Übungen - CAD und Produktmodelle Übungsblatt Nr. 1 - 3 PDF

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CAD und Produktmodelle Übungsblatt Nr. 1 - CAD und Produktmodelle Übungsblatt Nr. 1 - CAD und Produktmodelle Zusatzübung merged files: UEbungsblatt1-SS2016-1.pdf - Uebungsblatt2-SS2016.pdf - Zusatzaufgabe.pdf...

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Universität Stuttgart

Institut für Rechnergestützte Ingenieursysteme Univ.-Prof. Hon.-Prof. Dr. Dieter Roller

Übungsblatt 1 zur Vorlesung ”Grundlagen der graphischen Ingenieursysteme” im SS 2016

Aufgabe 1 a) Überlegen Sie sich, welche prinzipiellen Unterschiede zwischen einem CAD-System (z.B. AutoCAD) und einem Malprogramm (z.B. Paint oder CorelDraw) bestehen, indem Sie kurz beschreiben, wie Sie die folgende Konstruktion (Vorderansicht einer Schraubstockbacke) erzeugen würden:

b) Wie müssen Sie bei einem Malprogramm vorgehen, um Änderungen an der Konstruktion vorzunehmen? Deckt sich das mit Ihren Erwartungen an ein CAD-System? c) Erklären Sie, warum ein Malprogramm nicht zur Erstellung technischer Zeichnungen geeignet ist, indem Sie den Aspekt der assoziativen Bemaßung untersuchen. d) Diese Zeichnung soll nun mit einem 2D-CAD-System neu erstellt werden (ohne Bemaßung!). Beschreiben Sie die dazu notwendigen CAD-Funktionen (Operatoren), die betroffenen Objekte (Operanden) sowie die zugehörigen Spezifikationen und Werte in Form einer CAD-Befehlstabelle. Als CAD-Funktionen stehen Ihnen Erzeuge, Kopiere und Verschiebe, sowie Kopiere und Spiegele zur Verfügung. Zu verwendende Objekte sind Linie, Kreis und Kreisring. Gültige Werte sind z.B. Punktkoordinaten und Durchmesserangaben. Stellen Sie außerdem jeden einzelnen Befehl (Konstruktionsschritt) graphisch dar. Ihre Tabelle könnte etwa so beginnen: Nr 1. 2. … …

CAD-Befehl CADObjekt oder Spezifikation und Funktion Operand Werte Erzeuge Linie L1 Von Punkt P1 (x=0,y=0) nach Punkt P2 (x=0,y=25) … … … … … … … … …

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Universität Stuttgart

Institut für Rechnergestützte Ingenieursysteme Univ.-Prof. Hon.-Prof. Dr. Dieter Roller

Aufgabe 2 a) Versuchen Sie eine vereinfachte Datenstruktur aufzubauen, mit der die in Aufgabe 1 erstellte Zeichnung in ein Rechnermodell abgebildet werden kann! b) Erweitern Sie Ihre Datenstruktur dahingehend, dass auch eine später im CADSystem durchzuführende Bemaßung der Zeichnung mit abgespeichert werden kann. Beachten Sie dabei, dass sich die Bemaßung automatisch an Geometrieänderungen anpassen soll! c) In der Praxis kommt es häufig vor, dass gefertigte Produkte trotz vorhergehender erfolgreich verlaufender computergestützter Analyse und Simulation am physikalischen Objekt Fehler aufweisen. Nennen Sie Gründe, die diesen Sachverhalt erklären! Aufgabe 3 Stellen Sie sich vor, Sie seien Konstruktions- und Fertigungsleiter eines metallverarbeitenden Fertigungsunternehmens und bekämen von einem Kunden den folgenden Auftrag: - Gefertigt werden soll ein Quader mit folgenden Abmessungen: Länge 100mm, Breite 80mm, Höhe 20mm. - In der Mitte des Quaders (an der Position mit den Koordinaten Länge 50mm, Breite 40mm) soll den Quader eine senkrechte Bohrung mit einem Durchmesser von 10mm vollständig (20mm) durchdringen. - Als zu verwendendes Material sei ein allgemeiner Baustahl vom Typ St37 vorgegeben. - Alle Abmessungen dürfen bei der Fertigung eine Abweichung von maximal 3/10 mm aufweisen. a) Arbeiten Sie auf dem Papier die üblicherweise zu durchlaufenden Produktentwicklungsphasen ausgehend von der oben vorgegebenen Aufgabenstellung (Quader-Auftrag) durch. b) Überlegen Sie sich für jede einzelne Phase so genau wie möglich, welche Produktdaten Sie zur Durchführung der Phase benötigen und zu welchem Zeitpunkt diese Daten auf welche Weise in Ihr Konstruktions- und Fertigungssystem eingebracht werden müssen. c) Versuchen Sie entsprechende Unterlagen wie Technische Zeichnung mit Bemaßung, Toleranzangaben, Schriftfeld, etc., Arbeitspläne sowie Beschreibungen der in den einzelnen Produktentwicklungsphasen durchzuführenden Aktivitäten zu erarbeiten.

