Michael Schabacker | Sándor Vajna (Hrsg.) SolidWorks – kurz und bündig Michael Schabacker SolidWorks – kurz und bündig Grundlagen für Einsteiger 2., aktualisierte Auflage Herausgegeben von Sándor Vajna STUDIUM Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über <http://dnb.d-nb.de> abrufbar. 1. Auflage 2009 2., aktualisierte Auflage 2011 Alle Rechte vorbehalten © Vieweg+Teubner Verlag | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 2011 Lektorat: Thomas Zipsner | Imke Zander Vieweg+Teubner Verlag ist eine Marke von Springer Fachmedien. Springer Fachmedien ist Teil der Fachverlagsgruppe Springer Science+Business Media. www.viewegteubner.de Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich g es chützt. Jede Verwertung außerhalb der engen Grenzen des Ur heber rechts ge set zes ist ohne Zustimmung des Verlags unzuläss ig und strafb ar. Das gilt insb e - sondere für Vervielfältigungen, Über setzun gen, Mikro verfil mungen und die Ein speiche rung und Ver ar beitung in elek tro nischen Syste men. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Umschlaggestaltung: KünkelLopka Medienentwicklung, Heidelberg Technische Redaktion: Stefan Kreickenbaum, Wiesbaden Druck und buchbinderische Verarbeitung: MercedesDruck, Berlin Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier Printed in Germany ISBN 978-3-8348-1525-5 V Vorwort Am Lehrstuhl für Maschinenbauinformatik der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg werden Studenten seit über fünfzehn Jahren an führenden 3D- CAD/CAM-Systemen mit dem Ziel ausgebildet, Grundfertigkeiten in der Anwen- dung der CAD/CAM-Technologie zu erwerben, ohne sich dabei nur auf ein einzi- ges System zu spezialisieren. Dazu nutzen die Studenten die gleichen Übungsbei- spiele auf mindestens vier verschiedenen 3D-CAD/CAM-Systemen, um die jewei- ligen Vor- und Nachteile der einzelnen CAD/CAM-Systeme für spezifische An- wendungsgebiete kennenzulernen. Das vorliegende Buch nutzt die vielfältigen Er- fahrungen, die während der Ausbildung in SolidWorks gesammelt wurden. Der Anspruch des Buches „kurz & bündig“ kann nur eine Auswahl der grundle- genden Elemente von SolidWorks abbilden. Der Fokus liegt daher auf einer kur- zen, verständlichen Darstellung der grundlegenden Modellierungstechniken, be- ginnend mit einfachen Bauteilen. Somit kann der Leser parallel zu den erläuterten Funktionen diese sofort praktisch anwenden und das Erlernte festigen. Im ersten Kapitel werden grundlegende Begriffe und Befehle für die Benutzung von SolidWorks dargestellt. In den folgenden beiden Kapiteln werden aus einfa- chen 2D-Konturen mit Hilfe des Ausprägungs- und Skizzier-Modus sowie einfa- chen geometrischen Formelementen (Features) wie z. B. Bohrungen, Fasen und Verrundungen 3D-Modelle erzeugt. Dazu wird im zweiten Kapitel zunächst eine allgemeine Vorgehensweise zur 3D-CAD-Modellierung und deren Arbeitstechni- ken zur Volumenmodellierung dargestellt. Im vierten Kapitel werden Einzelteile einer Baugruppe modelliert, in denen einige vorher behandelte Formelemente und unterschiedliche Einstellungsmöglichkeiten (z. B. für Abmaße) vertieft sowie weitere geometrische Formelemente (z. B. Er- zeugung assoziativer Kopien von Bohrungen) behandelt werden. Im fünften Kapi- tel werden die Einzelteile mit verschiedenen Beziehungstypen (z. B. deckungsglei- ches Aufsetzen von Flächen, Ausrichten von Flächen mittels Ebenen) zu einer Baugruppe verknüpft. Ein Ableiten der Kontur aus dem Zusammenbau zum Er- zeugen eines weiteren 3D-Modells, die Verknüpfung mit einer Unterbaugruppe sowie eine Kollisionsanalyse runden dieses Kapitel ab. Da dieses Übungsbeispiel ein Normteil beinhaltet und Normteile normalerweise in Normteilbibliotheken vor- liegen, wird in diesem Kapitel noch die Vorgehensweise des Ladens von Normtei- len im Zusammenbau beschrieben. Im sechsten Kapitel wird die Ableitung techni- scher Zeichnungen behandelt. Um das Erlernte aus den vorigen Kapiteln weiter zu festigen, werden im siebten Kapitel Blechteile modelliert und verknüpft sowie an- schließend abgewickelt. VI Vorwort Im achten