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Prof. Dr. A. Belei hochschule für angewandte wissenschaften CAD CATIA V5 Solids FACHBEREICH FAHRZEUGTECHNIK UND FLUGZEUGBAU hamburg Kolben Verfasser: Kamal Lahjouji university of applied sciences

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Prof. Dr.-Ing. A. Belei

CAD Catia Solids

Arbeitsunterlagen

Kolben

Prüfer: Prof. Dr.-Ing. A. Belei

Verfasser: Kamal Lahjouji


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1. Konstruktionsbeschreibung des Kolbens mit Hilfe von CATIA V5 1.1 Profileingabe Wählen sie aus dem Menü DATEI die Funktion Neu, und markieren sie den Dokumententyp Part (Bauteil) vor der Bestätigung mit OK. Selektieren Sie die x-y Ebene ( im Spezifikationsbaum oder Modellbereich ) mit der linken Maustaste. Wählen Sie die Funktion Skizzierer aus der Funktionsleiste (Rechte Bildrand) oder über das Menü EINFÜGEN / SKIZZIERER. Um das Profil zu skizzieren, klicken Sie auf dem Button Profil . (Menü EINFÜGEN / PROFIL). Die Funktion Profil ist standardmäßig als Linienzug aktiviert. Um einen Punkt zu setzen, muss dieser nur mit der linken Maustaste angeklickt werden. Die folgende Punkte werden durch anklicken gesetzt. 0 , 50 37 , 46 37 , 58 49 , 58 49 , 51 45 , 51 45 , 49 49 , 49 49 , 46 45 , 46 45 , 44 49 , 44 49 , 41 45 , 41 45 , 38 49 , 38 49 , -28 42 , -28 42 , -25 45 , -25 39 , 35 0 , 35 Um das Profil zu schließen (zu beenden ), wird der letzte Punkt mit der linken Maustaste doppelt angeklickt. Über das Menü BEARBEITEN / Wiederrufen ( STRG + Z ) können mehrere vorausgegangene Schritte zurückgenommen werden. Die Gitter Einstellungen sind im Menü Tools / Optionen / Mechanische Konstruktion / Sketcher zu finden. Hier können Sie auch die Funktion Tools aktivieren unter Ansicht / Symbolleisten / Tools, um den überblick über die Selektierten Koordinaten zu haben.


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Klicken Sie auf den Button Achse ,um die Symmetrie Achse entlang der V-Achse zu zeichnen. Verlassen Sie den Skizzierer über das Symbol: Umgebung verlassen 2. Rotationskörper In den Skizziermodus gelangen Sie über das Menü EINFÜGEN / Auf Skizzen basierende Komponenten, die Funktion Welle Bei der Definition der Welle müssen im Dialogfeld folgende Angaben beachtet werden. Für die Begrenzung muss der erste Winkel 360°, und der zweite Winkel 0° sein. Bei dem Profil muss für die Auswahl Skizze 1 gewählt werden. Für die Achse: keine Auswahl


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Anschließend bestätigen Sie mit OK.


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3. Verrunden Wählen Sie aus dem Menü EINFÜGEN / AUFBEREITUNGSKOMPONENTEN die Funktion Kantenverrundungen .Bei der Definition der Kantenverrundungen müssen Sie Folgendes eingeben. Stellen Sie den Radius auf 3 mm und selektieren Sie die Kante a des Profils (nicht die Innenfläche!). Die Option Fortführung bleibt auf Tangentenstetigkeit stehen.

Ist alles wie gewünscht, bestätigen Sie mit OK.


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Vergessen Sie nicht das Sichern des Dokuments Bleiben Sie bei dieser Funktion Kantenverrundungen. Stellen Sie den Radius auf 1 mm, und selektieren Sie die beiden Aussenkanten der oberen Ringpartie (die Kanten b und c). Die Option Fortführung bleibt auf Tangentenstetigkeit stehen. Bestätigen Sie mit OK.

Bleiben Sie bei dieser Funktion Kantenverrundungen. Stellen Sie den Radius auf 2 mm und selektieren Sie die untere Innenkante des Kolbenschaft (Kante d). Die Option Fortführung bleibt auf Tangentenstetigkeit stehen.


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Bestätigen Sie mit OK.

Immer bei dieser Funktion bleiben. Stellen Sie den Radius auf 4 mm und selektieren Sie die obere Innenkante des Kolbenschaftes (die Kante S und nicht die Innenfläche!). Die Option Fortführung bleibt auf Tangentenstetigkeit stehen. Bestätigen Sie mit OK.


