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Fasen und Rundungen mit Skizzen steuern

Wie Fasen und Rundungen mit Skizzenskeletten gekoppelt und ins Volumenteil übertragen werden

Links zum Thema: Das Video zu skizzengesteuerten Fasen und Rundungen und die Kurzpräsentation als PDF.

Funktionale Abhängigkeit zwischen Fasen und Rundungen

Werden Teile gefügt, muss beachtet werden, dass Innenkanten von Kontaktflächen normalerweise keine idealen Kanten sind, sondern fertigungsbedingt eine kleine Rundung haben oder gebrochen sind. Manchmal wird zur Spannungsreduktion sogar gezielt ein größerer Radius vorgesehen. Bei einer passgenauen und formschlüssigen Verbindung muss das Gegenstück dann entsprechend eine ausreichend große Fase an der zugehörigen Außenkante haben, damit es keine Kollision gibt. Werden Baugruppen in der Entwurfsphase oder bei Änderungskonstruktionen angepasst, kann bei Änderungen an solchen Schnittstellen leicht ein Teil vergessen werden. Deshalb sollte dieser wichtige Zusammenhang im Skizzenskelett abgebildet werden, um Überraschungen bei der Montage zu vermeiden.

Im Video zu stabiler Geometrie habe ich einige Beispiele gezeigt, wie Kreisbögen kaputtgehen können. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, die Fasen im Skizzenskelett anders als mit Kreisbögen darzustellen, und möglichst auch ohne Tangentialbedingungen. Wenn die Rundung gezeichnet ist, kann die abhängige Fasenlinie leicht zugefügt werden.

Radius und Fase im Skelett stabil zeichnen

Im Beispiel soll eine Scheibe oder ein Zahnrad, rot gezeichnet, auf das grüne Teil, eine Welle gesteckt werden. Spannungsbedingt muss an der Wellenschulter ein großer Radius vorhanden sein. Die Hauptkonturen der Teile werden grundsätzlich mit idealen Ecken gezeichnet (Bild 1.1).

Eine Scheibe wird auf eine Welle gesteckt
Bild 1.1: Eine Scheibe wird auf eine Welle gesteckt

Zuerst wird der erforderliche Radius festgelegt und mit zwei zu einer Ecke verbundenen, zur Tangente senkrechten Konstruktionslinien zu den an die Ecke grenzenden Linien dargestellt. Mit dem Mittelpunkt auf dem Eckpunkt der beiden Linien wird ein Vollkreis (Bögen sind instabil) gezeichnet, dessen Radius mit der Linienlänge gleichgesetzt wird oder der mit dem Ende einer Radiuslinie koinzident gesetzt wird (Bild 1.2).

Rundung stabil zeichnen
Bild 1.2: Rundung stabil zeichnen

Die Fase an der Scheibe muss nun mindestens genau so einen Abstand von der idealen Ecke haben, wie der Radius groß ist. Beide genau gleich groß zu machen ergibt aber nur dann zuverlässig montierbare Teile, wenn der Radius ins Minus und die Fase ins Plus toleriert ist. Das wäre eher umständlich, deshalb bietet es sich an, gleich einen ausreichenden Abstand zu konstruieren, der eine genaue Tolerierung überflüssig macht.

Die Fase wird als schräge Linie, in diesem Fall 45°, in die Ecke der Scheibe gezeichnet. Die beiden Radiuslinien der Rundung ermöglichen uns jetzt ganz einfach, einen Endpunkt der Fase mit dem nötigen Abstand zu bemaßen. Bei über zwei Abstände bemaßten Fasen könnte man auch beide Endpunkte und beide Radiuslinien verwenden.

Fase zeichnen
Bild 1.3: Fase zeichnen

Radius und Fase in die Bauteile übertragen

In den Einzelteilen muss das jeweils benötigte Element, also die Linie der Fase oder der Kreis der Verrundung, aus dem abgeleiteten Baugruppenskelett in eine lokale Skizze projiziert werden. Grundsätzlich gibt es dann zwei naheliegende Möglichkeiten, Radius und Fase zu erzeugen:

  1. Die projizierten Konturen werden mit einem Referenzmaß (oder mehreren je nach Beschaffenheit) bemaßen und Fase oder Rundung mit dem jeweiligen Feature erzeugt. Als Maß(e) in dem Feature wird dann das Referenzmaß eingetragen. Das geht schnell, kann aber bei einer größeren Anzahl von so übertragenen Maßen unübersichtlich werden. Eine konsistente Benennung und Nummerierung der Referenzparameter und Features ist dabei geboten.
  2. Die projizierten Konturen werden direkt zur Erzeugung einer Profilskizze übernommen, und statt der Fasen- und Rundungs-Features wird eine Extrusion, eine Rotation oder ein Sweep verwendet. Das ist aufwändiger zu erzeugen, dafür aber auch bei einer größeren Anzahl derartiger Features noch gut nachvollziehbar.

Variante 1, übertragung mittels Referenzmaß, ist in Bild 1.4a und 1.4b gezeigt.

Übertragung mit Referenzmaß
Bild 1.4a: Übertragung mit Referenzmaß
Referenzmaß im Rundungsfeature
Bild 1.4b: Referenzmaß im Rundungsfeature

Bei Variante 2 (Bild 1.5) wird eine Rotation auf einer Profilskizze mit der projizierten Kontur erzeugt.

Profilskizze mit projizierter Kontur
Bild 1.5: Profilskizze mit projizierter Kontur

Mit der Fase wird prinzipiell genauso verfahren. Bild 1.6 zeigt Lösung 1, die Referenzmaß-Skizze, deren Referenzmaß in einem Fasen-Feature verwendet wird und Bild 1.7 zeigt die Profilskizze, Lösung 2, auf der ein Rotations-Feature erstellt wird.

Fase per Referenzmaß
Bild 1.6: Fase per Referenzmaß
Fase als Kontur
Bild 1.7: Fase als Kontur

Das Ergebnis ist mit beiden Varianten dasselbe: Rundung und Fase werden vom Skelett gesteuert und passen in beiden betroffenen Teilen immer zusammen. Wenn dazu noch im Skelett mit iLogic festgelegt wird, bei welchem Wellendurchmesser welcher Rundungsradius zugeordnet ist, werden Fase und Rundung über alle Größen einer Baureihe automatisch richtig gesetzt.

Fase und Rundung im Zusammenbau
Bild 1.8: Fase und Rundung im Zusammenbau

Schlusswort

Bei Verbindungen, die in einer Anzahl von Größen konstruiert werden sollen, kann man viel Arbeit und Fehlerpotenzial einsparen, indem die Fasen und Rundungen mit den gezeigten Methoden gesteuert und möglicherweise zusätzlich das Rundungsmaß größenabhängig mit iLogic zugewiesen wird.

Aber auch bei Konstruktionen für Einzelstücke lohnt sich diese Vorgehensweise zumindest für hochbelastete Querschnitte, weil dabei oft auf dem Weg vom Entwurf zur Detailkonstruktion der Radius mit Verfeinerung der Berechnungen iterativ verändert wird.

Falls Sie tiefergehende Beratung oder Schulungen 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).

Das Modell im Zustand zum Ende dieses Tutorials können Sie ebenfalls herunterladen.

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Das Video: https://youtu.be/CW-zqZsxXaE

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