Kapitel werden verschiedene spezielle SolidWorks-Funktionen (Erstel- lung von Formschrägen, dünnwandige Bauteilen, Verstärkungsrippen (einfache Rippen und Versteifungsnetze), Luftdurchlässe (Lüftungsgitter), Befestigungsauf- sätze (Befestigungsdomen), Bibliotheksfeatures (Lib-Features) und Baugruppen- Features (z. B. Komponentenmuster, Schweißnähte)) vorgestellt. Im letzten Kapitel wird auf die Erstellung von Zusatzanwendungen wie z. B. Ren- derings, Animationen und Explosionsdarstellungen eingegangen. Den Abschluss bildet die Einführung in Variationen/Konfigurationen mittels SolidWorks. Das Buch wendet sich an Leser mit keiner oder geringer Erfahrung in der Anwen- dung von 3D-CAD/CAM-Systemen. Es soll das Selbststudium unterstützen und zu weiterer Beschäftigung mit der Software anregen. Durch den Aufbau des Textes in Tabellenform und die zahlreichen Abbildungen ist dieses Buch sehr gut als Schritt-für-Schritt-Anleitung geeignet, kann darüber hinaus auch als Referenz für die tägliche Arbeit mit dem System genutzt werden. Besonderer Dank der Autoren gilt Herrn Jan Deutschmann für die kreative Unter- stützung und Überarbeitung des Manuskripts, Herrn Michael Schrickel der Firma Solidpro GmbH für seine Ratschläge sowie Herrn Thomas Zipsner und allen betei- ligten Mitarbeitern des Vieweg+Teubner Verlages Lektorat Technik für die kons- truktive und freundliche Zusammenarbeit. Ebenso herzlichen Dank an die Leser der ersten Auflage, deren zahlreiche Hinweise bei der Überarbeitung des Buches mit eingeflossen sind. Natürlich sind die Autoren dankbar für jede Anregung aus dem Kreis der Leser bezüglich Inhalt, Darstellung und Reihenfolge der Modellie- rung mit SolidWorks. Magdeburg, im März 2011 Dr.-Ing. Dipl.-Math. Michael Schabacker Univ.-Prof. Dr.-Ing. Sándor Vajna VII Inhaltsverzeichnis 1 Einführung ................................................................................................ 1 1.1 Grundlegende Begriffe ...................................................................... 1 1.2 Starten von SolidWorks für 3D-Modellierung .................................. 1 1.3 Anwendungen in SolidWorks ........................................................... 2 1.4 Benutzungsoberfläche in der Teil-Umgebung .................................. 3 1.5 Mausbelegung ................................................................................... 4 1.6 Anlegen neuer CAD-Dateien ............................................................ 6 1.7 Einstellen des Materials und Bauteilinformationen .......................... 7 1.8 Systemeinstellungen .......................................................................... 8 1.9 Manipulation der Bildschirmdarstellung ........................................... 8 1.10 Hilfsfunktionen für das Modellieren ................................................. 12 1.11 Erklärung der einzelnen Buttons ....................................................... 15 1.12 Schaltflächen im PropertyManager ................................................... 18 1.13 Kontrollfragen ................................................................................... 19 2 Modellierung in einem 3D-CAD-System ................................................ 20 2.1 Vorgehensweise zur 3D-CAD-Modellierung .................................... 20 2.2 Arbeitstechniken zur Volumenmodellierung .................................... 20 2.3 Erste Modellierungsschritte (Hülse als Extrusion) ............................ 21 2.4 Kontrollfragen ................................................................................... 27 3 Volumenmodellierung im Skizzier-Modus ............................................. 28 3.1 Beispiel Hülse ................................................................................... 29 3.2 Beispiel Winkel ................................................................................. 35 3.3 Kontrollfragen ................................................................................... 38 4 Geometriemodellierung ............................................................................ 