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Konstruieren mit CATIA V5
Methodik der parametrisch-assoziativen Flächenmodellierung
Bearbeitet vonEgbert Braß
1. Auflage 2002. Buch. 420 S. HardcoverISBN 978 3 446 22000 3
Format (B x L): 19 x 23,1 cmGewicht: 972 g
Weitere Fachgebiete > EDV, Informatik > Professionelle Anwendung > Computer-Aided Design (CAD)
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CARL HANSER VERLAG
Egbert Braß
Konstruieren mit CATIA V5 Methodik der parametrisch-assoziativen Flächenmodellierung
3-446-22000-3
www.hanser.de
2.2 Flächen Surfaces
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Im Dialog wird zum einen die Gesamtzahl der existierenden Lösungen angezeigt,zum anderen kann über die Schaltflächen zwischen den Lösungen gewechselt wer-den.
Sweep – Typ „Kreis“Circle type sweep sur-face
2.2.1.7 Sweep – Typ „Kreis“ Circle type sweep surface
Dieser Flächentyp wird durch Austragen eines impliziten Kreisbogens entlang einesSpines erzeugt. Implizit bedeutet auch in diesem Fall, dass das Profil nicht direktvorgegeben ist, sondern während der Erzeugung entsteht.
Im dargestellten Beispiel entsteht die Fläche durch Bewegen einer Erzeugungsebenenormal zum vorgegebenen Spine. In jeder gedachten Position der Ebene werden dreiGenerierungskurven geschnitten. Es entstehen drei Schnittpunkte. Ihre Verbindungs-kurve ist ein Kreisbogen-Profil.
Standardmäßig ist die erste Führungskurve bzw. die Center curve auch gleichzeitigLeitkurve. Es kann aber ein separater Spine selektiert werden. In Abhängigkeit vomSpine wird die Begrenzung der Austragungsfläche erzeugt. Zwei Ebenen, die sichselbst nicht modifizieren lassen, zeigen die Begrenzung beim Editieren der Fläche an.
Bei den Erzeugungsmöglichkeiten, bei denen Längen- oder Winkelwerte eingegebenwerden können, ist auch alternativ immer die Angabe einer Gesetzmäßigkeit Lawmöglich, die den Verlauf dieser Werte steuert!
Erzeugungsmöglich-keiten des Sweep-Typs „Kreis“
Das Profil „Kreis“ kann auf unterschiedliche Art und Weise entstehen. Es gibt sechsErzeugungsmöglichkeiten für Circle type-Austragungsflächen:
Three guides
Drei Führungskurven
Two guides and a radius
Zwei Führungskurven und ein Radius-Wert
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2 Grundlagen
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Center and two angles
Eine Center-Kurve und zwei Winkelwerte definiert ausgehend voneiner Referenzkurve
Center and radius
Eine Center-Kurve und ein Radius-Wert
Two guides and tangency surface
Zwei Führungskurven und eine Referenzfläche, zu der die Sweep-Fläche tangential ist
One guide and tangency surface
Eine Führungskurve, ein Radius-Wert und eine Referenzfläche, zuder die Sweep-Fläche tangential ist
Im Folgenden sollen fünf dieser Erzeugungsmöglichkeiten näher betrachtet werden.
Erzeugungsmöglichkeit:2 Führungskurven1 RadiuswertTwo guides and a radius
Bei der Erzeugungsvariante „zwei Führungskurven und ein Radius-Wert“ sind im-mer vier Lösungen möglich. Mit Next Solution kann eine davon ausgewählt werden.Lösungen werden aber erst dann von CATIA angeboten, wenn der Radius groß ge-nug ist (2 � R > G1G2).
Erzeugungsmöglichkeit:1 Center-Kurve2 WinkelCenter and two angles
Beim Typ „eine Center-Kurve und zwei Winkel“ kann die Fläche durch zwei Winkel-werte begrenzt werden. Sie sind in der Spine-Ebene gemessen, ausgehend von dergedachten Verbindungslinie zwischen Center- und Referenzkurve.
Der Radius berechnet sich standardmäßig aus dem Abstand zwischen diesen beidenKurven (Abbildung links unten). Es kann aber auch ein Radienwert angegeben wer-den (Option Use fixed radius), der sich dann auf die Center-Kurve bezieht (Abbil-dung rechts unten).
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Erzeugungsmöglichkeit:1 Center-Kurve1 RadiuswertCenter and radius
Der einfachste Typ entsteht aus einer Führungskurve (Center-Kurve) und einem Ra-dienwert. Wenn die Führungskurve gleichzeitig auch die Leitkurve ist, dann ent-spricht die Lösung geometrisch einer SURF1/PIPE- Fläche aus CATIA V4.
