Table Of ContentRonald List
CATIAV5- GrundkursfurMaschinenbauer
Maschinenelemente
und Konstruktion
Pro/ENGINEER Wildfire 3.0 fUr Einsteiger - kurz und bundlg
von S. Clement und K. Kitteljherausgegeben von S.Vajna
Pro/ENGINEER Wildfire 3.0 fUr Fortgeschrittene - kurz und bundig
von S. Clement und K. Kitteljherausgegeben von S.Vajna
Leichtbau-Konstruktion
von B. Klein
FEM
von B. Klein
UNIGRAPHICS NX5 - kurz und bundlg
von G. Klettejherausgegeben von S.Vajna
Pro/ENGINEER-Praktikum
herausgegeben von P. Kohler
Konstruieren, Gestalten, Entwerfen
von U. Kurz, H. Hintzen und H. Laufenberg
Technisches Zeichnen
von S. Labisch und C. Weber
CATIAV5 - kurz und bundlg
von R. Ledderbogenjherausgegeben von S.Vajna
Lehrwerk Roloff/Matek Maschinenelemente
H. WitteI, D. Muhs, D.Jannasch und J. VoBiek
Solid Edge- kurz und bundlg
von M. Schabackerjherausgegeben von S.Vajna
Entwickeln, Konstruieren, Berechnen
von H. Theumert und B. Fleischer
www.viewegteubner.de ----'
Ronald List
CAliA V5
Grundkurs fur
Masch inen ba uer
Bauteil- und Baugruppenkonstruktion,
Zeichnungsableitung
4., aktualisierte und erweiterte Auflage
Mit 565 Abbildungen
Unter Mitarbeit von Michael Sternberg
STUDIUM
I I
VIEWEG+
TEUBNER
Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek
DieDeutsche Nationalbibliothekverzeichnet diese Publikation inder
Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind imInternet Ober
<http://dnb.d-nb.de>abrufbar.
1. AuflageJanuar2005
2.,verbesserteund erweiterte AuflageJuni2006
3.,verbesserteund erweiterte AuflageJuni2007
4., aktualisierte underweiterte Auflage 2009
Aile Rechtevorbehalten
© Vieweg+Teubner IGWVFachverlageGmbH,Wiesbaden 2009
Lektorat: ThomasZipsner I ImkeZander
Vieweg+Teubnerist Teilder Fachverlagsgruppe Springer Science+Business Media.
www.viewegteubner.de
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berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im
Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung alsfrei zubetrachten waren und daher
vonjedermann benutzt werden dOrften.
Umschlaggestaltung: KOnkelLopka Medienentwicklung, Heidelberg
Technische Redaktion: Stefan Kreickenbaum, Wiesbaden
Druck und buchbinderischeVerarbeitung: MercedesDruck, Berlin
Gedruckt auf saurefreiern und chlorfrei gebleichtem Papier.
Printed inGermany
ISBN978-3-8348-0600-0
v
Vorwort
Das vorliegende Buch wurde von mir aus dem Bedurfnis heraus verfasst, Studierenden des
Maschinenbaus und Praktikem den Einstieg in das Konstruieren mit CATIA V5 weitgehendst
im Selbststudium durch eigenes Tun zu ermoglichen, Vorkenntnisse sind nicht erforderlich.
Wer aber schon tiberein Basiswissen in CATIA V5 verfugt, kann z. B. auch mit den Ubungen
inKapitel 9beginnen.
Die Erfahrung hat bewiesen, es modelliert sich leichter bei einem Grundverstandnis fur die
Konstruktionssystematik. 1mKapitel 2habe ich deshalb eine Einfuhrung in denKonstruktions
prozess vorangestellt und einfach anwendbare Konstruktionsprinzipien erlautert, Prinzipkon
struktionen konnen bereits der Ausgangspunkt der Modellierung sein. Die dazu benotigten
Darstellungssymbolewurden vonmirzusammengefasstund zur Anwendungempfohlen. In den
Konstruktionsubungen wird aufdie Ausflihrungen dieses Kapitels Bezug genommen. Auch in
allen anderen Kapiteln habe ich versucht, den praktischen Bezug zur Maschinenbaukonstrukti
onherzustellen.
