Metalltechnik Fachstufe Arbeitsblätter
vonHans-Günter Albert, Dietmar Morgner, Bernhard Schellmann
1. Auflage
Europa Lehrmittel 2010
Verlag C.H. Beck im Internet:www.beck.de
ISBN 978 3 8085 1773 4
schnell und portofrei erhältlich bei beck-shop.de DIE FACHBUCHHANDLUNG
EUROPA-FACHBUCHREIHEfür Metallberufe
Metalltechnik FachstufeArbeitsblätterunterrichtsbegleitende, fächerübergreifende Aufgaben
Autoren:Hans-Günter Albert ChemnitzDietmar Morgner ChemnitzBernhard Schellmann Kißlegg
Lektorat:Bernhard Schellmann Kißlegg
Bildbearbeitung:Zeichenbüro des Verlages Europa-Lehrmittel, Ostfildern
Das vorliegende Buch wurde auf der Grundlage der neuen amtlichen Rechtschreibregeln erstellt.
3. Auflage 2010
Druck 5 4 3 2 1
Alle Drucke derselben Auflage sind parallel einsetzbar, da sie bis auf die Behebung von Druckfehlern untereinanderunverändert bleiben.
ISBN 978-3-8085-1773-4
Alle Rechte vorbehalten. Das Werk ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der gesetzlich gere-gelten Fälle muss vom Verlag schriftlich genehmigt werden.
© 2010 by Verlag Europa-Lehrmittel, Nourney, Vollmer GmbH & Co. KG, 42781 Haan-Gruitenhttp://www.europa-lehrmittel.deSatz: Grafische Produktionen Neumann, 97222 RimparDruck: Media-Print Informationstechnologie, 33100 Paderborn
VERLAG EUROPA-LEHRMITTEL � Nourney, Vollmer GmbH & Co. KGDüsselberger Straße 23 � 42781 Haan-Gruiten
Europa-Nr.: 17719
MTF - 001-003 - Titelei:MTF - 001-003 - Titelei 19.10.2010 10:26 Uhr Seite 1
Einführung
Für wen ist das Buch? Das Buch ist für alle, die sich mit der Technologie Metall undden Gebieten Technische Mathematik und Arbeitsplanung inder Ausbildung und im Unterricht auseinander setzen odersich auf eine Prüfung im Metallbereich vorbereiten. Das Ar-beitsheft ist für die Fachstufe der Berufsschule und das tech-nische Gymnasium bzw. die Fachoberschulen geeignet. Diedritte Auflage beinhaltet Normänderungen und aktualisierteAbbildungen.
Was erwartet Sie? Sie finden in den Arbeitsblättern, nach den Themengebietenzur Fachstufe derMetalltechnik geordnet, Fragestellungen, Ar-beitsaufträge und Merksätze. Mit den Arbeitsblättern wirdFachwissen durch praxisnahe Aufgabenstellungen vermitteltund überprüft.
Wie sind die Blätter aufgebaut? Der Schwerpunkt im Arbeitsheft liegt auf der Technologie. DieThemen werden fächerübergreifend mit Aufgaben aus derTechnischen Mathematik und Arbeitsplanung ergänzt.Die einzelnen Fachgebiete sind mit drei verschiedenen Farbenhervorgehoben:
Merksätze undwichtige Formeln sind rot unterlegt bzw. rot ein-gerahmt.
Die wichtigsten Formeln und Tabellen zur Lösung der Aufga-ben finden Sie auf der Innenseite des vorderenUmschlags. Alsweitere Lösungshilfe empfehlen wir das Tabellenbuch.
Die Themen schließen mit den weiterführenden Aufgaben ab,die auf einem separaten Blatt zu lösen sind.
Für den Lehrer und Ausbilder Alle Lösungsvorschläge sind im Lehrerheft enthalten. Die Auf-gaben und Fragen können teilweise auch abweichend von dervorgegebenen Lösung bearbeitet werden.
Wir wünschen Ihnen viel Freude beim Bearbeiten der Themen!