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Für die letzten beiden Verrundungen arbeiten Sie mit dem Drahtmodel, um die Selektion der zu Verrundenden Kanten leichter zu ermöglichen. 4. Bolzennaben 4.1 Profil Selektieren Sie die x-y Ebene (im Spezifikationsbaum oder Modelbereich) mit der linken Maustaste. In den Skizzierermodus gelangen Sie über das Menü EINFÜGEN und die Funktion Skizzierer. Um das Profil zu skizzieren, klicken Sie auf den Button Profil aus der Funktionsleiste (rechter Bildrand) oder aus dem Menü EINFÜGEN / PROFIL/ PROFIL. Die Funktion ist standardmäßig als Linienzug aktiviert. Setzen Sie die folgenden Punkte des Profils durch anklicken mit der linken Maustaste. 20 , 7 20 , 24 47 , 28 Um das Profil mit einem offenen Linienzug zu beenden, muss der letzte Punkt durch einen Doppelklick erzeugt werden. Klicken Sie den Button Achse. Um eine Symmetrie Achse entlang der H-Achse durch den ersten Punkt des Profils einzuzeichnen und begrenzen Sie diese mit den folgenden Koordinaten: 0 , 7 50 , 7 Die Symmetrie Achse brauchen Sie für die Definition des Rotationskörpers in dem nächsten Schritt. Verlassen Sie den Skizzierer über das Symbol: Umgebung verlassen .


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4.2 Rotationskörper Die Skizze 2 sollte noch selektiert sein (farbliche Hervorhebung im Model und im Spezifikationsbaum). Ist das nicht der Fall, dann klicken Sie auf die Skizze im Spezifikationsbaum oder Sie selektieren ein Element der Skizze im Modelbereich. Wählen Sie aus dem Menü EINFÜGEN / AUF SKIZZEN BASIERENDEN KOMPONENTEN die Funktion WELLE Bei der Definition der WELLE müssen folgende Angaben beachtet werden: Erster Winkel auf 360° Zweiter Winkel auf 0° Skizzen Auswahl auf Skizze 2 Angabe zur Achse: keine Auswahl Anschließend bestätigen Sie mit OK.

4.3 Anpassen und Spiegeln Für eine Vervollständigung der Rotationskörper (Bolzennabe), führen Sie eine Spiegelung aus. Wählen Sie aus dem Menü EINFÜGEN / UMWANDELUNGSKOMPONENTE / SPIEGELN. Bei der Definition der Spiegelung selektieren Sie die y-z Ebene als Spiegelelement.


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Wählen Sie aus dem Menü EINFÜGEN / KOMPONENTEN FÜR SKIZZEN die Funktion Bohrung .Klicken Sie die Fläche, auf der die Bohrung positioniert werden soll (innen Fläche des Rotationskörpers fl 1). Es erscheint ein Dialogfeld und die Vorschau der Bohrung. Erzeugen Sie eine Bohrung mit 23 mm Durchmesser, senkrecht zur Fläche, bis zum nächsten Element und den Typ normal. Bestätigen Sie mit OK.


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Bemerkungen: Wenn Sie den Mauszeiger auf die Mitte der Bohrungsvorschau bewegen, dann erscheinen vier Pfeile und Sie können mit Drag & Drop (linke Maustaste gedrückt halten) die Bohrung ungefähr positionieren Doppelklicken Sie im Spezifikationsbaum auf die zur Bohrung gehörende Skizze und CATIA wechselt in der Skizziermodus. Erzeugen Sie die erforderlichen Bedingungen, um den Bohrungsmittelpunkt zu positionieren und verlassen Sie den Skizziermodus. Bestätigen Sie mit OK. Für die Zweite Bohrung gehen Sie wie vorhin vor. Wählen Sie aus dem Menü EINFÜGEN / AUF SKIZZEN BASIERENDE KOMPONENTEN die Funktion Bohrung . Klicken Sie die Fläche, auf der die Bohrung positioniert werden soll (hier Innenfläche des gespiegelten Rotationskörpers fl 2). Es erscheint ein Dialogfeld und die Vorschau der Bohrung. Erzeugen Sie eine Bohrung mit 23 mm Durchmesser(zu empfehlen die Beiden Bohrungen mit 28 mm Durchmesser), senkrecht zur Fläche, bis zum nächsten Element und den Typ normal.


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Bestätigen Sie mit OK

Ist die Bohrung 2 noch immer selektiert (orangefarben), dann klicken Sie einfach in einen leeren Bereich der Skizzierebene. Dies annuliert die aktuelle Selektion und funktioniert auch in den anderen Workbenches.