Erzeugungsmöglichkeit:2 Führungskurven 1 tangentiale FlächeTwo guides and tangency surface
Beim Typ „zwei Führungskurven und eine tangentiale Fläche“ ist Bedingung, dassdie erste Führungskurve auf der tangentialen Fläche liegt, damit eine Berechnungerfolgen kann. Die zweite Führungskurve begrenzt die Austragungsfläche. Aus dergegebenen Geometrie kann der Radius eindeutig berechnet werden. Maximal zweiLösungen sind möglich. Durch Selektion der entsprechenden Geometrie wird eineVariante ausgewählt.
Dieser Erzeugungstyp benutzt eine Referenzfläche. Hier bietet CATIA wieder dieGlättungsoption an!
V4–V5
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Erzeugungsmöglichkeit:1 Führungskurve1 Radiuswert1 tangentiale FlächeOne guide and tangency surface
Diese Generierungsvariante ist eine Abwandlung des vorhergehenden Erzeu-gungstyps. Anstatt der zweiten Generierungskurve wird das Profil über einen zu-sätzlichen Radienwert definiert.
V4– V5 Wenn die Austragungsfläche auch tangential entlang der Führungskurve in eine Re-ferenzfläche einlaufen könnte, hätte man eine Lösung für eine häufig in der Praxisvorkommende Aufgabenstellung (vgl. CATIA V4 – SURF2/FILLET).
Allgemein gilt, dass immer dort, wo mehrere Lösungen entstehen, CATIA die Anzahlder Lösungsmöglichkeiten zeigt. Eine davon kann durch den Anwender ausgewähltwerden.
Sweep – Typ „Konisch“Conical type sweep surface
2.2.1.8 Sweep – Typ „Konisch“ Conical type sweep surface
Dieser Flächentyp wird durch Austragen eines impliziten Kegelschnittes (Parabel,Hyperbel oder Ellipse; vgl. Abschnitt 2.1.11) entlang eines Spines erzeugt. Implizitbedeutet auch in diesem Fall, dass das Profil nicht direkt vorgegeben ist, sondernwährend der Erzeugung entsteht.
Standardmäßig ist, wie bei den anderen Austragungsflächen auch, die erste Füh-rungskurve gleichzeitig Leitkurve. Ein separater Spine kann aber auch selektiertwerden. In Abhängigkeit vom Spine wird die Begrenzung der Austragungsfläche er-
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2.2 Flächen Surfaces
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zeugt. Zwei Ebenen, die sich allerdings nicht modifizieren lassen, zeigen die Begren-zung beim Editieren der Fläche an.
Neu ist die Option Smooth sweeping operation zur Glättung der Fläche (und Vermei-dung des derivativen Effekts) bei der Einbeziehung von Referenzflächen in die Be-rechnung. Bei den Conical type-Austragungsflächen sind das die Erzeugungsfällemit zwei, drei und vier Führungskurven. Sie beziehen Referenzflächen mit ein.
Wie bei den anderen Austragungsflächen gilt auch für diese Erzeugungsart, dass im-mer dann, wenn im Dialog Längen- oder Winkelwerte verlangt werden, alternativeine Gesetzmäßigkeit Law angegeben werden kann, die den Verlauf dieser Wertesteuert! Eine Besonderheit der Conical type-Flächen ist, dass dies auch für den Para-meter zur Steuerung des Profiltyps gilt! Der Parameterwert hat zwischen 0 und 1 zuliegen.
Erzeugungsmöglich-keiten des Sweep-Typs Conic
Der Profiltyp Conic kann auf unterschiedliche Art und Weise entstehen. Es gibt vierErzeugungsmöglichkeiten zur Generierung von Sweep-Flächen des Typs Conic:
Zwei Führungskurven
Two guide curves
Drei Führungskurven
Three guide curves
Vier Führungskurven
Four guide curves
Fünf Führungskurven
Five guide curves
Erzeugungsmöglichkeit:2 FührungskurvenTwo guide curves
Beim Typ „zwei Führungskurven“ muss jede der beiden Führungskurven auf einerFläche liegen. Normalerweise beträgt der Winkel zur Referenzfläche 0°, d.h. dieSweep-Fläche läuft tangential ein. Durch Angabe eines Winkels (oder Laws) kannman von diesem Standard aber auch abweichen. Über den Parameter kann der Pro-filtyp (Kegelschnitttyp) gesteuert werden.