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Übungsblatt 2 zur Vorlesung “ Grundlagen der graphischen Ingenieursysteme“ im SS 2016 Aufgabe 1 Stellen Sie zu den nachfolgenden Körpern die Formel von Poincaré auf und überprüfen Sie, ob die Körper valide sind. a) Ein Quader aus dem oben eine quaderförmige Vertiefung herausgeschnitten wurde

b) Ein Quader in dem sich ein quaderförmiger Hohlraum befindet

c) Ein Quader aus dem ein quaderförmiges Loch herausgeschnitten wurde und in dem sich ein Hohlraum befindet

d) Ein Quader aus dem zwei quaderförmige Löcher herausgeschnitten wurden und in dem sich ein Hohlraum und eine Vertiefung befinden

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Aufgabe 2 Bei der direkten Modellmodifikation in 2D-CAD-Systemen läuft die Ausführung von Änderungsbefehlen wie DEHNEN, DREHEN, STAUCHEN etc. nach einem bestimmten Schema in 5 Schritten ab. Zur einheitlichen Berechnung verwendet man homogene Koordinaten. a) Beschreiben Sie allgemein, in welcher Weise die Vorgehensweise der Modellmodifikation verändert werden muss, um zu den entsprechenden Modifikationsbefehlen UNDO-Funktionalitäten zu realisieren! b) Eine Linie mit Anfangspunkt (1,1) und Endpunkt (43,7) soll um den Koordinatenursprung (0,0) um 73° gegen den Uhrzeigersinn gedreht werden. Geben Sie die entsprechende Drehmatrix an, und berechnen Sie die neuen Koordinaten der Linie (Bildkoordinaten)! c) Wie lautet die Matrix, mit der die unter b) ermittelten Bildkoordinaten wieder zurück in die Ausgangskoordinaten umgerechnet werden können? d) Ein Dreieck mit den Punkten P1 (1,1); P2 (2,2); P3 (4,1) soll (mit dem Ankerpunkt P1) doppelt so groß werden (Skalierung mit Faktor 2) und um 180° um den Ursprung gedreht werden. (Rechnung mit homogenen Koordinaten durchführen) Welche Koordinaten haben die Zielpunkte P1’, P2’ und P3’?

Aufgabe 3 a) Die untenstehende Skizze ist nicht vollständig bemaßt. Geben Sie alle fehlenden expliziten, impliziten und topologischen Restriktionen an, die benötigt werden, um das dargestellte Modell als „well constrained“ bezeichnen zu dürfen b) Legen Sie eine Parametertabelle für die expliziten Maße an. Geben Sie Parameterwerte für eine weitere Variante dieses Werkstücks an, und skizzieren Sie diese Variante! c) Demonstrieren Sie anhand eines aussagekräftigen Beispiels was passieren kann, wenn gewisse implizite/topologische Restriktionen nicht eingehalten werden!

Grundlagen der graphischen Ingenieursysteme– Blatt 2 Seite 2 von 3

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Aufgabe 4 Die untenstehende Skizze ist nicht vollständig bemaßt und trotzdem ist sie gleichzeitig auch überbestimmt. Finden Sie mit dem Verfahren nach Fitzgerald heraus, welche Bemaßungen gelöscht werden dürfen. Geben Sie alle fehlenden Restriktionen an, die benötigt werden, um das dargestellte Modell als „wellconstrained“ bezeichnen zu dürfen. Hat diese Aufgabe eine eindeutige Lösung?

Grundlagen der graphischen Ingenieursysteme– Blatt 2 Seite 3 von 3

Aufgabe Geben Sie für folgende Beispiele jeweils einen CSG-Baum an. (Wählen Sie dazu geeignete Bezeichner und tragen Sie diese in das vorgegebene Geometriebeispiel ein). a)

b)...