Eine kurze EinfuhrunginCATIA V5 enthalt Kapitel3. Der Umgang mit Dateienin CATIA V5
wird imKapitel 4beschrieben.
Grundlagen der Bauteilkonstruktionwerden in Kapitel 5 vermittelt, die in Kapitel 8fur Norm
teile und inKapitel 9fillGuss- und SchweiJ3teilesowie Schraubenfedemausgebautwerden.
Kapitel 6 beschaftigt sich mit dem Zusammenbau der in Kapitel 5 modellierten Bauteile zu
einer Baugruppe. In Kapitel 10werden Methoden der Baugruppenkonstruktion an komplexen
Beispielenaus demVorrichtungsbau, derAntriebstechnikund demApparatebauvermittelt.
Der Zeichnungsableitung aus den Modellen und der ausfuhrlich beschriebenen normgerechten
Zeichnungsaufbereitung ist Kapitel 7 gewidmet. Die Bedeutung der Zeichnungsschnitte fur
Baugruppenwird auchandenBeispieleninKapitel 10veranschaulicht.
Einen Einstieg in das Konstruieren von Baugruppen mit Abhangigkeiten der Bauteile enthalt
Kapiteili.
DenAnalysefunktionenfurBauteile und Baugruppenhabe ichgesonderteKapitel zugeordnet.
Das Einarbeiten in CATIA V5 erfolgt im Wesentlichenan sorgfaltig ausgewahlten Ubungsbei
spielen. Die Modellierung der Bauteile und Baugruppen wird ausfuhrlich beschrieben und ist
mit vielen didaktischen Hinweisen versehen. AIle wichtigen Zwischenstufen der Modellierung
sind in Bildem festgehalten. Die Bilddarstellung erfolgt in Grautonen. Die Abbildungen der
Modelle sowie der CATIA-Skizzenwurden von mir so aufbereitet, dass imVergleichzur farb
lichen Darstellung keine Informationsverluste entstehen. Die Unterlagen sind weitgehend er
probt.
Erfahrungswerte zur Zeitdauer der Ubungen wurden unter Anwenderhinweise am Schluss des
Buches angefugt.
1mZuge der Weiterentwicklung von CATIA V5 bleibt es nicht aus, dass einige Funktionen
umgruppiert, neue Funktionenhinzugefugtund Fenster neugestaltetwerden. Trotz groJ3erSorg
falt konnen infolgedessen bei der hohen Detaillierung der Modellierungsbeschreibungen Un
stimmigkeitennicht ausgeschlossenwerden. InjedemFall iststetsdieFunktionalitatder alteren
VI
Version in der neuen enthalten. Dadurch bleiben auch die CAD-spezifischen Aussagen in die
semBuchtibereinen langerenZeitraum aktuell.
Mein Dank gilt allen Fachkollegen fur ihre Hilfe und kritischen Hinweise, besonders aber
Herrn Stein, dessen System- und Modellierungserfahrungen aus der Zusammenarbeit bis zur
Version 5.9 in viele der Ubungen mit eingeflossen sind, Herrn Professor Vogel, der mich bei
der Auswahl von maschinenbautypischen Beispielen unterstutzt hat, Herrn Zipsner vom Vie
weg Verlag fllrdie freundliche und sachkundige Zusammenarbeit sowie fur die gewissenhafte
Lektorierung, dem Verlag fur die Moglichkeit, die Inhalte zu veroffentlichen und fur die gute
Ausstattung des Buches. Das Kapitel 7 (Zeichnungsableitungen) wurde unter Mitwirkung von
Prof.Dr.Sternberggestaltet.
