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Fakultät für Maschinenbau – Vorlesung Konstruktion
Form- und
Lagetoleranzen
Form- und
Lagetoleranzen
Fakultät für Maschinenbau – Vorlesung Konstruktion
4. Angaben von Form- und Lagetoleranzen
Gliederung
2. Form- und Lagetoleranzen
3. Tolerierungsgrundsätze3.1 Hüllprinzip3.2 Unabhängigkeitsprinzip3.3 Wahl Tolerierungsgrundsatz 3.4 Maximum – Material – Bedingung
1. Zweck der Toleranzfestlegung1. Zweck der Toleranzfestlegung
Fakultät für Maschinenbau – Vorlesung Konstruktion
o In der Fertigung entstehen :
Maßabweichungen begrenzt durch Maßtoleranz
= Makrostruktur Form- und Lagetoleranz
Beispiel Ø 40 h7
= Mikrostruktur Rauheitsangaben
Beispiel Ra = 1,6 µm
Gestaltabweichungen DIN 4760
Rauheit
Welligkeit
Formabweichungen
Lageabweichungen
1. Zweck der Toleranzfestlegung
Fakultät für Maschinenbau – Vorlesung Konstruktion
Zeichnung
Abweichung vom Maß(des Durchmessers)
Abweichung vonder Form (Zylinder)
Abweichung von derLage / Richtung
Abweichungen derOberfläche
1. Zweck der Toleranzfestlegung
Fakultät für Maschinenbau – Vorlesung Konstruktion
1. Zweck der Toleranzfestlegung
Fakultät für Maschinenbau – Vorlesung Konstruktion
Zeichnungsbemaßung
Fertigung
Fertigungsfehler, Zerspankräfte, Einspannung, Eigenspannungen, Schwingungen, Temperatur
Ursachen von Maß- und Gestaltabweichungen liegen in :
1. Zweck der Toleranzfestlegung
Fakultät für Maschinenbau – Vorlesung Konstruktion
1. Zweck der Toleranzfestlegung
Abweichung von der Form(Geradheit, Zylinderform)
Abweichung von der Lage(Koaxialität, Rundlauf)
Fakultät für Maschinenbau – Vorlesung Konstruktion
Für die Fertigung muss Zeichnung sein
vollständig eindeutig
Bemaßung muss sein
a) Funktionsgerecht
b) Fertigungsgerecht (Kosten!)
c) Prüfgerecht (Qualitätsmanagement)
zu 80 % sind Zeichnungen
dies nicht
1. Zweck der Toleranzfestlegung
Fakultät für Maschinenbau – Vorlesung Konstruktion
zu a) Funktionserfüllung:
Jedes Bauteil ist so zu tolerieren, dass es seine vorgegebene Funktion erfüllt, und zwar während der gesamten Lebensdauer.
zu b) Herstellbarkeit:
Das Bauteil muss sich innerhalb der Toleranzen fertigen lassen, und zwar möglichst sicher und kostengünstig
1. Zweck der Toleranzfestlegung
Montierbarkeit:
Das Bauteil muss sich montieren lassen, und zwar
• unbedingt, d.h. gleiche Teile sind beliebig austauschbar
• bedingt, d.h. Teile werden zusortiert und sind dann nur gemeinsam austauschbar
Fakultät für Maschinenbau – Vorlesung Konstruktion
1. Zweck der Toleranzfestlegung
• Maßtoleranzen sagen nichts über Form oder Lage einzelner Geometrieelemente aus.