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Erzeugungsmöglichkeit:3 FührungskurvenThree guide curves
Beim Typ „drei Führungskurven“ ist die richtige Reihenfolge der Selektion der Füh-rungskurven zu beachten. Zwar ist das Icon hier eindeutig, jedoch neigt man dazu,als zweite Führungskurve diejenige zu selektieren, die mit der zweiten Fläche ver-bunden ist. Die zweite Führungskurve bestimmt aber den Profiltyp!
Wenn die zweite Führungskurve außerhalb des Dreiecks liegt, das durch die beidenTangenten aufgespannt wird, oder genau in deren Schnittpunkt, fordert CATIA zurÜberarbeitung dieser Kurve auf.
Erzeugungsmöglichkeit:4 FührungskurvenFour guide curves
Der Erzeugungstyp „vier Führungskurven“ weist als einzige Besonderheit eine Refe-renzfläche auf, die mit der ersten Führungskurve verknüpft ist. Die vier Führungs-kurven werden fortlaufend selektiert.
Erzeugungsmöglichkeit:5 FührungskurvenFive guide curves
Durch fortlaufendes Selektieren der fünf Führungskurven wird dieser Erzeugungs-möglichkeit entsprochen.
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2.2 Flächen Surfaces
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Die beiden letzten Fälle sind nicht sehr flexibel. Ihre Praxisrelevanz ist daher ver-mutlich eher begrenzt.
Adaptive Austragungs-flächeAdaptative sweep surface
2.2.1.9 Adaptive Austragungsfläche Adaptative sweep surface
Eine adaptive Austragungsfläche wird mittels eines anpassfähigen Profils (Mastersec-tion – üblicherweise eine Skizze) und dazugehörigen Maßen und Bedingungen entlangeiner Führungskurve Guiding curve erzeugt. Die Fläche kann über mehrere Profil-schnitte (Sections) definiert werden. Sie sind Kopien der Mastersection. Die Maße undBedingungen werden von der Mastersection übernommen und können in den anderenSections separat modifiziert, allerdings nicht gelöscht oder um zusätzliche erweitertwerden. Die Sweep-Fläche ist assoziativ zu den Referenzelementen und zur Skizze.
Der Dialog ist zwar relativ einfach, jedoch ist das Definieren einer Mastersectionrecht trickreich, weil auch eher zurückhaltend dokumentiert. Daher im Folgendenzunächst die Definition der Fläche selbst, dann Methodik und Hinweise zur Erzeu-gung des Profils.
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Definition einer adapti-ven Austragungsfläche
Definition einer adaptiven Austragungsfläche
1. Aufruf der Funktion
2. Selektieren der Führungskurve (sollte noch keine Führungskurve existieren,kann das Kontextmenü aufgerufen werden, um Zugriff auf die Erzeugung einerLinie oder Randkurve zu bekommen).
3. Optional: Selektieren der Referenzfläche. Das ist die Fläche, auf der die Führungs-kurve liegt und die die Definition des Achsensystems, in dem die Austragungs-fläche liegt, beeinflusst. Die Selektion einer Randkurve Boundary als Guidingcurve bezieht automatisch die zugehörige Fläche als Referenzfläche mit ein.
4. Selektieren der Profilskizze – der Mastersection. Ein Achsensystem wird ange-zeigt. Dort liegt auch die erste Section. Im Menü unter Sections erfolgt automa-tisch ein Eintrag. Der Schnittpunkt von Führungskurve und Sketch ist Supportfür die erste Section.
Mittels eines 3D-Manipulators kann man die „Entwicklung“ der Sweep-Flächedurch Verschieben vorab analysieren und erhält so Hinweise, wo Probleme auf-treten können.
Über das Icon Remove current section können Sections auch wieder gelöschtwerden. Das gilt jedoch nicht für die Mastersection! Sie kann nicht gelöschtwerden. Mit dem Icon Rename current section kann an eine beliebige Sectionein eingängiger Name vergeben werden.
5. Eine Vorschau der Sweep-Fläche wird über Apply berechnet. Das ist bereits mitder Mastersection möglich.
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Methodik der Profiler-zeugung (Mastersection)
Zur Methodik der Profilerzeugung (Mastersection):
V4-V5Die Funktionalität erinnert stark an das Konzept der BEAM-Funktion in CATIA V4.Ähnlich wie dort Sections mit dem Sketcher und externen Referenzen gebildet wur-den, ist auch die Arbeitsweise in CATIA V5.
6. Eine neue Section wird hinzugefügt, indem man einen Punkt auf der Führungs-kurve selektiert. Gleichzeitig ergänzt CATIA die Section-Liste.
