1.2 3D-Muster;129
6.1.1.3;7.1.3 Die Liste der Gelöschten;131
6.1.1.4;7.1.4 Feinheiten beim Schneiden;133
6.1.2;7.2 Differenzen und Summen: Die Inbusschraube;135
6.1.2.1;7.2.1 Der Subtrahend als solcher;135
6.1.2.2;7.2.2 Boole’sche Differenz;139
6.1.2.3;7.2.3 Und nun: Die drei kleinen Schaltflächen;141
6.1.2.4;7.2.4 Hierarchien, sichtbar gemacht;143
6.1.3;7.3 Intersektion: Der Rundwürfel;144
6.1.3.1;7.3.1 Bauteilsätze: Toggle Booleans!;145
6.1.3.2;7.3.2 Augen-Salat: Räumliche Orientierung;148
6.1.4;7.4 Design Intent: Bauteile fürs Getriebe;156
6.1.4.1;7.4.1 Die Lagerdeckel;156
6.1.4.2;7.4.2 Schnitt-Muster;161
6.1.4.3;7.4.3 Vorbereiten des Schneckenrades;166
6.2;8 Starker Tobak!;168
6.2.1;8.1 Spaltkeil, zweiter Teil;168
6.2.1.1;8.1.1 Probleme, fasenweise;170
6.2.1.2;8.1.2 Schneiden mit Oberflächen;171
6.2.2;8.2 Externe Referenzen und Varianten;173
6.2.2.1;8.2.1 Die Deckel: Externe Maße;174
6.2.2.2;8.2.2 Die Dichtung: Externe Modelle;175
6.2.2.3;8.2.3 Variantenkonstruktion mit externen Tabellen;178
6.2.2.4;8.2.4 Skizzen in Fragmente kopieren;179
6.2.2.5;8.2.5 Excel-Gehexe;181
6.2.3;8.3 Passfedernuten für die Wellen;182
6.3;9 Der längste Pfad;186
6.3.1;9.1 Computergestützte Diagnose;187
6.3.2;9.2 Externe Variable als Referenz;187
6.3.3;9.3 Bauteile als Externe Referenz;188
6.3.4;9.4 Zeichnen in der 3D-Ansicht;189
6.3.4.1;9.4.1 Ansichten definieren;189
6.3.4.2;9.4.2 Vorarbeit für die korrekte Orientierung;190
6.3.5;9.5 Der lange Pfad der Ausarbeitung;193
6.3.6;9.6 Probelauf;199
6.3.7;9.7 Premiere;200
6.3.8;9.8 Was die Freien nicht können;202
6.3.9;9.9 Steuern durch externe Geometrie;202
6.4;10 Experimente mit f(x);204
6.4.1;10.1 Die Körper des Philosophen;204
6.4.2;10.2 Der Kubus;205
6.4.3;10.3 Das Tetraeder;206
6.4.4;10.4 Das Oktaeder;209
6.4.5;10.5 Das Dodekaeder;211
6.4.6;10.6 Das Ikosaeder;216
6.5;11 Modellieren mit Oberflächen;222
6.5.1;11.1 Kaum abzubilden: Das Oloid;223
6.5.2;11.2 Konstruieren mit Raumkurven: Die Schneckenwelle;228
6.5.2.1;11.2.1 Modellieren über Bande;228
6.5.2.2;11.2.2 Rot-O-Matic: Die beliebige, parametrische Helix;229
6.5.2.3;11.2.3 Ein Wort an die Designer;234
7;Teil III: Volumenkörper, synchronisiert;236
7.1;12 Teile und beherrsche!;238
7.1.1;12.1 Top-Down: Der Konstruktions-Fahrplan;239
7.1.1.1;12.1.1 Das Konzept;239
7.1.1.2;12.1.2 Die Skelett-Skizzen;240
7.1.1.3;12.1.3 Bezeichner in 3D;241
7.1.1.4;12.1.4 Die erste Erhebung;244
7.1.2;12.2 Das Modell an sich;247
7.2;13 Negatives denken, Positives bauen;252
7.2.1;13.1 Am Sch(n)eideweg: Freie Sicht aufs Unsichtbare;253
7.2.2;13.2 Die Basis des Nichts;254
7.2.3;13.3 Die Innenseite der Schneckenlagerung;255
7.2.4;13.4 Die Dichtfläche;256
7.2.5;13.5 Die Ösen;257
7.2.6;13.6 Die Bohrung der Schneckenwelle;258
7.2.7;13.7 Der Aufsatz für den Druckausgleich;259
7.2.8;13.8 Ein guter Schnitt;260
7.2.9;13.9 Die Lagerbuchsen für das Schneckenrad;261
7.3;14 Bohren, feilen, Gewinde schneiden;264
7.3.1;14.1 Verrundungen;265
7.3.2;14.2 Bohrungen und Gewinde;269
7.3.2.1;14.2.1 Das Gewinde des Ölstopfens;269
7.3.2.2;14.2.2 Die Durchgangsbohrungen;270
7.3.2.3;14.2.3 Die Gewinde im Unterteil;271
7.3.2.4;14.2.4 Die Gewindebohrung für Schauglas und Ablassschraube;272
7.3.2.5;14.2.5 Die Gewinde für die Lagerdeckel;273
7.3.2.6;14.2.6 Top-Down, Late Change;274
7.3.2.7;14.2.7 Die Durchgangsbohrungen im Fuß;275
7.4;15 Alles zusammen?;278
7.4.1;15.1 Die Einkaufsliste;279
7.4.2;15.2 Die Beseitigung von Freiheitsgraden;279
7.4.3;15.3 Eine späte Änderung;283
7.4.4;15.4 Das Rezept: Baueinheiten;286
7.4.4.1;15.4.1 Bauteilbearbeitung im Baugruppenkontext;286
7.4.4.2;15.4.2 Skizzenbearbeitung im Baugruppenkontext;286
7.4.4.3;15.4.3 Die Unterbaugruppe des Schneckenrades;288
7.4.4.4;15.4.4 Definieren der Getriebe-Übersetzung;291
7.4.4.5;15.4.5 Bauteile im Baugruppenkontext erstellen;291
7.4.4.6;15.4.6 Materialeigenschaften definieren;295
7.4.4.7;15.4.7 Letzte Fasen;299
7.4.4.8;15.4.8 Die Verschraubungen;300
7.4.4.9;15.4.9 Baugruppen im Baugruppenkontext erstellen;303
7.4.5;15.5 Ein harter Kampf;305
8;Programmatischer Epilog;306
8.1;Installation und Aktivierung;306
8.2;Kompas-3D von Hand einrichten;309
8.3;Anwenderprofile;313
8.4;3DConnexion und die Hauptansichten;314
9;Stichwortverzeichnis;318
10;Unbenannt;1