• Form- und Lagetoleranzen schränken die Abweichungen von der idealen geometrischen Form und Lage ein. – Beispielsweise die Geradheit oder
Rundheit einer Bohrung
Geometrisch ideale Bohrung
Reale Bohrung (übertrieben gekrümmt)
Beispiel 1 Bohrung zur Aufnahme eines Stiftes
Fakultät für Maschinenbau – Vorlesung Konstruktion
1. Zweck der Toleranzfestlegung
• Mögliche Folgen bei ungenügender Tolerierung:– Bolzen passt nicht in die
Bohrung (Formfehler)
– Bolzen sitzt schief in der Bohrung (Lagefehler)
Fakultät für Maschinenbau – Vorlesung Konstruktion
1. Zweck der Toleranzfestlegung
Anforderungen an die Gestaltung der Lagersitze einer Getriebewelle
Beispiel 2
IT: ISO Toleranzfeld
Fakultät für Maschinenbau – Vorlesung Konstruktion
1. Zweck der Toleranzfestlegung
Anforderungen an die Gestaltung der Lagersitze einer Getriebewelle
Beispiel 2
Bei Lager der Toleranzklasse PN sind zu wählen für:
Durchmessertoleranz : IT6 (IT5)
Rundheitstoleranz der Passflächen t1 : IT4/2 (Punktlast IT5/2)
Parallelitätstoleranz t2 : IT4 (Punktlast IT5)
Planlauftoleranz der Anlageschultern t3 : IT4
Bei Gehäuse ein IT-Grad gröber wählen
IT: ISO Toleranzfeld
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1. Zweck der Toleranzfestlegung
Form- und Lagetoleranzen werden zur Sicher-stellung einwandfreier Bedingungen für die Funktion und Austauschbarkeit von Werkstücken und Baugruppen benötigt
Form- und Lagetoleranzen werden zur Sicher-stellung einwandfreier Bedingungen für die Funktion und Austauschbarkeit von Werkstücken und Baugruppen benötigt
Fakultät für Maschinenbau – Vorlesung Konstruktion
Gliederung
2. Form- und Lagetoleranzen2. Form- und Lagetoleranzen
4. Angaben von Form- und Lagetoleranzen
3. Tolerierungsgrundsätze3.1 Hüllprinzip3.2 Unabhängigkeitsprinzip3.3 Wahl Tolerierungsgrundsatz 3.4 Maximum – Material – Bedingung
1. Zweck der Toleranzfestlegung
Fakultät für Maschinenbau – Vorlesung Konstruktion
Zu unterscheiden sind:
Formtoleranzen:• Geradheit, Ebenheit, Rundheit, Zylinderform ...
Lagetoleranzen:• Richtungstoleranz (z.B. Parallelität, Rechtwinkligkeit)
• Ortstoleranz (z.B. Koaxialität, Symmetrie)
• Lauftoleranz (z.B. Rundlauf, Planlauf)
2. Form- und Lagetoleranzen
Bezugsfläche oder –punkt notwendig
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• Reales Formelement:(Linien, Flächen)Toleranzpfeil / Bezug auf Element selbst oder zugehörige Maßhilfslinie (min. 4 mm Abstand von Maßlinie des Elements)
2. Form- und Lagetoleranz
• Abgeleitetes Element:(Symmetrielinie, Achse)Toleranzpfeil / Bezug auf Maßpfeil des Elements
Bezugsfläche oder –punkt kann sein:
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Formtoleranzen
2. Form- und Lagetoleranz
auch: Hoischen S 191/192
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Lagetoleranzen
2. Form- und Lagetoleranz
Fakultät für Maschinenbau – Vorlesung Konstruktion
4. Angaben von Form- und Lagetoleranzen
Gliederung
3. Tolerierungsgrundsätze3.1 Hüllprinzip3.2 Unabhängigkeitsprinzip3.3 Wahl Tolerierungsgrundsatz 3.4 Maximum – Material – Bedingung
3. Tolerierungsgrundsätze3.1 Hüllprinzip3.2 Unabhängigkeitsprinzip3.3 Wahl Tolerierungsgrundsatz 3.4 Maximum – Material – Bedingung
2. Form- und Lagetoleranzen
1. Zweck der Toleranzfestlegung
Fakultät für Maschinenbau – Vorlesung Konstruktion
Welle nach Bild links und rechts oben mit Formabweichung
Beispiel Mögliche Abweichungen einer Welle ohne Form- und Lagetoleranz
Durchmessertoleranz und Geradheitsabweichung einer Welle
Durchmessertoleranz und Rundheitsabweichung einer Welle
3. Tolerierungsgrundsätze
Fakultät für Maschinenbau – Vorlesung Konstruktion
3. Tolerierungsgrundsätze
Unabhängigkeits-prinzip
Unabhängigkeits-prinzip
Grundsatz: „Toleranzen nicht enger als nötig“ ist nicht ausreichend,Festlegung der Beziehung von Maßtoleranz zu Form- und Lage-toleranz erforderlich nach
Grundsatz: „Toleranzen nicht enger als nötig“ ist nicht ausreichend,Festlegung der Beziehung von Maßtoleranz zu Form- und Lage-toleranz erforderlich nach
HüllprinzipHüllprinzip
Fakultät für Maschinenbau – Vorlesung Konstruktion
3. Tolerierungsgrundsätze
Zeichnungsangabe: keine
Tolerierung nach DIN 7167
(s. Hoischen S. 194)
3.1 Hüllprinzip
Prinzip bedeutet: Festlegung einer Hülle für Kreis-zylinder („Rundpassungen“), Flächenpaare („Flachpassungen“), Kugeln
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3.1 Hüllprinzip
Die Welle muss in eine Hülle mit 10,2 passen, das Maß 100,2 wird unabhängig geprüft
Kreiszylinder nach Bild oben mit Maximum-Material-Zustand (Grenzfall)
Prüfung:
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3.1 Hüllprinzip
Es können nur Formabweichungen von der Hülle eingeschränkt werden, nicht aber Lageabweichungen (Ausnahme: Parallelität)
Vom Hüllprinzip nicht eingeschränkte Lageabweichungen, z.B. a) Rechtwinkligkeit b) Koaxialität c) Symmetrie
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3. Tolerierungsgrundsätze
Zeichnungsangabe: Tolerierung ISO 8015
(s. Hoischen S. 195)
3.2 Unabhängigkeitsprinzip
Prinzip bedeutet: Jede einzelne Toleranz wird für sich allein auf Einhaltung geprüft
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3.2 Unabhängigkeitsprinzip
Bei der Welle werden unabhängig Maß-, Geradheits-und Rundtoleranz geprüft
zusätzliche Möglichkeit mit :
Festlegung einer Hüllbedingung
E
Prüfung:
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Hüllbedingung wird nur verlangt, wo sie auch notwendig ist (durch ). Die Zeichnungsangaben werden eindeutiger.
