PartDesign Bearingholder Tutorial I/de



Wie der Warnhinweis oben auf der Seite bereits andeutet, funktioniert dieses Tutorium NICHT, es sei denn, du kompilierst einen speziellen, sehr experimentellen Zweig aus dem FreeCAD Quellcode und ist ein einführendes Tutorium zur Modellierung mit dem PartDesign Arbeitsbereich in FreeCAD unter Verwendung von Datumsebenen, die in den meisten FreeCAD Versionen noch nicht vorhanden sind. Der Zweck des Tutoriums ist es, dich in zwei verschiedene Arbeitsabläufe zur Erstellung eines Gussteils mit Entwürfen und Verrundungen einzuführen. Je nachdem, welche anderen CAD Programme du bisher verwendet hast, könnte dir das eine oder das andere vertraut sein. Als Arbeitsbeispiel werden wir ein einfaches Lagergehäuse modellieren.

Dies ist der erste Teil des Tutoriums. Es wird der so genannte "Ein Körper" Arbeitsablauf verwendet, wobei der (einfachere) obere Teil des Gehäuses als Beispiel dient.

Um dieses Tutorium durcharbeiten zu können musst du offensichtlich den PartDesign Arbeitsbereich aktivieren.

Du findest meine Version des von diesem Tutorium erstellten Teils [hier]. Die Datei ist nicht mehr verfügbar, eine neue wird zu einem späteren Zeitpunkt bereitgestellt werden.

Konstruktionsdaten
Das Gehäuse sollte in der Lage sein, ein Lager mit einem Durchmesser von 90 mm und einer Breite von bis zu 33 mm aufzunehmen (z.B. DIN 630 Typ 2308). Das Lager erfordert eine Schulterhöhe von mindestens 4,5 mm im Halter (und auf der Welle). Der obere Teil des Halters wird mit zwei 12mm Schrauben an der Unterseite verschraubt. Auf beiden Seiten des Lagers sollte eine Nut vorhanden sein, die einen Standard Wellendichtring DIN 3760 aufnehmen kann: 38x55x7 oder 40x55x7 auf der einen Seite, 50x68x8 auf der anderen Seite.

Das Gehäuse wird ein Sandguss mit einer Mindestwandstärke von 5 mm, einem Entformungswinkel von 2 Grad und einem minimalen Verrundungsradius von 3 mm sein.

Einrichten der Skelettgeometrie


Die Idee der Skelettgeometrie besteht darin, die grundlegenden Konstruktionsabmessungen in einem einzigen Bezugselement (z.B. einer Ebene oder einer Achse) zu erfassen. Wenn sich die Konstruktionsbemaßung ändert, muss nur das Skelettelement geändert werden. Wenn das Modell gut aufgebaut ist, werden alle seine Formelemente neu berechnet, um die Konstruktionsänderung widerzuspiegeln. Dadurch wird die Gefahr verringert, dass du in einem komplexen Modell, in dem die grundlegenden Konstruktionsbemaßungen an mehreren Stellen verwendet werden, vergisst, sie irgendwo zu ändern.

Die Alternative zur Skelettgeometrie besteht darin, eine Tabelle mit den grundlegenden Bemaßungen des Entwurfs zu haben, die jeder Bemaßung einen symbolischen Namen zuweist, und dann den symbolischen Namen überall dort zu verwenden, wo die Bemaßung für den Bau des Modells erforderlich ist. FreeCAD erlaubt diesen Ansatz noch nicht.



Für den Fall des Lagergehäusese sind die beiden wichtigsten Konstruktionsmaße der Abstand zwischen den Schrauben (was die Größe des einsetzbaren Lagers begrenzt) und die Höhe der Schraubenköpfe. Die gewählten Abmessungen sind
 * Abstand zwischen den Schrauben: Radius des Lagers (45) + Wanddicke (5) plus Radius der Bohrung für den Schrauben ( 7 ) = 57 mm, so dass die vertikale Ebene um 57 mm von der YZ Ebene versetzt ist. Um diese Bezugsebene zu erzeugen, wähle die YZ Ebene und wähle dann eine neue Bezugsebene. Gib den Versatz in den Dialog ein, der sich öffnet
 * Höhe der Schraubenköpfe: Dies wurde als ein Versatz von 28 mm von der XZ Ebene gewählt.

Der Einfachheit halber können zwei weitere Bezugsebenen erstellt werden, die die Materialmenge widerspiegeln, die von den Seiten des Lagergehäuses weggeschnitten werden muss. Sie sind um +22 und -22 von der XY-Ebene versetzt.

Es ist ratsam, der Skelettgeometrie klare Namen zu geben. Meistens wirst du die Sichtbarkeit für Bezugsebenen ausschalten wollen, weil sie den Bildschirm überladen, und wenn die Ebenen selbsterklärende Namen haben, kannst du sie einfach nach Namen statt nach dem Bildschirm auswählen.