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4.4 Vereinigen und verrunden Wählen Sie aus dem Menü EINFÜGEN / AUFBEREITUNGSKOMPONENTEN die Funktion Kantenverrundungen Stellen Sie den Radius auf 3 mm und selektieren Sie als ZU VERRUNDENDES OBJEKT nacheinander die zwei folgenden Kanten: die innere Schnittkurve Kolben-Nabe g und die außen liegende Kante der Nabe h (nicht die Innenflächen!). die Option Fortführung bleibt auf Tangentenstetigkeit stehen.



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Klicken Sie noch mal die Funktion Kantenverrundungen. Stellen Sie den Radius auf 3 mm und selektieren Sie als ZU VERRUNDENDES OBJEKT im Modelbereich die beiden Kanten i und k. Die Option Fortführung bleibt auf Tangentenstetigkeit stehen.



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5. Ventiltaschen Klicken Sie die obere Fläche des Kolbens an und starten Sie den Skizzierer. Im Skizzierer erzeugen Sie einen Kreis mit den Koordinaten (20,20) und dem Radius 15 als Hilfskonstruktion für den folgenden Schritt. Verlassen Sie den Skizzierer über das Symbol .

Wählen Sie die Funktion Tasche (aus dem Menü EINFÜGEN / AUF SKIZZEN BASIERENDE KOMPONENTEN). Erzeugen Sie eine Bohrung mit den folgenden Parametern. Typ: Bemaßung Tiefe: 4 mm Offset: 0 mm Auswahl: Skizze 8 Bestätigen Sie mit OK.


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Alternative: Sie können die Ventiltasche auch mit Hilfe der Funktion Bohrung erzeugen. Wählen Sie aus dem Menü EINFÜGEN / KOMPONENTEN FÜR SKIZZEN die Funktion Bohrung . Klicken Sie die Fläche, auf der die Bohrung positioniert werden soll (hier die obere Fläche des Kolbens fl 3). Es erscheint ein Dialogfeld und die Vorschau der Bohrung. Erzeugen Sie eine Bohrung mit 30 mm Durchmesser, senkrecht zur Fläche, 4 mm tiefe, Sackloch und den Typ normal.


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Bestätigen Sie mit OK. Doppelklicken Sie im Spezifikationsbaum auf die zur Bohrung gehörende Skizze (hier Skizze 8) und CATIA wechselt in den Skizziermodus. Erzeugen Sie die Erforderlichen Bedingungen um den Bohrungsmittelpunkt zu positionieren: Wählen Sie die Funktion Bedingung über das Menü EINFÜGEN / BEDINGUNG und fügen Sie die geometrischen Bedingungen (vertikal, horizontal) zwischen den Hauptebenen xy , yz und den Punkt der Skizze 8. Um den wert einer numerischen Bedingung zu ändern, müssen Sie einen Doppelklick auf der Zahl ausführen. Hier stellen Sie die beiden Zahlen auf 20 mm und verlassen Sie den Skizziermodus.


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Die anderen drei Ventiltaschen erzeugen Sie über ein Muster. Selektieren Sie die erste Tasche und klicken Sie auf den Button Kreismuster (Menü EINFÜGEN / TRANSFORMATIONSOPERATIONNEN / Kreismuster). Im Dialogfenster soll die Option Parameter auf Exemplare & Abstand stehen, Exemplare auf den Wert 4 und Winkel auf 90°. Markieren Sie das Optionsfeld Referenzelement und selektieren Sie am Model die z-x Ebene.



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6. Öllöcher Wählen Sie aus dem Menü EINFÜGEN den unterpunkt ACHSENSYSTEM. Es erscheint ein Dialogfenster zur Definition des Achsensystems, hier einfach mit OK bestätigen. Es erweist sich später zur Definition von Richtungen als zweckmäßig. Selektieren Sie die y-z Ebene (Im Spezifikationsbaum oder Modelbereich). Über das Menü Einfügen, wählen Sie die Funktion Skizzierer. Zu der Funktion 3D- Elemente schneiden gelangen Sie über das Menü EINFÜGEN / OPERATION / 3D- GEOMETRIE / 3D- ELEMENTE SCHNEIDEN. Selektieren Sie die Welle (im Spezifikationsbaum oder Modelbereich). Dann kommt eine Meldung, hier klicken Sie einfach auf OK. Es erscheint die Verschneidungskurve zwischen Kolben und Skizzierebene . Verlassen Sie den Skizzierer mit Hilfe des Buttons Umgebung verlassen. Klicken Sie in einen leeren Bereich der Skizzierebene, um die aktuelle Selektion zu annullieren.