3.3 Wahl Tolerierungsgrundsatz
Empfehlung: Tolerierung ISO 8015
Unabhängigkeitsprinzip ISO 8015
Vorteil: international genormt, wird sich durchsetzen
E
3.3 Wahl Tolerierungsgrundsatz
Hüllprinzip DIN 7167Alle Kreiszylinder und Parallelebenen unterliegen der Hüllbedingung. Wo diese nicht gilt, ist dies extra zu kennzeichnen.
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3. Tolerierungsgrundsätze
3.4 Maximum – Material – Bedingung
Tolerierung nach ISO 2692
Beispiel Maßtoleranz + Geradheitstoleranz bei Unabhängigkeitsprinzip
Zeichnungsangabe: einzeln an bestimmten Formelementen bei Unab-hängigkeits- und Hüllprinzip
(s. Hoischen S. 190) MAufgabenstellung: Passfähigkeit zweier Bauteile
soll sichergestellt werden
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Unabhängigkeitsprinzip
3.4 Maximum – Material – Bedingung
Beispiel eines Stiftbolzens bei Tolerierung nach dem Unabhängigkeitsprinzipa) Konstruktionsskizze b) Maximum-Material-Maß (MMS)
Extremfall max z.B.: Ø15,000 + 0,010 (Formabw.) = Ø15,010 (benötigte Hülle)Ohne MMS Ausschuss z.B.: Ø14,990 + 0,015 (Formabw.) = Ø15,005 (benötigte Hülle)
und ist auch funktionsfähig
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3.4 Maximum – Material - Bedingung
Maximum – Material - Bedingung:
Durch Angabe von ist es möglich, die beim Istzustand geringeren Maßtoleranzen den Formabweichungen bzw. umgekehrt zuzuschlagen und damit vorgegebene Maßtoleranzen zu überschreiten.
M
Mit werden funktionsgerechte „Ausschuss“-Teile zu „Gutteilen“
M
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4. Angabe von Form- und Lagetoleranzen4. Angabe von Form- und Lagetoleranzen
Gliederung
2. Form- und Lagetoleranzen
3. Tolerierungsgrundsätze3.1 Hüllprinzip3.2 Unabhängigkeitsprinzip3.3 Wahl Tolerierungsgrundsatz 3.4 Maximum – Material – Bedingung
1. Zweck der Toleranzfestlegung
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4. Angabe von Form- und Lagetoleranzen
4.1 Allgemeintoleranzen für Form und Lage
Angabe bedeutet: Wie bei der Allgemeintoleranz für Maße gelten dann Mindestan-forderungen an Form und Lage für alle Formelemente (Ausnahmen s. Hoischen)
Zeichnungsangabe: im Schriftfeld
Allgemeintoleranz ISO 2768-mK
(s. Hoischen S. 168)
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Toleranzrahmen
Bezeichnung des Bezuges
Toleranzzone mit Toleranzwert in mm (z.B. 0,05) ( für kreis- bzw. zylinderförmige Toleranzzone)
Symbol für die zu tolerierende Eigenschaft
Bezugslinie rechtwinklig auf Oberfläche
Bezugspfeil
Toleriertes FormelementBezugsrahmen
Bezugsbuchstabe
Bezugslinie rechtwinklig auf Oberfläche
Bezugsdreieck
Bezugselement
4.2 Angabe der Form- und Lagetoleranz am Formelement
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• Bezüge (Hoischen S. 189)
4.2 Angabe der Form- und Lagetoleranz am Formelement
Wo anordnen? Mehr als ein Bezug