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Über dieses Buch

In diesem Lehrbuch finden Sie ein erprobtes Lehr- und Übungsprogramm für eine CAD-Grundausbildung für Maschinenbauer in CATIA V5. Um den praktischen Bezug zur Maschinenbaukonstruktion herzustellen, wird eine neu gestaltete kurze Einführung in den Konstruktionsprozess vorangestellt. Die Modellierung von Bauteilen und komplexen Baugruppen sowie die Zeichnungsableitung und -aufbereitung werden detailliert und einfach nachvollziehbar dargestellt. Auf eine verständliche, methodisch zweckmäßige Vorgehensweise wird besonderer Wert gelegt. Das Buch ist auch bestens für ein effektives Selbststudium geeignet. Ein umfangreiches Register (teilweise auch in Englisch) erleichtert das Nachschlagen. Ausgewählte 3D-Modelle lassen sich auf der Verlagsseite herunterladen.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Zielsetzung

Zusammenfassung
Das Buch vermittelt einen Einstieg in das Konstruieren mit CATIA V5. Es richtet sich besonders an Studierende der Fachrichtung Maschinenbau und artverwandter Fachrichtungen in denen CATIA V5 als CAD-System verwendet wird. Es ermöglicht aber auch allen Umsteigern von anderen CAD-Systemen eine schnelle Einarbeitung in CATIA V5. Praktikern kann es ebenfalls eine wertvolle Hilfe sein. Die Ausführungen sind so abgefasst, dass sich der Studierende oder der Umsteiger die Inhalte im Selbststudium aneignen kann.
CATIA V5 lässt sich nur durch eigenes Üben erlernen! Deshalb sind in diesem Buch zahlreiche sorgsam ausgewählte Übungsbeispiele enthalten. Beim Nachvollzug dieser Übungen entstehen für den Anfänger die gewünschten Lerneffekte.
Ronald List

2. Konstruktionssystematische Grundlagen

Zusammenfassung
Erfolg stellt sich beim Konstruieren vor allen Dingen durch die Fachkompetenz und die Kreativität des Konstrukteurs ein. Das Anwenden konstruktionssystematischer Arbeitsmethoden und das Beherrschen des Umgangs mit dem CAD-System unterstützen dabei. Im Folgenden soll ein Überblick über konstruktionssystematische Grundlagen gegeben werden, die das Verständnis für die gewählten Übungsbeispiele der CAD-Ausbildung erhöhen und dort auch angewendet werden.
Ronald List

3. Einführung in CATIA V5

Zusammenfassung
CATIA V5 ist ein integriertes Programmsystem aus CAD- (Computer Aided Design), CAE- (Computer Aided Engineering) und CAM- (Computer Aided Manufacturing) Anwendungen für die digitale Produkterstellung, -simulation und -verwaltung. Mit dem CAD-System von CATIA V5 kann Geometrie erzeugt und analysiert werden. Die mit den CAD-Modulen erzeugten Daten lassen sich mit den CAE- und CAM-Modulen weiter bearbeiten. Hauptanwender von CATIA V5 sind die Luft- und Raumfahrtindustrie, der Fahrzeugbau, der Schiffbau und in zunehmendem Maße der Maschinenbau. Speziell unter dem Gesichtspunkt, Studierenden und Ingenieuren des Maschinenbaus die Einarbeitung in die grundlegenden CAD-Module von CATIA V5 so leicht und verständlich wie möglich zu machen, wurde dieses Buch geschrieben.
In diesem Grundkurs werden behandelt:
Teilekonstruktion (Part Design), Skizzierer (Sketcher), Zusammenbau (Assembly Design), Zeichnungserstellung (Drafting), Drahtmodell und Flächen (Wireframe und Surface Design)
Ronald List

4. Umgang mit Dateien in CATIA V5

Zusammenfassung
Das Management von CATIA-Dokumenten ist deutlich anspruchsvoller als vergleichbare Operationen mit anderen Dateien wie z. B. die der Textverarbeitung und Tabellenkalkulation. Dies ist durch den relationalen, objektorientierten Programmaufbau von CATIA bedingt.
In einem Projekt entstehen vielfältige Verknüpfungen als programminterne Links innerhalb eines Teiles, zwischen verschiedenen Teilen in einer Baugruppe und zwischen verschiedenen CATIA-Dokumenttypen (*.Produkt, *.Part, *.Drawing, ...) sowie zwischen CATIA-Dokumenten und externen Dateien als programmexterne Links mit z. B. Excel-Dateien zur Variantenkonstruktion und Text-Dateien zur Definition von Standards.
Alle Dateifunktionen werden erläutert.
Ronald List

5. Bauteilkonstruktion

Zusammenfassung
Die Bauteile (Parts) sind die kleinsten geschlossenen Bausteine einer Konstruktion. Sie werden in der Teilekonstruktion (Part Design) als Volumenmodell erzeugt und in einer Bauteildatei vom Typ bauteilname.CATPart abgelegt.
Das Volumenmodell eines Bauteils enthält alle notwendigen Geometriedaten der Konstruktionselemente (wie Punkte, Linien, Bögen usw.) und außerdem die vom Konstrukteur formulierten Zusammenhänge zwischen den Konstruktionselementen in Form von geometrischen Bedingungen (wie kongruent, konzentrisch, rechtwinklig usw.). Ein Volumenmodell eines Bauteiles besteht meistens aus mehreren Volumenkörpern.
Die Teilekonstruktion wird exemplarisch an den Bauteilen einer Spannvorrichtung detailliert erläutert. Analysefunktionen für Bauteile ergänzen das Kapitel.
Ronald List

