Part-Design

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Methodische Hinweise zu Part Design

Inhaltsverzeichnis

Allgemeines

Es empfiehlt sich, die Geometrie eines Bauteils gedanklich in einzelne, logisch zusammenhängende Teilbereiche aufzuteilen, z.B. Aussenseite, Innenseite (Abzugs-Geometrie), Schiebergeometrie, Taschen, Verrippung, Schlauchstutzen, Anschraubaugen usw.

Geometrie komplett

Tipp: Für diese funktionell zusammengehörigen Bereiche (Anschraubaugen, Schlauchstutzen, Flansche, Aufnahmen usw) wird jeweils ein Referenzpunkt und dann ein Axis-System erstellt, auf das sich alle zugehörigen Sketches beziehen werden. Mit einem solchen Axis-System können dann die logisch zusammengehörige Geometrien gemeinsam verschoben oder sogar gedreht werden, auch wenn diese in mehrere Bodies aufgeteilt sind, und an unterschiedlichen Stellen im Specification Tree eingebaut wurden (z.B. Aussen- und Innengeometrie eines Schlauchstutzens oder Flansches). Diese Referenzpunkte und Axis-Systems befinden sich daher in einem Geometrical Set ausserhalb des PartBodys, denn sie werden als Referenz für mehrere Bodies verwendet.

Verschiedene neue Startmodelle empfehlen die Verwendung von Body-Templates, in denen ein Gemeotrical Set bereits angelegt ist, und Skizzen vorhanden sind, die sich auf Planes darin beziehen. Doch es gibt einige Nachteile für Planes als Sketch-Support, siehe Sketcher. Die Abnahmekriterien (QChecker-Prüfprofile) erlauben jedoch in aller Regel die Verwendung von Axis-Systems als Sketch- Support, sodass diese Vorgehensweise dennoch möglich bleibt.

Geometrie komplett

Diese einzelnen Geometriebereiche werden jeweils in einem neuen, eigenen Body modelliert.

Standard-Vorgehensweise

  • Neuen Body erstellen (Menü Insert / Body oder Icon) (oder Template kopieren mit copy / paste)
  • Ggf Geometrical Set erstellen und in den Body verschieben (benötigte Wireframe- oder Surface Features darin erstellen)
  • Positioned Sketch erstellen, Ebene eines funktionell passenden Axis-Systems als Sketch-Support wählen
  • Sketchbasierendes Feature erstellen (bzw. Surface-basierendes Feature)
  • Body fertig detaillieren mit allen Drafts, dann alle Fillets
  • Body an geeigneter Stelle in den bestehenden PartBody einfügen ('Define In Work Object', Boolesche Operatoren).

Auf eine saubere Strukturierung achten. Dadurch wird die Übersichtlichkeit und die Flexibilität erhöht.

  • Jeder Body beginnt mit einem sketcher- oder flächenbasierenden Feature, somit gibt es dieses nur 1x in jedem Body
  • Weitere Geometrie (basierend auf neuen sketch- oder flächenbasierenden Features) in neue, untergeordnete Bodies anordnen.
  • Pro Body sollten nicht mehr als 20-25 Features enthalten sein
  • Wireframe- und Surface-Features, die im Body verwendet werden, sollten in einem eigenen Geometrical Set (Name z.B. 'LocalReferences') konstruiert werden, welches direkt am Anfang im jeweiligen Body steht.
  • Bodies mit sprechenden Namen versehen
  • Benennung der Booleschen Operationen gemäß der Body-Namen mitführen

Im PartBody sollten generell nur Boolesche Operationen (Add, Remove,..) auftreten, keine anderen Features (keine Sketch- oder Flächenbasierten Features, Fillets o.ä.).
Die Vorteile der obengenannten Empfehlungen sind:

  • übersichtliche Struktur
  • kurze Update-Zeiten, kleine Dateigröße
  • Drafts und Fillets sind wesentlich einfacher erstellbar

Geometrical Set an die erste Stelle in einem Body bringen

  • Mit 'Change Geoemtrical Set', Auswahl des Bodys gelangt das Geometrical Set in den Body, allerdings nach allen anderen Features.
  • Durch Reorder kann man dann das Geometrical Set an die erste Stelle im Body verschieben, allerdings nur indirekt: Es müssen dazu alle anderen Body-Features auf die Position nach dem Geometrical Set verschoben werden.