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Selektieren Sie die y-z Ebene. Über das Menü EINFÜGEN, klicken Sie auf die Funktion Skizzierer. Mit dem Linesymbol (unter Verwendung zweier Punkte) erzeugen Sie eine Linie durch den Punkt P(38,-45) als Startpunkt und klicken Sie als Endpunkt einen beliebigen Punkt an.

Mit einem Doppelklick auf die erzeugte Linie erscheint ein Funktionsdialog zur Liniendefinition. Dabei können Sie die geforderten Angaben hinzufügen: Start- und Endpunkt, und vor allem den Winkel.


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Bestätigen Sie mit OK. Die Linie können Sie begrenzen mit der Funktion Trimmen aus der Menü EINFÜGEN / OPERATION / BEGRENZUNGEN / TRIMMEN. Selektieren Sie die Linie und begrenzen Sie diese durch anklicken mit der linken Maustaste. Verlassen Sie den Skizzierer über das Symbol Umgebung verlassen . Um die Funktion Referenzelemente (erweitert ) einzufügen, klicken Sie mit der rechten Maustaste eine beliebige Funktion aus der Funktionsleiste (rechter Bildrand) an, oder wählen Sie aus der Menüleiste die Funktion Referenzelement wählen. CATIA stellt dem Benutzer drei Referenzelemente zur Verfügung: Punkte Linien Ebenen Diese drei Referenzelemente werden unter dem Knotenpunkt geöffneter Körper in den Spezifikationsbaum eingefügt. Klicken Sie die Funktion Ebene an, es erscheint ein Dialogfenster zur Ebenendefinition. Stellen Sie den Ebenentyp auf senkrecht zur Kurve und selektieren Sie als Kurve die erzeugte Linie ( Skizze 12) und den Punkt auf Scheitelpunkt aus Skizze.12. Oder legen Sie bei Punktdefinition die Ebene in einer beliebige Stelle im Modelbereich fest, indem Sie mit der gedrückt gehaltenen linken Maustaste die Ebene selektieren und bewegen.

Ist alles wie gewünscht, bestätigen Sie mit OK. Wählen Sie aus dem Menü EINFÜGEN / AUF SKIZZEN BASIERENDE KOMPONENTEN oder aus der Funktionsleiste die Funktion Bohrung. Klicken Sie auf die Linie aus Skizze 12 und auf die gezeichnete Ebene (Ebene.1), auf der die Bohrung positioniert werden soll. Es erscheint ein Dialogfeld und die Vorschau der Bohrung. Erzeugen Sie eine Bohrung mit 2mm Durchmesser, bis zum nächsten Element und Typ normal. Falls nötig die Richtung umkehren und als Achse die Kante. 2 wählen


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Die anderen Bohrungen erzeugen Sie über ein Muster. Selektieren Sie die Bohrung 3 und klicken Sie auf den Button Kreismuster (Menü EINFÜGEN / UMWANDLUNGSKOMPONENTEN / Kreismuster). Im Dialogfenster soll die Option Parameter auf Exemplare & Winkel stehen, Exemplare auf dem Wert 5 und Winkel auf dem Wert 10°. Markieren Sie das Optionsfeld Referenzelement und selektieren Sie die Hochachse (hier die y- Achse). Als Objekt für das Kreismuster muss die Bohrung 3 sein. Bestätigen Sie mit OK


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Bleiben Sie bei dieser Funktion Kreismuster. Stellen Sie die Optionen auf die zuvor genannten Werte und Angaben mit der einzigen Änderung, statt der Winkel 10° geben Sie –10°.


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Rufen Sie die Funktion Kreismuster wieder auf. Stellen Sie die Option Parameter wie zuvor auf Exemplare & Winkel, Exemplare auf dem Wert 2 und Winkel auf dem Wert 180°. Markieren Sie das Optionsfeld Referenzelement und selektieren Sie die Hochachse (hier die y- Achse). Als Objekt für den Kreismuster muss die Bohrung 3 sein.


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Immer bei dieser Funktion bleiben. Im Dialogfenster soll die Option Parameter auf Exemplare & Winkel stehen, Exemplare auf dem Wert 5 und Winkel auf dem Wert 10°. Markieren Sie das Optionsfeld Referenzelement und selektieren Sie die Hochachse (hier die y- Achse). Als Objekt für den Kreismuster muss das Kreismuster.4 sein.


