Rodermund Konstruktion und Entwicklung GmbH

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Skelettbaugruppe detaillieren und Kollisionen verhindern

Hinzufügen von Details zu skelettgesteuerten Baugruppen und Kollisionsvermeidung

Links zum Thema: Das Video zur Detaillierung von Skelettmodellen und Kollisionsvermeidung und die Kurzpräsentation als PDF.

Effizienzboost: Detaillierung auf Basis eines skelettgesteuerte Baugruppenentwurfs

Nachdem ein Baugruppenentwurf als skelettgesteuerte Baugruppe aufgebaut wurde spielt die Top-Down-Methode ihre Vorteile aus. Details die mehrere Einzelteile betreffen werden nur einmal gezeichnet und in alle Teile abgeleitet. Mit etwas Übung gelingt die Detaillierung des Entwurfs so sehr schnell, maßliche Änderungen im Verlauf der Arbeiten erzeugen kaum Aufwand.

Teilübergreifende Details hinzufügen

Als erstes Beispiel möchte ich in den schon in anderen Tutorials verwendeten Gelenkarm (Bild 1.1) eine Bolzenverbindung einbringen.

Gelenk ohne Bolzen
Bild 1.1: Gelenk, in das Bolzenlöcher eingebracht werden sollen

Im Skelett werden meist für die zusätzlichen Details neue Skizzen angelegt, damit die Skizzen einen handhabbaren Umfang behalten. Nur wenn es im passenden Kontext schon Skizzen mit sehr überschaubarem Inhalt gibt, sollten bestehende Skizzen erweitert werden. In diese Skizzen werden zunächst die als Bezug benötigten bereits skizzierten Umgebungselemente projiziert. Im Beispiel (Bild 1.2) sind das die Kanten der Lasche an der Konsole, der Gabel am Armsegment und der Drehpunkt des Armsegments.

Neue Skizze mit Projektion
Bild 1.2: Neue Skizze erzeugen und benötigte Elemente projizieren

Nun werden wie in Bild 1.3 die neuen Details mit Bezug auf die projizierten Elemente gezeichnet: Der Bolzen sowie in der mittleren Lasche eine Bohrung mit etwas Spiel zum Bolzen. Die äußeren Laschen sollen zum Bolzen eine Passung haben, also den gleichen Nenndurchmesser, weshalb hier die Bolzenlinie für das Loch verwendet werden kann. In dieser Skizze könnte man zum Beispiel auch noch Gleitbuchsen, Scheiben, Achshalter, Passfedern oder Sicherungsringe unterbringen, wenn die Konstruktion das erfordert.

Details zeichnen
Bild 1.3: Bolzen und Loch mit Spiel zeichnen

In den betroffenen Einzelteilen, in diesem Fall die Konsole und das Armsegment, wird die neue Skizze wie in Bild 1.4 und 1.5 in die Ableitung aufgenommen (bzw. in Creo in die jeweilige Publiziergeometrie im Skelett).

Ableitung bearbeiten
Bild 1.4: Abgeleitetes Bauteil bearbeiten
Skizze zufügen
Bild 1.5: Skizze der Ableitung hinzufügen

Dann wird die Basisskizze soweit vorhanden durch Projektion der benötigten Elemente aus der neuen abgeleiteten Skizze erweitert (Bild 1.6). In diesem Fall wird nur die Lochmantellinie benötigt, man kann auch die Mittellinie noch mitnehmen aber eigentlich ist die im Teil schon vorhanden. Meist muss für die Volumenfeatures eine Skizze erzeugt werden, die Elemente aus der Basisskizze oder der Ableitung projiziert und die erforderliche geschlossene Kontur darin gezeichnet (Bild 1.7). In keinem dieser Schritte dürfen Maße erzeugt werden! Die Skizzengeometrie muss so gestaltet sein, dass sie auch bei Maßänderungen stabil bleibt. Bild 1.8 zeigt den fertigen Volumenabzug mit abgeleiteter Skizze.

Projektion in Basisskizze
Bild 1.6: Benötigte Elemente aus der Ableitung in die Basisskizze projizieren
Skizze des Lochs
Bild 1.7: Halbe Ansicht des Lochs in neue Skizze mit Bezug auf Basisskizze
Loch im Volumen
Bild 1.8: Umdrehung auf der Skizze erzeugen

Mit der Gabel am Ende des Armsegments (Bild 1.9) wird genauso verfahren, nur dass hier die Mantellinie des Bolzens projiziert wird.