39 4.1 Modellieren des Hebels ..................................................................... 40 4.2 Modellieren des Deckels ................................................................... 44 4.3 Modellieren der Welle ....................................................................... 46 4.4 Modellieren der Ventilplatte ............................................................. 50 4.5 Modellieren des Gehäuses ................................................................. 53 4.6 Kontrollfragen ................................................................................... 60 5 Zusammenbau (Assemblies) .................................................................... 61 5.1 Definitionen ...................................................................................... 61 5.2 Erläuterungen zum BefehlsManager ................................................. 62 5.3 Erläuterung der verschiedenen Beziehungstypen ............................. 63 5.4 Zusammenbau des Drosselventils ..................................................... 63 5.5 Modellieren eines Blindflansches ..................................................... 72 5.6 Einfügen einer Unterbaugruppe ........................................................ 74 VIII Inhaltsverzeichnis 5.7 Kollisionsanalyse .............................................................................. 79 5.8 Kontrollfragen ................................................................................... 80 6 Zeichnungserstellung (Drafting) ............................................................. 81 6.1 Voreinstellungen im DRAFTING-Modus ........................................ 81 6.2 Erklärung der Buttons der Symbolleiste DRAFTING ...................... 82 6.3 Einrichten des Zeichenblattes ............................................................ 84 6.4 Erstellen der Zeichnung .................................................................... 85 6.5 Erzeugen von Schnitten ..................................................................... 87 6.6 Erzeugen einer Detailansicht ............................................................. 89 6.7 Hinzufügen von Bemaßungen, Texten etc. ....................................... 90 6.8 Editieren der Formatvorlage .............................................................. 95 6.9 Erzeugen einer Stückliste .................................................................. 96 6.10 Plotten der Zeichnung ....................................................................... 97 6.11 Kontrollfragen ................................................................................... 97 7 Blechteilmodellierung (Sheet Metal) ....................................................... 98 7.1 Modellieren des Bolzens ................................................................... 98 7.2 Modellieren des Oberteils ................................................................. 99 7.3 Modellieren des Unterteils ................................................................ 104 7.4 Zusammenbau der einzelnen Komponenten ..................................... 107 7.5 Abwickeln des Unterteils .................................................................. 108 7.6 Kontrollfragen ................................................................................... 108 8 Spezielle Funktionen in SolidWorks ....................................................... 109 8.1 Formschrägen .................................................................................... 109 8.2 Dünnwandige Bauteile ...................................................................... 110 8.3 Verstärkungsrippen (einfache Rippen) ............................................. 112 8.4 Verstärkungsrippen (Versteifungsnetze) ........................................... 113 8.5 Luftdurchlässe (Lüftungsgitter) ........................................................ 114 8.6 Befestigungsaufsätze (Befestigungsdome) ........................................ 116 8.7 Bibliotheksfeature (Library-Feature) ................................................ 