Die Volumenkörpergeometrie
Jetzt ist es an der Zeit, mit der Erstellung einer echten Geometrie zu beginnen. Die Skizze für den ersten Block ist auf der rechten Seite abgebildet. Er wird auf der XY Ebene platziert. Es gibt nur drei Dimensionen: Der Innenradius (22,5 mm), die Bearbeitungszugabe (3 mm) an der Basis als Versatz zur XZ Ebene und der Abstand von der Bezugsebene, die die Schraubenachse darstellt (7 mm). Das bedeutet, wenn du später die Bezugsebene verschiebst, passt der Block automatisch seinen Außenradius an. Denke daran, dass du die Bezugsebene, bevor du sie zur Bemaßung verwenden kannst, als Außengeometrie in den Skizzierer einfügen musst.

Du fragst dich wahrscheinlich, warum sich am Ende jedes Bogens ein kleines gerades Segment befindet. Dieses Segment sorgt dafür, dass auf den Bögen ein Entwurfswinkel von 2 Grad entsteht. Das mag nach viel Arbeit für einen sehr kleinen Nutzen aussehen, aber viele CAD Programme (und vielleicht eines Tages auch FreeCAD) haben Werkzeuge, die ein Volumenmodell in verschiedenen Farben hervorheben und dir sofort alle Flächen anzeigt, bei denen der Entwurfswinkel nicht korrekt ist. Du willst doch nicht, dass das mit deinem Modell passiert, besonders nachdem du viele Verrundungen angebracht hast!

Wenn du die Skizze erstellt hast (was wegen der 2-Grad-Tangentiallinien etwas knifflig ist), polstere sie einfach symmetrisch zur Skizzierebene mit einer Länge von 62 mm auf: 34 mm für das Lager, 2x 9 mm für die Dichtungsringe, 2x 5 mm für die Wandstärke.

Als nächstes wollen wir an den Stellen, an denen sich die Dichtungsringe befinden, etwas Material wegschneiden, da ihr Außendurchmesser viel kleiner ist als der des Lagers. Der einfachste Weg, die Skizzen zu erstellen, besteht darin, die Skizze des Blocks auszuwählen und dann "Auswahl duplizieren" aus dem Bearbeitungsmenü zu wählen. Du kannst dann die Skizze auf die Seite des Blocks umordnen und sie wie im Bild gezeigt modifizieren.

Die beiden einzigen wichtigen Maße in der Skizze sind 3 mm Bearbeitungszugabe am Boden und ein Innendurchmesser von 78 mm: 68 mm für den Außendurchmesser des Dichtrings + 2x 5 mm Wandstärke. Da der Dichtring auf der anderen Seite nur einen Durchmesser von 55 mm haben wird, kann der Ausschnitt hier 65 mm betragen.

Nachdem du die Skizze erstellt hast, koffere sie bis zu der Bezugsebene aus, die die Lagerseite plus 5 mm Wandstärke markiert. Wenn du den Halter modifizieren möchtest, um breitere Lager aufnehmen zu können, musst du nur die Abmessungen dieser Bezugsebenen ändern, und die Ausschnitttiefe folgt dementsprechend.

Um den Bearbeitungsaufwand zu reduzieren, wollen wir auch etwas Material im Inneren des Halters wegschneiden. Auch hier ist es praktisch, die Skizze des ersten Polsters zu duplizieren. Es muss noch nicht einmal nachgebildet werden. Auch hier sind die einzigen wichtigen Abmessungen die Bearbeitungszugabe (3 mm) und die Außendurchmesser: 84 mm für die Stelle, an der sich das Lager befinden wird (90 mm - 2x Bearbeitungszugabe), 49 mm für den kleineren Dichtring (55 mm - 2x 3 mm) und 62 mm für den größeren Dichtring.

.

.

.

.

.

Anwenden des Entwurfs auf die Seitenflächen
.

.

.

Verrundung des Gehäuses
.

Wie bei Entwürfen solltest du in einem komplexen Teil nur eine Kante auf einmal verrunden, um unnötige Fehler zu vermeiden, wenn sich die Grundgeometrie ändert.

.

.

.

Spanende Bearbeitung
.

Bevor auf der Bearbeitungsgeometrie begonnen wird, möchte ich einen Bezugspunkt im Baum platzieren und ihm einen Namen geben, etwa "Bearbeitung_beginnt_hier". Dies ist nützlich, wenn du zwischen dem Roh- und dem Bearbeitungszustand des Werkstücks wechseln möchtest, da du auf einen Blick siehst, wohin du den Einfügepunkt verschieben musst, um den Rohzustand zu erhalten.

.

.

.

Schlussbemerkungen
.

Teil Zwei
PartDesign Lagergehäuse Tutorium II