Fertiges Loch im Armsegment
Bild 1.9: Fertiges Loch im Armsegment mit eingeblendeter Ableitung

Der Blick in die Baugruppe (Bild 1.10) zeigt, dass jetzt zueinander passende Löcher in den beiden Teilen des Gelenks sind. Auch wenn später der Bolzendurchmesser geändert wird, werden die Löcher immer konsistent bleiben.

Fertige Löcher im Zusammenbau
Bild 1.10: Fertige Löcher im Zusammenbau

Kollisionsvermeidung

In der eingefahrenen Position hat der Arm wie in Bild 2.1 zu sehen noch eine Kollision, da er weniger als 90° gestreckt ist. Die könnte man durch manuelles Verschieben der Kante oder durch manuelles Einbringen einer Schräge natürlich beseitigen, aber bei Maßänderungen müsste man fortan immer wieder darauf achten, dass diese Kollision vermieden wird.

Kollision am Armgelenk
Bild 2.1: Kollision am Armgelenk

Eleganter ist es, im Skelett die Kollisionssituation zu skizzieren und den erforderlichen Materialabzug durch Bemaßung des erforderlichen Spiels zu definieren. So wird bei Änderungen der Segmentgeometrie immer der nötige Freiraum für die Bewegung vorhanden sein.

Zuerst wird im Skelett eine neue Skizze für die Kollisionssituation erstellt, in die alle für die Kollision relevanten Elemente projiziert werden. Falls die betroffenen Teilgeometrien noch nicht oder nur in einer anderen Lage skizziert sind, müssen sie mit Bezug auf ihre ursprüngliche Definition in der Kollisionssituation gezeichnet werden. In diesem Beispiel ist das zweite Armsegment als zweites Exemplar des ersten gar nicht skizziert, so dass der kollidierende Querschnitt erst gezeichnet und auf das erste Exemplare referenziert werden muss (Bild 2.2). Dann wird wie in Bild 2.3 der erforderliche Materialabzug, in diesem Fall eine Schräge, gezeichnet. Man könnte einfach eine zum zweiten Segment parallele Linie mit bemaßtem Abstand zeichnen, allerdings wäre der Winkel dann krumm. Möchte man einen geraden Winkel haben, bemaßt man besser einen Endpunkt der Linie und definiert statt der Parallelität einen sehr kleinen Winkel, der die abzunehmende Schräge auf ein gerades Maß (das Referenzmaß im Bild) bringt.

Kollidierende Geometrie
Bild 2.2: Das kollidierende zweite Armsegment
Linien für Materialabzug
Bild 2.3: Linien für Materialabzug mit Spielbemaßung und Ausgleichswinkel

Wenn man möchte, dass der Winkel automatisch immer ein gerades Maß annimmt, kann man statt einem Wert auch eine Rundungsformel eingeben, die den Rest des Referenzmaßes zur nächsten ganzen Zahl oder zu vollen Zehn mit round() errechnet.

Die so erstellte Skizze wird wieder wie oben beschrieben in das betroffene Einzelteil, hier das Armsegment, transportiert (Bild 2.4):

Ableitung erweitern
Bild 2.4: Ableitung erweitern
Basisskizze erweitern
Bild 2.5: Basisskizze um Materialabzuglinien erweitern

Die so gewonnenen Linien werden in einer Skizze zu Quadraten ohne Maße ergänzt, auf deren Basis dann beidseitig der Abzug der Schrägen erfolgt (Bild 2.6).

Fertige Freistellung
Bild 2.6: Fertige Freistellung in der Baugruppe mit Skizze

Schlusswort

Durch das Vorgehen gemäß dieser Anleitung sind die Bohrungen für den Bolzen und der Ausschnitt am Armgelenk über das Skelett gekoppelt und werden immer zueinander bzw. zu den gewählten Konstruktionsmaßen passen. An der Länge des zugehörigen Videos sieht man schon, wie der Arbeitsaufwand schrumpft, wenn man auf Basis eines einmal erstellten und eingebundenen Skeletts arbeitet. Ich brauche nicht mehr manuell Maße zwischen den Einzelteilen übertragen und prüfen, ob alles passt. Ich zeichne es im Skelett schnell ein und es passt überall, auch wenn ich es bis zur Fertigstellung der Baugruppe noch zigmal ändere.

Falls Sie tiefergehende Beratung zu CAD-Methoden benötigen, klicken Sie bitte auf Kontakt.

Sie können auch gerne die Kurzpräsentation zum Thema herunterladen. Sie darf in unveränderter Form unter Nennung der Quelle frei verwendet werden, auch kommerziell (Lizenz: CC BY-ND).

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Das Video: https://youtu.be/29D3n5Vy8Hc

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