Mein besonderer Dank gilt auch allen Studierenden, die Fehler und Unverstandliches aus den
Ubungsanleitungen herausgefiltert und mit Rat und Tat zur Gestaltung der Ubungen beigetra
genhaben.
Stuttgart, imApril2006
Zur 4.Autlage
Fur die aus Fachkreisen zahlreich zugegangenen Buchbewertungen mochte ich mich herzlich
bedanken. Die Zustimmung zum Buch hat mich erfreut. Viele Anregungen habe ich beruck
sichtigen konnen, ohne den Charakter des Buches als CAD-Ubungsbuchmit integriertem kon
struktionsmethodischenVorgehen zu verandern.
Nach demdie3.Auflage ohneAnderungen nachgedrucktwerden musste, urndenBedarfabde
cken zu konnen, wurde jetzt in der 4. Auflage eine komplette Uberarbeitung aufdie CATIA
Version R18 vorgenommen. Neben inhaltlichen Verbesserungen wurden dieKapitel 9.3 Guss
konstruktionen und 9.5 Schraubenfedern erganzt. Das Kapitel 10 Baugruppenkonstruktionen
wurde vonProf.Dr.Sternberg urndie Skelettmodellierungerweitert.
Zum Beschleunigen von Ubungen stehen wieder ausgewahlte CAD-Modellezum Download
unter der Internetadresse www.viewegteubner.de/onlineplus zur Verfugung (siehe dazu unter
Anwenderhinweise aufSeite 341). Die Madelle sind so gewahlt, dass sie das didaktische Kon
zept, sich durch eigenes Uben Grundkenntnisse in CATIA V5 anzueignen, nicht gefahrden.
Bereitgestellt werden Dateien fur die Baugruppen Spann- und Abziehvorrichtung, Einspan
nung, Topfgetriebe sowie Teiledateien wie Federn und Lagerbock. Insbesondere durfte das
Bereitstellen von Einzelteilen fur das Topfgetriebe diese komplexe Ubung fur den Anwender
nochattraktiver machen.
Stuttgart, imSeptember2008 Ronald List
Wenn SiemireineNachricht zumBuchubermitteln wollen, konnen Siedasunter derAdresse
[email protected] tun.
Inhaltsverzeichnis VII
Inhaltsverzeichnis
1 Zielsetzung .
2 Konstruktionssystematische Grundlagen... 3
2.1 DerKonstruktionsprozess imOberblick............ ...... ... 3
2.2 Aufgabenphase... 5
2.3 Konzeptphase.............................................................. 8
2.4 Gestaltungsphase.............................................................. 15
2.5 Ausarbeitungsphase............... 19
2.6 AllgemeineKonstruktionsprinzipien. ..... 20
2.7 ReihenfolgebeimGestalteneinerBaugruppe............................... 25
2.8 Zusammenfassung... .. 32
3 Einfiihrungin CATIA V5... 33
3.1 Allgemeines...................................................................... 33
3.2 Leistungsumfang................................................................ 33
3.3 UmgangmitCATIAV5 35
3.3.1 Bildschirmaufbau..................................................... 35
3.3.2 StartenvonCATIA............ 36
3.3.3 Cursor....................................................................... 36
3.3.4 OperationenmitMaus-undFunktionstasten....................... 36
3.3.5 StandardfunktionendesDauermeniis...................................... 37
3.3.6 Online-Hilfe................................................................... 38
3.3.7 Voreinstellungen..................... 39
4 UmgangmitDateien in CATIA V5............................................. 41