Nachträglich Features in einen eigenen Body bringen

  • Selektion aufeinanderfolgender Features (beginnend mit einem sketchbasierenden, positiven Feature), dann
  • diese in neuen Body einsetzen durch Kontextmenü 'Selected Objects' / 'Insert in New..'
    (der neue Body mit diesen Features wird mit Assemble an derselben Stelle eingebaut)
  • Assemble durch Add ersetzen mit Kontextmenü 'Assemble.x' / 'Change to Add'

Bodies

Die Reihenfolge der Features in jedem Body sollte möglichst so aussehen (jedes Element der Liste kann auch entfallen oder mehrfach auftreten):

  1. Sketch-basierte und Flächen-basierte Features
  2. Drafts
  3. Thickness
  4. Fillets, Chamfers
  5. Add oder Assembly (ggf. mehrfach) (Prinzip des Zusammenbauens)
  6. Fillets, Chamfers
  7. Remove (Prinzip des Schnitzens, alle Abzugskörper nacheinander abziehen)
  8. Intersect
  9. Fillets, Chamfers

Negative Bodies (mit einem Pocket, Groove oder Slot als erstem Feature) sollten vermieden werden, auch Stiffner (Rippe) wird nicht empfohlen

Statt Assemble sollte Add verwendet werden (bei negativen Bodies wird Assemble durch Remove ersetzt)

Intersection und Remove

Ein Intersection ist ebenso wie Remove ein Operator, der Geometrie entfernt. Übrig bleibt die Schnittmenge derjenigen Raumpunkte, die zu beiden Bodies gehört. Somit kann grundsätzlich jede Geometrie die durch ein Remove gebildet wird, auch durch Intersections konstruiert werden (allerdings mithilfe anderer Bodies), und umgekehrt.

Intersection
  • Wenn ein Body nur an einer Stelle eine Aussparung erhalten soll, bietet sich dafür ein Remove mit einem Body der Größe dieser Aussparung an.
  • Wenn allerdings ein Body an mehreren seiner Aussenseiten zu begrenzen ist, kann dies meist durch eine Intersection eines passenden Bodys leichter bewerkstelligt werden, als durch Removes von mehreren Bodies (für jede dieser Aussenseiten).

Anders als bei Remove können die beiden Operanden-Bodys der Intersection vertauscht werden, ohne das Ergebnis geometrisch zu verändern.

Übrigens: Bei einer Pocket mit geschlossener Kontur kann das integrierte Remove zu einer Intersection umfunktioniert werden, indem man den Button 'Reverse Side' selektiert (und entsprechend große Limits definiert).

Reorder

Für die Arbeit im Solid-Strukturbaum ist es nützlich zu wissen, welches Reorder möglich ist, ohne das Ergebnis geometrisch zu verändern. Mit diesen Kenntnissen kann die Reihenfolge der Operatoren optimiert werden, z.B. für eine einfachere Verrundung.

Vertauschbare Operatoren

Es gibt 2 Klassen von Operatoren/Features, deren Reihenfolge beliebig vertauschbar ist, wenn diese Features

  • unmittelbar aufeinander folgen (d.h. keine Features einer anderen Klasse dazwischen stehen)
  • nur Parents (Wireframe, Surfaces, Sketch-Supports usw) verwenden, die von außerhalb des Bodies stammen
  • keine Assoziativitäten zu Solid-Oberflächen besitzen (Up to Next, Up toLast, Up to Surface, Up to Plane oder Solid-Surfaces als Profile oder als Sketch-Support).