Herbst 2010 Die Autoren
Technologie – blau
Technische Mathematik – grün
Arbeitsplanung – gelb
MTF - 001-003 - Titelei:MTF - 001-003 - Titelei 19.10.2010 10:26 Uhr Seite 2
Inhalte
QualitätssicherungPassungen 4Endmaße 6Winkelmessung 7Fühlhebelmessgerät 8Feinzeiger 9Rauheitskenngrößen 10Form- und Lagetoleranzen 12Qualitätsmanagement 14Qualitätskontrolle 16
TrenntechnikZerspanprozess 18Schneidstoffe 20Schnittkräfte 22Werkzeugmaschine 24Fräsen 26Schleifen 28Honen und Läppen 30Scherschneiden 32Thermisches Trennen und Erodieren 34Wasserstrahltechnik und Laserschneiden 36
FügenWelle-Nabe-Verbindung 38Schutzgasschweißen 40Kunststoffschweißen 42
MaschinentechnikLager 44Reibung und Schmierung 46Wellen, Achsen und Kupplungen 48Führungen und Achsantriebe 50Hauptantriebe und Motoren 52Zahnrad 54Riemen-, Zahnrad- und Kettentrieb 56
WerkstofftechnikNormbezeichnungen von Eisenwerkstoffen 58Fe-Fe3C-Schaubild 60Wärmebehandlung von Stählen, Glühen und Härten 62Wärmebehandlung von Stählen, Oberflächenhärten und Vergüten 64Nichteisenmetalle 66Sinterwerkstoffe 68Korrosion, Korrosionsschutz 70Kunststoffe 72Härteprüfung 74Zugfestigkeitsprüfung und Kerbschlagbiegeversuch 76Technologische und zerstörungsfreie Prüfverfahren 78
UmformtechnikGrundlagen der Umformtechnik 80Biegen und Biegeverfahren 82Druckumformen 84Zug-Druckumformen 85Gesenkschmieden 86
Steuerungs- und RegelungstechnikSteuern und Regeln 88Logische Verknüpfungen, SPS, Kontaktsteuerung und E-Pneumatik 90Pneumatische Steuerungen 92Hydraulische Steuerungen 94
Flexible FertigungSensorik, Wegmessung 96CNC-Maschinen, CAD 98NC-Technik 100Handhabungstechnik 106Komplexaufgabe Säulenbohrmaschine SSB 40 108
Firmenverzeichnis 112
MTF - 001-003 - Titelei 14.08.2006 16:45 Uhr Seite 3
1 Folgende Bilder zeigen Baugruppen mit unterschiedlichen Funktionen.Welche Funktionseinheiten sind abgebildet?Beschreiben Sie kurz die Funktion der aufgeführten Einzelteile.Geben Sie an, welche Eigenschaft/en die jeweilige Passung zwischen den Teilen aufweisen muss,
um deren Funktion sicherzustellen, und geben Sie jeweils ein Beispiel an.
2 Sie sollen die Bohrungen mit Durchmesser d = 12H7 für denZylinderstift herstellen.
Geben Sie das Höchst-, das Mindestmaß und die Toleranzfür die Bohrungen an.
Go = Gu = T =
Welche Funktion hat der Zylinderstift?
Welches Passmaß hat der Durchmesser des zugehörigen Zylinderstifts nach DIN EN ISO 28734?Geben Sie auch hierfür das Höchst-, das Mindestmaß und die Toleranz an.
d: Go = Gu = T =
Geben Sie die Grenzen von Spiel bzw. Übermaß dieser Passung an.
Tragen Sie die vollständige Bemaßung der Passung in den Zeichnungsausschnitt ein.
PassungenQualitätssicherung
Datum:
4
Fügeteil 1
Fügeteil 2
Bezeichnung derFunktionseinheit
Relevante Teile Rad und RadreifenKolben und Zylinder-
bohrungPinole und Reitstock-
bohrung
Funktion derPassung
Eigenschaft/en
Zu wählendePassungsart
Beispiel (Ein-heitsbohrung)
MTF - 004-017 14.08.2006 16:46 Uhr Seite 4
3 DieAbbildung zeigt eine einfacheBohrvorrichtung.Geben Sie den einzelnen Teilen jeweils eine
sinnvolle Bezeichnung.Kennzeichnen Sie die Stellen in der Zeichnung
farbig, die als Passungen ausgeführt seinmüssen.4 Beschreiben Sie, welche Merkmale die Passun-
gen in den folgenden zwei Beispielen aufweisen müssen, um die Funktion der Vorrichtung zu ge-währleisten.
Welche Passungsarten kommen zur Anwendung?
5 Wählen Sie jeweils eine geeignete Passung aus dem ISO-Passungssystem für die beiden Beispieleaus und geben Sie die zugehörigen Werte an.
6
Weiterführende Aufgabe:
7 Wählen Sie für folgende Anwendungen jeweils eine geeignete Passung aus und geben Sie die Gren-zen von Spiel oder Übermaß an: Kulissenstein in einer Führung für Nennmaß 20 mm, Lagerbuchseim Gehäuse für Nennmaß 54 mm, Schrumpfring auf einer Welle für Durchmesser 240 mm.
5
100
16
12
38
4
2
3
5
16
Bohrbuchse
Teil Nr.