6. Zusammenbau von Bauteilen

Zusammenfassung
In der Baugruppenkonstruktion (Assembly Design, Zusammenbau) lassen sich die Bauteile (Parts) nach funktionellen Gesichtspunkten zu einer Baugruppe (Produkt) zusammenbauen.
Funktionell zusammenhängende Bauteile können zu Montagegruppen zusammengefasst werden. Montagegruppen bilden mit weiteren Bauteilen eine Unterbaugruppe. Mehrere Unterbaugruppen bilden Ober- oder Hauptgruppen. Es entsteht dadurch eine Hierarchie von Bauteilen und Baugruppen.
In diesem Kapitel werden die in Kapitel 5 modellierten Bauteile zu einer Baugruppe zusammengesetzt. Alle Funktionen des Zusammenbaus werden erläutert.
Ronald List

7. Zeichnungsableitungen

Zusammenfassung
Für den Datenaustausch zwischen Konstruktionsbüro und Werkstatt ist es immer noch notwendig, die Datensätze „schwarz auf weiß“ vorliegen zu haben. Nicht alle für die Fertigung wichtigen Informationen wie z. B. Angaben zur Oberfläche und Wärmebehandlung, verschiedene Toleranzen und Texte lassen sich im 3D-Modell hinterlegen. Diese Angaben müssen den Zeichnungen hinzugefügt werden. Somit bildet die Zeichnung noch eine wichtige Schnittstelle zwischen Konstruktion und Fertigung.
Für die Darstellung der Bauteile und Baugruppen in Zeichnungen existiert für den Maschinenbau ein in 100 Jahren gewachsenes, bewährtes Regelwerk, das sich in der Ausbildung und in der Praxis nicht so schnell verdrängen lässt.
Alle Funktionen der Zeichnungsableitung und Zeichnungsaufbereitung werden beschrieben.
Ronald List

8. Verwenden und Konstruieren von Normteilen

Zusammenfassung
Durch Normung werden Gegenstände und Vorschriften planmäßig zum Nutzen der Allgemeinheit vereinheitlicht. Zu unterscheiden sind internationale (ISO), europäische (EN) sowie deutsche Normen (DIN) als Vertreter der nationalen Normen und firmenspezifische Werknormen.
Genormte Maschinenelemente, kurz Normteile genannt, sind konstruktive Bestlösungen. Als Kaufteile führt ihre Verwendung zu Einsparungen in Konstruktion und Fertigung.
Normteile und Normalien werden im CAD-System in Katalogen zur Verfügung gestellt. Da Normteile wie Schrauben, Muttern, Bolzen, Stifte usw. vom Anwender nicht selbst hergestellt sondern einbaufertig bezogen werden, ist die Darstellung im CAD-System im Wesentlichen auf die genormten Anschlussbedingungen beschränkt. Herstellerspezifische Unterschiede der Normteile dürfen keine funktionellen Auswirkungen haben. Ein Kugellager wird beispielhaft als Normteil konstruiert.
Ronald List

9. Systematische, objektorientierte Teilekonstruktion

Zusammenfassung
Ein wesentliches Ziel der Teilekonstruktionen mit CATIA V5 ist es, die Bauteile änderungsfreundlich zu gestalten. Dazu ist konstruktionssystematisches Vorgehen erforderlich.
Bei systematisch-objektorientiertem Aufbau der Modelle genügt es, einen Repräsentanten einer Reihe ähnlicher Bauteile zu modellieren. Zweckmäßig wird dazu ein Modell mit den mittleren Abmessungen entwickelt, aus dem eine Baureihe nur durch Änderungen der Hauptmaße erzeugt werden kann. Voraussetzung dafür ist; dass die Geometrieelemente überwiegend durch geometrische Bedingungen wie Rechtwinkligkeit, Konzentrizität, Parallelität, Tangentenstetigkeit usw. verbunden werden.
Diese Arbeitsweise wird an Guss- und Schweißkonstruktionen wie Hebeln; Lagerböcken und Laufrädern und an verschiedenartigen Schraubenfedern sowie an räumlich gekrümmten Körpern wie Behältern, Luftschächten, Pfeilspitzen, Surfbrettern und Kranhaken demonstriert.
Es entstehen dehnbare, gegenüber Maßänderungen weitgehend stabile Konstruktionen. Der Konstruktionsaufwand kann dadurch erheblich gesenkt werden.
Ronald List

10. Baugruppenkonstruktion

Zusammenfassung
Die Baugruppenkonstruktion wird detailliert an einer Abziehvorrichtung, an Getriebegehäusen und an einem Zahnradgetriebe beschrieben. Analysefunktionen für Baugruppen ergänzen das Kapitel.
Ronald List

11. Konstruieren von Baugruppen mit Abhängigkeiten der Teile

Zusammenfassung
Werden die Bauteile einer Baugruppe voneinander unabhängig modelliert, so müssen die Auswirkungen von Änderungen in einem Teil anschließend im benachbarten Teil unter Kontrolle des Konstrukteurs nachvollzogen werden.
Werden dagegen Bauteile oder Elemente eines Bauteiles innerhalb einer Baugruppe von einem anderen Bauteil abhängig konstruiert, so führen Änderungen im Ursprungsteil automatisch unter Kontrolle des CAD-Systems zur Anpassung im abhängigen Bauteil. Anpassungsfehler sind dadurch vermeidbar. Nachteilig dagegen ist, dass abhängig konstruierte Bauteile in der Regel nicht in anderen Baugruppen verwendet werden können.
Verschiedene Arbeitsweisen werden an Getriebegehäusen dargestellt.
Anwenderhinweise zum Download von Modellen und zum Zeitaufwand für die Übungen ergänzen das Kapitel.
Ronald List

Backmatter

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