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Bleiben Sie bei dieser Funktion Kreismuster. Stellen Sie die Optionen auf die zuvor genannten Werte und Angaben mit der einzigen Änderung, statt der Winkel 10° geben Sie –10° ein.


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Wählen Sie aus dem Menü EINFÜGEN / AUFBEREITUNGSKOMPONENTEN oder aus der Funktionsleiste (rechter Bildrand) die Funktion Kantenverrundungen. Stellen Sie den Radius auf 0.75 mm und selektieren Sie als zu verrundendes Objekt nacheinander die 18 Innenschnittkanten zwischen Öllöscher und Kolben (nicht die Innenflächen!). Die Option Fortführung bleibt auf Tangentenstetigkeit stehen.


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Ist alles wie erwünscht, bestätigen Sie mit OK.

Bleiben Sie bei dieser Funktion Kantenverrundungen. Stellen Sie den Radius auf 1 mm und selektieren Sie als zu verrundendes Objekt nacheinander die zwei Außenschnittkanten zwischen Kolben und Nabe. Die Option Fortführung bleibt auf Tangentenstetigkeit stehen.


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Vergessen Sie nicht das Sichern des Dokuments.


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7. Zeichnungserstellung In CATIAV5 ist für die Zeichnungsableitung das Drafting –Modul zuständig. Es ist im Hauptmenü unter START / MECHANISCHE KONSTRUKTION / DRAFTING zu finden. Das Drafting-Modul starten, indem Sie das leere Blatt anklicken und dann „ Ändern...“ .

Es erscheint ein Dialogfeld zur Definition der neue Zeichnung. Dabei wählen Sie A3ISO und Querformat.

Bestätigen Sie mit OK, OK. Alternative: Die Datei DINA3.CAT öffnen (unter Professoren ). Diese Datei enthält bereits ein leeres Blatt sowie einen Zeichnungsrahmen mit Schriftfeld. Erstellen Sie die Vorderansicht, indem Sie im Drafting-Fenster den Befehl Vorderansicht auswählen. In den dreidimensionalen Raum wechseln, im Strukturbaum die Ebene x-y selektieren. Für diese Ansicht ist es notwendig, sowohl das 3D- als auch das Drafting-Fenster nebeneinander zu betreiben.


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Mit dem Kompass (blaues Zeigersymbol) kann diese Ansicht um drei Achsen rotiert werden, bis diese Ansicht die gewünschte Form besitzt. Die Vorderansicht selektieren und mit der linke Maustaste (gedrückt halten) können Sie die Vorderansicht positionieren.


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Andere Projektionsansichten erreichen Sie durch das Wählen vom Befehl „Projizierte Ansicht“.

Danach mit dem Cursor (linke Maustaste gedrückt halten) die Lage der Projektionsansicht wählen. Mit dem Befehl „Abgesetzter Schnitt“ den Schnitt durch den Kolben erzeugen, indem eine Schnittlinie (durch zwei Punkten) entlang der Hochachse definiert wird.


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Die Isometrische Ansicht des Kolbens erstellen Sie mit Hilfe des Befehls Isometrische Ansicht. Dazu bei aktiviertem Befehl ins 3D-Fenster wechseln und den Kolben so mit der Maus drehen, bis eine ansprechende Isometrie Ansicht entsteht, und wählen Sie im Modelbereich die Kolbenachse (hier die y-Achse). Im Drafting- Fenster erscheint nun die Isometrie Ansicht, welche wieder mit dem Kompaß gedreht werden kann.

Selektieren Sie die Isometrie Ansicht. Mit der rechte Maustaste können Sie die Funktion „Eigenschaften“ wählen. Es erscheint ein Dialogfenster zur Definition der Eigenschaften. Hier wird der Maßstab gewählt. (zu empfehlen wäre 1:2)


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Mit der linken Maustaste können Sie jetzt die Ansicht bewegen und eine geeignete Lage wählen.

Abschließend können Sie die einzelnen Ansichten bemaßen. Wählen Sie die Funktion Bemaßung unter dem Menü EINFÜGEN / BEMAßUNG oder in den Symbolleisten der Workbench Dann werden die Maße hintereinander gelegt und geordnet. Sie können die Lage der Maße verändern (bei anklicken der Maße und die linke Maustaste gedrückt halten). Oder durch anpicken des Maßes und klicken der rechten Maustaste können im folgenden Menüpunkt Eigenschaften die Einstellungen der jeweiligen Bemaßung sehr detaillert verändert werden hinsichtlich Wert, Toleranzen, Maßlinie und Darstellungsarten. Im Anhang befindet sich eine vollständig bemaßte Zeichnung des Kolbens.


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