�
�
Bezeichnung
�
�
�
�
Passungzwischen
Teilen 4 u. 2
Teilen 2 u. 5
Merkmale Passungsart
Kurzzeichen
Bedeutung
Passung
GuW
Mindestmaßder Welle
GoW GuB GoB Pü / Ps
Welchen Vorteil bietet das Passungssystem Einheitsbohrung?
MTF - 004-017:MTF - 004-017 19.10.2010 10:38 Uhr Seite 5
EndmaßeQualitätssicherung
Datum:
1 Die Höhe des Absatzes am abgebildeten Werkstückist durch eine Unterschiedsmessung zu bestimmen.Zur Prüfung stehen eine Messuhr mit Stativ und einSatz Endmaße zur Verfügung. Der Konstrukteur hatdas Maß auf 142h9 festgelegt.
Geben Sie Höchst- undMindestmaß der Höhe an.
Go = Gu =
Stellen Sie die Endmaß-kombination des Nenn-maßes zusammen:
2 Die Unterschiedsmessung ergibt eine Anzeige auf der Messuhr von +0,12 mm.
Bewerten Sie dieses Ergebnis!
Welche Vorteile hat es, wenn die Endmaßkombination möglichst gleich groß ist wie das zu prü-fende Maß?
3 Ein großes Problem bei Messungen im Bereich von hundertstel Millimetern, oder noch genauer, stelltdie Temperatur dar.
Geben Sie die Formel an mit der Längenänderungenvon Bauteilen in Abhängigkeit von ihrer Temperatur be-rechnet werden können:Welche Eigenschaft beschreibt der Längenausdehnungskoeffizient?
4 Geben Sie drei unterschiedliche Werkstoffe an, ausdenen Endmaße hergestellt werden.
Berechnen Sie die Längenänderung für die Endmaßkombination für jeden dieser Werkstoffe. DieAusgangslänge beträgt 142,000 mm. Der Temperaturunterschied beträgt ∆ϑ = 18 K.
5 Welche Folgerung für die Praxis ergeben sich aus diesen Rechenergebnissen?
6
90 010
40
60 30
70 20
80
50
90 010
40
60 30
70 20
80
50
1. Einstellen 2. Messen
Werk- stück
Endmaß- kombi- nation 100,000
40,000
MTF - 004-017:MTF - 004-017 19.10.2010 10:38 Uhr Seite 6
WinkelmessungQualitätssicherung
Datum:
1 Beim Umgang mit Winkeln werden unterschiedliche Bezeichnungen für verschieden große Winkel benutzt.Ergänzen Sie die Tabellen. Kennzeichnen Sie den entsprechenden Winkel im Bild farbig.
2 Lesen Sie die Anzeigen des Universalwinkelmessers ab und tragen Sie den jeweiligen Messwert aufder Linie unter dem Bild ein. Die Ablesegenauigkeit beträgt 5 Gradminuten.
Messwert: Messwert:
3 Der Morsekegel MK 2, Form B, eines Bohrers löst sich ständig aus seiner Aufnahme in der Bohrma-schine. Um die Ursache für diese Fehlfunktion einzugrenzen, soll der Winkel des Morsekegels mit Hil-fe eines Sinuslineals überprüft werden.
Welchen Kegelwinkel α müsste der Schaft haben?
Wie lautet die Formelzur Berechnung der erfor-derlichen Endmaßhöhe?
Berechnen Sie die Höhe zur Prüfung des Morsekegels.Länge des Sinuslineals sei l = 100 mm.
7
å
¿
6 045
30 15 0 15 30 456 0
von 0°5 0 4 0
3 02 0
8 0
7 0
6 0
¿
å
0
5 0 4 03 0
2 08 0
7 06 0
15 30 45 6 0
6 045
3015
von 0°
Feinzeiger
Werkstück
Endmaße
å
å
å
Lineal
E
L
Anwen-dungs-beispiel
Winkelbe-schreibung
Keilwinkel eines HM-
Drehmeißels für Stahl
Bezeichnung
Gradzahl
Spitzer Winkel
α < 90˚
Rechter Winkel Stumpfer Winkel
Anwen-dungs-beispiel
Winkelbe-schreibung
Zeichnen Sie den Morsekegel imMaßstab 2:1 auf einen Zeichenkar-ton. Brechen Sie die Darstellung5 mm nach dem Kegelschaft ab undbemaßen Sie die Zeichnung.
Bezeichnung
Gradzahl
Gestreckter Winkel Überstumpfer Winkel Vollwinkel
MTF - 004-017 14.08.2006 16:46 Uhr Seite 7