Leseproben

(S. 41-42)



Glauben Sie’s oder glauben Sie’s nicht: Abgesehen vom Freiflächenmodellieren beruht jedes noch so komplizierte 3D-Modell auf einem simplen Grundkörper, der Basis. Mit ihr eng verbunden ist die Skizze. Zeichnen ist demnach nicht nur die Grundlage des CAD, sondern auch des MCAD – unter verschärften Bedingungen zwar, aber auch mit ganz anderen Mitteln.

Nach der Vorschau auf künftige Ereignisse möchte ich Ihr Augenmerk nun auf die Details lenken. Die Skizze ist die Grundlage des 3D-Modellierens, das haben Sie gesehen. Doch Skizze und Körper gehören zusammen. Deshalb studieren wir in diesem und den folgenden drei Kapiteln die Grundlagen des Skizzierens zusammen mit den Grundlagen des Modellierens.

Die einfachsten Körper, die wir kennen, sind Quader, Zylinder, Pyramide, Kegel, Kugel und Torus. Sie werden als Primitive bezeichnet, denn mit ihnen können Sie den Großteil aller Volumenkörper-Modelle aufbauen. Demgegenüber stehen die vier Grundmethoden der Modellierung: Extrusion, Rotation, Pfadaustragung und Ausformung. Als grobe Richtschnur können Sie die passende Methode für Ihr Bauteil wie folgt ermitteln:

- Die Extrusion wenden Sie auf alle orthogonalen Spat- und prismatischen Körper an, also Quader, Zylinder, Profile wie etwa T-Träger und alle Bauteile, die einen konstanten Querschnitt über eine geradlinige Strecke aufweisen, die senkrecht auf diesem Querschnitt steht. Wie die Zahnpasta, die aus der Tube kommt.

- Mit der Rotation modellieren Sie rotationssymmetrische Bauteile, also Wellen, Zylinder, Ellipsoide wie die Kugel sowie den Torus. Dabei können die Bauteile entlang der Rotationsachse beliebig wechselnde Querschnitte aufweisen.

- Die Pfadaustragung oder Pfadextrusion nutzen Sie, um einen konstanten Querschnitt über eine beliebig geneigte und gekrümmte Bahn zu extrudieren. Dies trifft auf nicht orthogonale Spate zu, aber auch auf Kabel, Rohre und Schläuche, auf Gewinde, bestimmte Verzahnungen und Querschnitte, die ein Objekt umlaufen, z. B. die Gummidichtung einer Autotür. Auch den Torus kann man so verstehen.

- Die Ausformung kommt zur Not ganz ohne Pfad aus. Sie kann allein durch die Form mindestens zweier beliebig geneigter Querschnitte definiert werden, denn letztere bestimmen zugleich den Verlauf der Erhebung. Sie kann auf die Primitive Kegel und Pyramide angewandt werden. Diese allgemeinste aller Modelliermethoden ist zugleich die am schwierigsten zu handhabende. Doch fangen wir wie versprochen mit dem Skizzieren an.