4.1 Allgemeines... ...... ...... 41
4.2 Dateifunktionen... ... 43
5 Bauteilkonstruktion................................................................... 47
5.1 Grundlagen....................................................................... 47
5.2 Skizzenerstellung........................................... 47
5.3 Teileerstellung................................................................. 52
5.4 VerwendeteSymbolikundEinfiihrungsbeispiel............................ 56
5.4.1 Symbolik................................................ 56
5.4.2 Einfiihrungsbeispiel.......................................................... 56
5.5 Teilekonstruktionen........................................ 62
5.5.1 SystematisierungundAuswahiderBeispiele........................ 62
5.5.2 PrismatischeundscheibenformigeTeile.. 63
5.5.3 RotationssymmetrischeTeile.................................... 78
5.5.4 MittelsboolescherOperationenerzeugteTeile....................... 88
5.5.5 MittelseinerFiihrungskurveerzeugteTeile........................ 98
5.5.6 Aus ID-Geometrie erzeugteKorperundTeile 100
5.5.7 ObergangsteileundSchalen 103
5.6 MaterialzuweisungundAnalysefunktionenfur Bauteile 111
5.6.1 Materialzuordnenunddarstellen 111
5.6.2 Bauteiigeometrieausmessen 112
VIII
5.6.3 Tragheitseigenschaftenerrnitteln 113
5.6.4 Gewinde,AuszugsschragenundKriirnmungenana1ysieren 114
5.6.5 Skizzenanalysen 114
5.7 NeuordnendesStrukturbaumesfur Bauteile 115
5.8 ForrnelnundTabelleninBauteilkonstruktionen 116
5.9 PowerCopy 120
6 Zusammenbau vonBauteilenzuBaugruppen 123
6.1 Grund1agenderBaugruppenkonstruktion 123
6.2 WichtigeFunktionenimZusammenbau 125
6.3 ZusammenbauderBaugruppeSpannvorrichtung 126
5.3.1 Vorgehensweise 126
5.3.2 ErstellenderMontagebaugruppen 129
5.3.3 ErstellenderUnterbaugruppen 136
5.3.4 ErstellenderOberbaugruppe 141
5.3.5 Konstruktionskritik 142
6.4 AnderungenanEinzeltei1eninderBaugruppenumgebung 145
6.5 OptischansprechendeDarstellungderBaugruppe 146
6.6 KinematiksimulationeinesMechanismusimAssemblyDesign 147
7 Zeichnungsableitungen 149
7.1 Grundlagen........................................................................ 149
7.2 Hauptfunktionen 151
7.3 Einze1teilzeichnungenerstellen................................... ..... 152
7.3.1 Zeichnungsblattzuweisen 153
7.3.2 Ansichtenerstellen 154
7.3.3 BemaBungenhinzufugen 158
7.3.4 MaBtoleranzenhinzufugen 163
7.3.5 Forrn-undLagetoleranzenhinzufugen 164
7.3.6 Zeichnungsrahmeneinfugen 165
7.3.7 TexteundTabelleneinfugen 166
7.3.8 Oberflachenangabeneinfugen 167
7.3.9 Bezugslinienerstellen 168
7.3.10 SchweiBsymboleeinfugen 169
7.3.11 ErganzendeFunktionenderZeichnungsaufbereitung 170
7.4 Baugruppenzeichnungenerstellen 179
7.5 DIN-StandardeinstellungenfurZeichnungeninCATIA 188
8 Verwenden und Konstruieren von Normteilen 189
8.1 Grundlagen 189
8.2 BenutzensystemeigenerKataloge 190
8.3 BenutzensystemfremderKataloge 191
8.4 KonstruierenvonNorrnteilen............... .... .................... 191
9 Systematische, objektorientierteTeilekonstruktion 195