7. Im Menü unter Parents sind die (externen) Elemente aufgelistet, auf die dieMastersection referenziert. Diese Elemente können per Kontextmenü oder Se-lektion des Replace-Icons ersetzt werden. Solche Referenzen auf externe Ele-mente sind optional (vgl. Methodik zur Profilerzeugung).
8. Im Menü unter Parameters können die Maße separat für jede Section modifi-ziert werden.
Die Werte können sich zwarunterscheiden, aber die modi-fizierbaren Maße sind für alleSections gleich.
9. Im Menü unter Moving frame wird die Leitkurve definiert. Standardmäßig wirddie Führungskurve auch als Leitkurve benutzt. Das ist aber nicht zwingend!
Darüber hinaus kann manauch eine Discretization ein-stellen. Ihr Wert liegt zwi-schen 0 und 1. 1 ist der Stan-dardwert.
Verringern des Wertes erhöht die Rechengenauigkeit, geht aber dement-sprechend einher mit einer niedrigeren Performance.
10. Mit „OK“ wird die Fläche abschließend berechnet.
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Ein Vorteil ist, dass der Sketcher nach dem Selektieren der Führungs-kurve per Kontextmenü direkt aus dem Funktionsdialog aufgerufenwerden kann (bei Neuerstellung und bei Modifikation). Dabei hilft dasKontextmenü oder das fast unscheinbare Icon am Rand des Sketch-Dialogs.
Der Sketcher arbeitet jetzt im Adaptative Sweep-Kontext. Damit kann mansehr komfortabel zwischen Sketcher und Flächenerzeugung umschalten.
Eine Dialogbox erscheint. Hier wird zunächst ein Punkt auf der Führungskurve aus-gewählt. Damit wird der Sketch positioniert. Nun können optional Elemente aus demCATPart selektiert werden (beispielsweise weitere Führungskurven und Referenzflä-chen). Mit „OK“ wird die Auswahl dieser externen Referenzen beendet und der Sket-cher gestartet.
Die eventuell vorher ausgewählten Elemente werden als Intersections (und gleichzei-tig Konstruktionselemente) in die Skizze eingeblendet. Mit ihrer Hilfe kann man Ab-hängigkeiten der Skizze zu „externer“ Geometrie herstellen! Dazu definiert man Be-dingungen Constraints (z.B. Parallelität) und Maße Dimensions.
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Mit Verlassen des Sketchers ist man wieder direkt im Sweep-Dialog. Dieses Zusam-menspiel von Sketcher und Flächendefinition ist effektiv und anwenderfreundlich.
Einige allgemeine Hinweise zur Funktion
Es ist unbedingt darauf zu achten, dass im Sketch keine Non connex elements vor-kommen. Das kann der Fall sein, wenn der Konturzug Lücken aufweist, aber auch,wenn Intersections (einschließlich Schnittpunkte mit externen Führungskurven)nicht als „Konstruktionselement“ definiert sind!
Punkte für zusätzliche Sections müssen auf der Führungskurve liegen!
Die Leitkurve Spine sollte nur so lang wie nötig sein!
Der Richtungssinn der Führungskurve bzw. die Richtung, in die die Sweep-Flächeerzeugt wird, hat offensichtlich Auswirkungen auf die Qualität des Ergebnisses.
Unstetigkeitsstellen (einschließlich Krümmungsunstetigkeit) sind offensichtlich Ab-bruchkriterien für die Flächenberechnung! Hier kann man vermutlich vom Federa-tion concept Abhilfe erwarten (vgl. Abschnitt 2.3.1.1)!
2.2.1.10 Gesetze Laws for Sweep surfaces
Unabhängig davon, welcher Typ von Austragungsfläche zu erzeugen ist, kann beider Eingabe eines Längen-, Winkel- oder Parameterwertes immer der Law Defini-tion-Dialog aufgerufen werden. Damit kann eine selbstdefinierte Gesetzmäßigkeitangewandt werden, anstatt einen konstanten Wert zu benutzen.
Vier Typen von Laws existieren:
• Constant – hier wird nur ein Wert spezifiziert, • Linear – eine lineare Progression zwischen Start- und Endwert,• S type – ein s-förmiger Verlauf zwischen Start- und Endwert,• Advanced – es kann ein Element vom Typ Law, so wie bei der Erzeugung von
Laws definiert (vgl. Abschnitt 2.3.12), selektiert werden.
Mit der Schaltfläche Inverse law kann das Gesetzin entgegengesetzter Richtung, aber unter Beibe-haltung der Definition laufen (das ist faktisch eineVertauschung von Start- und Endwert).
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