117 8.8 Baugruppen-Features ........................................................................ 119 8.9 Kontrollfragen ................................................................................... 121 9 Zusatzanwendungen ................................................................................. 122 9.1 Rendering .......................................................................................... 122 9.2 Animation .......................................................................................... 125 9.3 Rendering einer Animation ............................................................... 129 9.4 Explosionsdarstellungen ................................................................... 130 9.5 Konfigurationen ................................................................................ 131 Musterlösungen zu Kontrollfragen in Kapitel 1–8 ...................................... 134 Sachwortverzeichnis ....................................................................................... 139 1 1 Einführung Das Einführungskapitel gliedert sich in mehrere Abschnitte. Nach einer kurzen Klärung der verwendeten grundlegenden Begriffe erfolgt die Erläuterung der Be- nutzungsoberfläche von SolidWorks. Hier werden nacheinander alle einzelnen Menüpunkte, die vorhandenen Buttons und die Mausbelegungen mit ihren jeweili- gen Funktionen vorgestellt. Wie bei jedem Kapitel bildet eine kurze Zusammenstellung einfacher Kontrollfra- gen den Abschluss. Diese dienen dem Anwender als Selbstkontrolle zum vermittel- ten Inhalt des Kapitels. 1.1 Grundlegende Begriffe Button Taste Doppelklick Zweifache Betätigung einer Maustaste (Erläuterung) Erläuterung einer Aktion zum besseren Verständnis freies Digitalisieren Festlegen von Koordinaten durch Mausklick in den Grafik- bereich Funktion Modellierungsfunktion (siehe Bildschirmaufteilung) selektieren Auswählen eines Geometrieobjektes mit der Maus Vorgabewert Vorgegebener Wert, der verändert werden kann <Wert> Tastatureingabe eines Zahlenwertes <"Text"> Tastatureingabe der Zeichenkette „Text“ (cid:2) Trennung zwischen zwei Aktionen / Kurzform für „oder“ 1.2 Starten von SolidWorks für 3D-Modellierung Button START (cid:2) PROGRAMME (cid:2) SOLIDWORKS 2010 (cid:2) SOLIDWORKS 2010 x64 EDITION M. Schabacker, S. Vajna (Hrsg.), SolidWorks – kurz und bündig, DOI 10.1007/978-3-8348-8161-8_1, © Vieweg+Teubner Verlag | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 2011 2 1 Einführung 1.3 Anwendungen in SolidWorks Für die Erstellung von Teilen, Baugruppen und Zeichnungen sind jeweils andere, eigene Befehle notwendig. In SolidWorks existieren für die unterschiedlichen Auf- gaben verschiedene Arbeitsumgebungen: Zur Speicherung der Daten aus den verschiedenen Arbeitsumgebungen stehen je- weils andere Dateitypen zur Verfügung. SolidWorks speichert die CAD-Dateien als <name>.Erweiterung. Die Dateierweiterung ist abhängig von der jeweils akti- ven Anwendung. Anwendung Funktion Dateierweiterung SolidWorks Teil Modellierung von Einzelteilen <name>.sldprt SolidWorks Baugruppe Modellierung von Baugruppen <name>.sldasm SolidWorks Zeichnung Zeichnungserstellung <name>.slddrw 1.4 Benutzungsoberfläche in der Teil-Umgebung 3 1.4 Benutzungsoberfläche in der Teil-Umgebung Menü-/Titelleiste PropertyManager Symbolleisten BefehlsManager FeatureManager Grafikbereich Voransichts- Statuszeile Taskfensterbereich Symbolleiste Menüleiste / Titelleiste enthält alle verfügbaren Befehle in Pull-Down- Menüs, den Namen der aktiven Umgebung und des aktiven Dokuments (Teil, Zeichnung, ...). PropertyManager wird automatisch gestartet, wenn Befehle ausge- wählt werden, und legt deren Eigenschaften fest. BefehlsManager dynamische Symbolleiste, deren Inhalt sich dem gegenwärtig verwendeten Befehl anpasst. Symbolleisten enthält Befehle für die am häufigsten verwendeten Windows- und SolidWorks-Funktionen. Wird der Mauszeiger auf einen Button bewegt, er- scheint eine Kurzinfo mit der Funktion der Taste. FeatureManager enthält Informationen über den Aufbau des Bauteils.