9.1 Grundlagen 195
9.2 Referenzelemente 197
9.3 Gusskonstruktionen 202
9.4 SchweiBkonstruktionen 221
9.5 Schraubenfedem 228
Inhaltsverzeichnis IX
10 Baugruppenkonstruktion 237
10.1 GrundlegendeGesichtspunkte undallgemeineEmpfehlungen 237
10.2 KonstruktioneinerAbziehvorrichtung 242
10.2.1 Aufgabenstellung 242
10.2.2 Konstruktionssystematische Vorgehensweise 246
10.2.3 ErstellenderAnschlussbaugruppen 247
10.2.4 Grobgestaltung 249
10.2.5 Feingestaltung 253
10.2.6 AbleitendesZeichnungssatzes 255
10.3 KonstruktionvonGehausen 261
10.3.1 Grundlagen 261
10.3.2 Grundfunktionen fur dieGehausegestaltung 265
10.3.3 KonstruktionvonGetriebegehausen inSchalenbauweise 267
10.4 KonstruktioneinesZahnradgetriebes miteinemTopfgehause 278
10.4.1 Grundlagen 278
10.4.2 Aufgabenstellung 279
10.4.3 ErstellendesRadsatzes 280
10.4.4 ErstellendesGehauses 282
10.4.5 Explosionsdarstellungen 287
10.4.6. InteraktiveGestaltungderLagerstellen 288
10.4.7 Zeichnungsschnitt undSchwachstellenanalyse 296
10.4.8 Feingestaltung 298
10.5 KonstruktioneinesSicherheitsventils 299
10.5.1 ZieleundAufgabenstellung 299
10.5.2 GestaltendesVentilgehauses 300
10.5.3 GestaltenderVentileinbauten 305
10.6 Analysefunktionen furBaugruppen 307
10.6.1 Strukturanalysen 307
10.6.2 Masseund Schwerpunkteiner Baugruppe 309
10.6.3 Schnittanalysen 309
10.6.4 Kollisionsanalysen 311
10.6.5 AnalysederBaugruppenbedingungen 313
10.6.6 Anmerkungen am3D-Modell 314
10.7 Skelettmodellierung inBaugruppen 315
11 Konstruieren von Baugruppen mit Abhangigkeitender Teile 321
11.1 Grundlagen..................................................................... 321
11.2 EinfugenmitVerknupfungen 322
11.3 Konstruieren tiberExterne Verweise 325
11.4 KonstruierenmitBaugruppenkomponenten 333
11.5 Auswertung derArbeitsweisen 339
Anwenderhinweise 340
Anhang 341
Literaturverzeichnis 345
Sachwortverzeichnis 346
x
Verzeichnis der Ubungen
Abziehvorrichtung 242 Profilansch1uss 100
Auflagebo1zen 78 Referenze1emente 197
Aufmaf 218 Rotationstei1e 102
Aufuahmebo1zen . 79 Scha1ene1ement 265
Auszugsschrage 218 Schalengehause 267
Baugruppenkomponenten 333 Scheibe 81
Behalter 103 Schenke1feder 234
Betatigungshebel 91 Schraubenfeder 230
Bo1zen 86 SchweiJ3konstruktion 222
Bundbo1zen 85 Sechskantmuttem 96
Distanzp1atte 64 Sicherheitsventi1 299
Druckbo1zen 86 Sicherungsring 76
Druckfeder 226 Ske1ettmodellierung 318
Druckscheibe 86 Spannhebe1 93
Druckschraube 82 Spannvorrichtung 126
Einfugenmit Verknupfung 322 Sprengring 98
Einfuhrungsbeispie1 56 Topfgehause 278
Exp1osionsdarstellung 287 T-Sruck 89
ExtemeVerweise 325 Venti1 299
Fedem 230 Walzlager 192
Forme1n 116 Werkstuck 77
Gewindebo1zen 85 Winke1e1emente 199
Grundp1atte 68 Zahnradgetriebe 278
Gusshebe1 204 ZeichnungAufuahmebo1zen 176
Hebel 75 -,Einspannung 180
Kinematiksimu1ation 147 -,Gewindebo1zen 178
Kompass 287 -,Grundp1atte 156
Konstruktionstabelle 118 -,Lasche 174
Kugellager 192 -,SchweiJ3tei1 185
Lagerbock 209 -,Wellen1agerung 186
Lasche 76 Zusammenbau 123
Laufrad 222 Zy1inderschrauben 87
PowerCopy 120 Zylinderstift 85
Pratze 74