Dabei handelt es sich um die folgenden Klassen:

  1. Material aufbauende Operatoren/Features (miteinander vertauschbar):
    • Add
    • Assembe (bei positivem Body) (nicht verwenden..)
    • Pad
    • Shaft
    • Rib
    • Combine
    • Stiffner (nicht verwenden..)
    • Multi-Section-Solid
    • Thick Surface
    • Close Surface
  2. Material entfernende Operatoren/Features (miteinander vertauschbar):
    • Remove
    • Intersection
    • Assemble (bei negativem Body) (nicht verwenden..)
    • Pocket (nicht verwenden..)
    • Groove (nicht verwenden..)
    • Hole
    • Slot (nicht verwenden..)
    • Removed Multi-Section-Solid (nicht verwenden..)
    • Split (nur wenn Split-Element ausreichend groß ist)
  3. Sonstige Features (nicht unbedingt vertauschbar):
    • Union Trim
    • Remove Lump
    • Fillets
    • Chamfer
    • Draft
    • Shell
    • Thickness
    • Remove Face, Replaces Face
    • Transformations (Translate, Rotate, Symmetry, Axis-Axis, Mirror, Scale)
    • Pattern

Zusammenfassungen

Es können folgende Zusammenfassungen gemacht werden, ohne dass sich das Ergebnis geometrisch ändert:

  • Mehrere aufeinanderfolgende Adds oder Assemblys (positiver Bodies) können durch einen einzigen Add mit einem neuen Body ersetzt werden, der die Bodys der vorherigen Add-Operationen durch Adds zusammenfasst.
  • Mehrere aufeinanderfolgende Removes können durch einen einzigen Remove mit einem neuen Body ersetzt werden, der durch mehrere Adds die Bodys der vorherigen Removes zusammenfasst.
  • Mehrere aufeinanderfolgende Intersections können durch einen Intersection ersetzt werden, der durch mehrere Intersections die Bodies der vorherigen Intersections zusammenfasst.

Manchmal erlaubt CATIA das Reorder eines Booleschen Operators nicht in der gewünschten Weise. In diesem Fall hilft folgender Workaround: Den betreffenden Booleschen Operator löschen, und zwar ohne die Option 'Delete Exclusive Parents'. Dabei wird der zuvor verwendete Body als eigener Body in den Strukturbaum gestellt, und kann an geeigneter Stelle wieder mit einer neuen Boolschen Operation in den PartBody eingefügt werden.

Fillets

Die Fillets nach Möglichkeit in den einzelnen Bodies durchführen, also so tief wie möglich in der Baumstruktur. Das erhöht die Übersichtlichkeit, reduziert Datengröße und Updatezeiten und nicht zuletzt lassen sich so Verrundungen meist leichter erzeugen, da Problemecken vermieden werden.

Die Fillets folgen grundsätzlich nach den Drafts (Entformung), so früh wie möglich in der Specification-Struktur.

Die Reihenfolge der Verrundungen richtet sich nach der Größe, d. h. erst die großen dann die kleinen Radien erzeugen.

Optimierung bei problematischen Fillets:

  • Verkleinerung des Radius (wenn zulässig),
  • Begrenzung der Fillet-Flächen durch 'Edge(s) to keep'
  • Aufteilung der Kante in abschnittsweise Fillets mit 'Propagation: Minimal'
  • Anwendung von 'Variable Fillet',
  • Unterdrückung problematischer Kantenabschnitte durch 'Limiting Elements'
  • Restrukturierung der Bodies, sodass andere Kanten bzw. Kanten in anderer Reihenfolge entstehen und daher anders verrundet werden können.

Geometrical Sets

Für Hilfs- und Flächenelemente neue Geometrical Sets (Geöffnete Körper) mit sprechenden Namen erzeugen.

Werden Draht- oder Flächenelemente zum Aufbau der Solidgeometrie eines Bodies benötigt bzw. von Body-Boundaries oder Faces extrahiert, wird das jeweilige Geometrical Set in dem jeweiligen Solid-Body erzeugt. Dadurch wird auch beim Kopieren des Bodies die referenzierte Geometrie ohne Probleme mitgenommen (analog zu Sketches).

Darauf achten, dass immer der korrekte Bodies (Körper) als Define in Work Object aktiviert ist, damit sich z. B. die Sketches im richtigen Body bzw. Referenzelemente und Flächen im richtigen Geometrical Set befinden.

Siehe auch

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