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RHEINISCHE FH KÖLNUniversity of Applied SciencesDipl.-Ing. Antoni Stefaniak
Studiengang Maschinenbau
1
Konstruktionslehre
• Toleranzen und Passungen• Form- und Lagetoleranzen• Oberflächenzeichen
Das Skript ist nicht vollständig und ist ausschließlich für den Gebrauch in Vorlesungen und Übungenbestimmt. Für sonstigen Gebrauch sind die angegebenen Quellen heranzuziehen.
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Vorwort
• Johannes Keppler (1571)• Ubi materia, ubi geometria
• Wo Materie ist,ist auch Geometrie
• Vollkommenheit ist nur in der Geometrie zu finden
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Räumliche Darstellungen
Spannpratze in 3 Ansichten und in dimetrischer Darstellung
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Meßmittel: Meßunsicherheit
Augenmaß ∆L = (0,2-0,3)LZentimetermaß („Zollstock“) ∆L = 1 mmMeßschieber („Schieblehre“) ∆L = 0,1-0,05 mm (1/10 mm)Mikrometerschraube („Meßbügel“) ∆L = 0,1-0,05 mm (1/100 mm)Meßuhr ∆L = 0,001 mm (1 µm)Microcator ∆L = 0,0002 mm (0,2 µm) Induktiver Wegaufnehmer ∆L = 0,0001 mm (0,1 µm) Parallelendmaße ∆L = 0,0005 mm (0,2-0,5 µm)
Bei genauen Messungen ist die Wärmeausdehnung zu beachten
Lineare Wärmeausdehnung
Toleranzen von Meßmitteln
differenzTemperatur
fizienthnungskoefWärmeausder Lineare
geAnfangslän
derung Längenän
0
0
t
l
l
tll
∆
∆∆⋅⋅=∆
α
αMeßtemperatur und Feuchte
20°C ± 0,1Luftfeuchtigkeit 65 %
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Bezeichnungen an Maßtoleranzen
Nulllinie
Nennmaß
Maßtoleranz
Oberes Abmaß ES, es (ecart superieur)
Unteres Abmaß EI, ei (ecart inferieur)
Istmaß
ISO-Toleranzsystem
a) Die Größe der Maßtoleranz wird durch die Fertigungsgenauigkeit festgelegtKennzeichnung durch Zahlen von 0 bis 18 = 20
b) Die Lage des Toleranzfeldes wird durch die Funktion bestimmt (Spiel, Pressung)Kennzeichnung durch Buchstaben (-kombinationen) 28Innenmaße (Bohrung) = Großbuchstaben, Außenmaße (Wellen) = Kleinbuchstaben
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Erreichbare IT-Qualitäten in Abhängig-keit vom jeweiligen Fertigungsverfahren
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Die ISO-Toleranzeinheit i, I
1
10
10 100 1000 10000
Nenndurchmesser in [mm]
ISO
-Tol
era
nze
inhe
it m
21
3
1,2004,0:3150500
001,045,0:5000
DDDDIN
DDiN
⋅=+⋅=≤<
⋅+⋅=≤<
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Klassenfaktoren K für die ISO-Grundtoleranzreihen nach DIN 7151
T = i K
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Maße und Toleranzen (DIN ISO 286-1)
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Toleranzen und Passungen
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Lage der Toleranzfelder nach DIN ISO 286
Die Lage der Toleranzfelder wird durch die Funktion bestimmt!
Innenmaße (Bohrungen):
20 Toleranzklassen28 Toleranzfeldlagen= 560 Kombinationen
Außenmaße (Wellen):
20 Toleranzklassen28 Toleranzfeldlagen= 560 Kombinationen
insgesamt sind damit 560x560 = 316 600 Möglichkeiten der Passungskombinationen möglich!
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Lage der Toleranzfelder
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System Einheitsbohrung (DIN 7151)
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System Einheitswelle (DIN 7155)
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Toleranzklassen
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Angabe der Grenzabmaße für ISO-Toleranzkurzzeichen
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Prozessfähigkeitsindex
sC
sTT
C
kritpk
uop
3
6∆∆∆∆====
−−−−====
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Charakterisierung
technischer Oberflächen
Rauhheitskenngrößen:
1. Arithmetischer Mittenrauhwert Ra2. Gemittelte Rauhtiefe Rz3. Maximale Rauhtiefe Rmax (früher Rt)
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Begriffe und Definitionen der Oberflächenmeßtechnik
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Begriffe und Definitionen in der Oberflächenmeßtechnik
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Oberflächenkennzeichnung
Umrechnen von Rauhtiefenwertennach Beiblatt DIN 4768
Zuordnung alter Rauhigkeitswerte nach DIN ISO 1302
a
e d
b
c(f)
a Mittenrauhwert Rab Fertigungsverfahrenc Bezugsstrecked Rillenrichtung (Symbol)e Bearbeitungszugabef andere Rauheitsmeßgrößen Rz, Rp
Umrechnung von Ra in Rz
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Kennzeichnung der Oberflächenqualität
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Empfehlungen für die Rauhtiefe R zin Abhängigkeit von der Funktion
Rz = f (Nennmaß, Toleranzklasse, Flächenfunktion) nach Rochusch
Rz < 0,5 T
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Formtoleranzen nach DIN ISO 1101
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Lagetoleranzen der Richtungnach (DIN ISO 1101)
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Lagetoleranzen des Ortes
nach (DIN ISO 1101 )
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Lagetoleranzen des Laufs nach (DIN ISO 1101)
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Tolerierungsgrundsätzenach DIN ISO 8015
Tolerierungsgrundsatz „Unabhängigkeitsprinzip“, alle in einer Zeichnung angegebenen Maß, Form-und Lagetoleranzen müssen unabhängig voneinander eingehalten werden, sofern nicht besondere Angaben etwas anderes fordern (neuer Tolerierungsgrundsatz), Normalfall nach DIN ISO 8015)
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Tolerierungsgrundsätze E
Tolerierungsgrundsatz Hüllbedingung-, alle Form- und Lageabweichungen müssen innerhalb der durch das Maximum-Material-Maß vorgegebenen geometrisch idealen Hülle liegen; das Maximum-Material-Maß ist derjenige Grenzwert eines tolerierten Maßes, er das Bauteil mit dem meisten Ma-terial ergibt (alter Tolerierungsgrundsatz nach DIN 7167, Sonderfall ( E nach DIN ISO 8015)
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Tolerierungsgrundsätze M
Tolerierungsgrundsatz Maximum-Material-Prinzip"; Maßtoleranzen, die nicht vollständig ausge-schöpft worden sind, dürfen bis zur Grenze des Maximum-Material-Maßes von Form- und Lage-toleranzen zusätzlich in Anspruch genommen werden (Sonderfall M ) nach DIN ISO 8015)
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Toleranz- und Bezugsangaben für geo-metrische Elemente und Hilfselemente
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Einzelteilzeichung mit Oberflächenzeichenund Toleranzangaben
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