Konstruktionslehre 1. Konstruktionslehre 1. Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Math. P. Köhler V7 Folie 1

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1 4. Normen im Zeichnungswesen 4.1 Technische Darstellungen 4.2 Bemaßung Normzahlreihen Maßeintragung Maßbezugssysteme 4.3 Toleranzen Maßtoleranzen, Passungen, Form- und Lagetoleranzen 4.3 Zusätzliche Angaben (Oberflächen,...) 4.4 Normteile 4.5 Erzeugnisgliederung/Produktdokumentation Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Math. P. Köhler V7 Folie 1

2 Toleranzen Abweichungen vom Ideal Maßtoleranzen Generell bestehen Abhängigkeiten zwischen den einzelnen Toleranzarten, die früher mit dem Tolerierungsgrundsatz Hüllbedingung ( Maximum- Material-Maß) zum Ausdruck gebracht wurden. In der DIN ISO 8015 ist als Tolerierungsgrundsatz das Unabhängigkeitsprinzip festgelegt! ( Jede Toleranzangabe ist unabhängig von anderen Angaben einzuhalten!) Lagetoleranzen Formtoleranzen Oberflächentoleranzen Die Darstellungen sind stark übertrieben!! Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Math. P. Köhler V7 Folie 2

3 Form- und Lagetoleranzen nach DIN ISO 1101 Form- und Lagetoleranzen können zusätzlich zu den Maßtoleranzen angegeben werden, um Funktion und Austauschbarkeit sicherzustellen. Formtoleranzen begrenzen die Abweichungen eines einzelnen Elementes von seiner geometrisch idealen Form (z.b. Geradheit einer Bohrungsachse). Lagetoleranzen dienen der Begrenzung von Lageabweichungen ausgewählter Elemente (z.b. Rechtwinkligkeit einer Bohrungsachse). Hierunter fallen auch Lauftoleranzen bei sich bewegenden Komponenten. 0,02 Beispiel: A 0,02 A Toleranzwert in mm hier: Abstand zweier paralleler Hilfsebenen, die senkrecht auf dem Bezugselement A stehen Allgemeintoleranzen für Form und Lage sind in der DIN ISO 2768 festgelegt. Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Math. P. Köhler V7 Folie 3

4 Form- und Lagetoleranzen nach DIN ISO 1101 Symbole für Formtoleranzen Geradheit Ebenheit Rundheit Zylinderform Profilform einer Linie Profilform einer Fläche Symbole für Richtungstoleranzen Parallelität Rechtwinkligkeit Neigung Symbole für Ortstoleranzen Position Koaxialität Symmetrie Symbole für Lauftoleranzen Rundlauf Planlauf Gesamtrundlauf Gesamtplanlauf Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Math. P. Köhler V7 Folie 4

5 Beispiele für Formtoleranzen Die Achse des tolerierten Zylinders muss in einer zylindrischen Toleranzzone ( t=0,08 mm) liegen. Die ebene Fläche muss in einer spaltförmigen Toleranzzone liegen (Ebenenabstand t=0,08 mm). Bei jedem ebenen Schnitt senkrecht zur Kegelachse muss die sich ergebenden Querschnittskontur zwischen zwei konzentrischen Kreisen (Abstand t=0,1 mm) liegen. Die Mantelfläche des Zylinders muss zwischen zwei koaxialen Zylindern (Radiusdifferenz t=0,1 mm) liegen. Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Math. P. Köhler V7 Folie 5

6 Beispiele für Formtoleranzen Das tolerierte Profil muss zwischen zwei Kurven liegen, die Kreise vom t=0,04 mm einhüllen, wobei die Kreismittelpunkte auf der Idealkurve liegen. Kugel t Die tolerierte Fläche muss zwischen zwei Flächen liegen, die Kugeln vom t=0,02 mm einhüllen, wobei die Kugelmittelpunkte auf der Idealfläche liegen. Beispiele für Lauftoleranzen Bei Drehung um die Achse A-B darf die Rundlaufabweichung für den tolerierten Zylinder nicht überschritten werden (Radiusdifferenz t=0,1 mm ). Bei Drehung um die Achse D darf die Planlaufabweichung in jeder Meßposition nicht größer als t=0,1 mm sein.(. Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Math. P. Köhler V7 Folie 6

7 Beispiele für Lagetoleranzen Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Math. P. Köhler V7 Folie 7

8 Beispiele für Lagetoleranzen Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Math. P. Köhler V7 Folie 8

9 Aufgabe 21: Festlegung von Form- und Lagetoleranzen der Welle aus Aufgabe 19. Am Wellenabsatz von ø50 auf ø30 ist eine Planlauftoleranz (0,05 mm) anzubringen. 0,05 A R2 A ø10 R2 ø30 ø40 ø30 ø50 2x Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Math. P. Köhler V7 Folie 9

10 Allgemeintoleranzen für Form und Lage nach DIN ISO Z.B. Allgemeintoleranzen für Geradheit und Ebenheit Nennmaßbereiche Toleranzklasse <=10 >10-30 > > > > H 0,02 0,05 0,1 0,2 0,3 0,4 K 0,05 0,1 0,2 0,4 0,6 0,8 L 0,1 0,2 0,4 0,8 1,2 1,6 Angabe im Schriftfeld in Kombination mit den allgemeinen Maßtoleranzen: Z.B. : ISO f H Maßtoleranz fein und höchste Formtoleranz Aus g. Issue Änderung Modification Ma ß e in mm Dimensions in millime te rs Datum Date Zul. Abw. f. Maße Fertigzustand ohne Toleranzang. finished condition General tolerances Datum Date Bearb. Drawn Gepr. Checked Norm Approve d Name Dateiname Name Filename Name Name Ma ß s tab Scale Rohstoff/Raw material Rohteil-Nr./Raw piece No. Werkzeug-Nr./Tool No. Benennung/Designation Sachnummer/Part-No. Urs prung Source Kettenrad Menge Quantity Blatt Sheet von of MegaCAD evolution II Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Math. P. Köhler V7 Folie 10

11 Angabe der Oberflächenbeschaffenheit nach DIN ISO 1302 Rauheitsmessgrößen sind u.a. Rauhtiefe R t [µ m] : Abstand zwischen Bezugs- und Grundprofil Gemittelte Rauhtiefe R z [µ m] : arithmetischer Mittelwert aus 5 Einzelrauhtiefen Mittenrauhwert R a [µ m] : arithmetischer Mittelwert der Absolutbeträge der Tiefen und Höhen in Bezug auf die Mittellinie Istprofil Bezugsprofil R t R a Grundprofil Bezugstrecke Rauheitskennzahlen N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 N10 N11 N12 Entspricht R a 0,025 0,05 0,1 0,2 0,4 0,8 1,6 3,2 6,3 12, Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Math. P. Köhler V7 Folie 11

12 Relative Fertigungskosten Toleranzwert [µm] Angabe der Oberflächenbeschaffenheit nach DIN ISO 1302 Nur so fein wie nötig tolerieren! Erreichbare Oberflächenqualitäten für ausgewählte Fertigungsverfahren (in Anlehnung an DIN 4766) Rauheitskennzahlen N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 N10 N11 N12 Mittenrauhwerte R a in µm 0,025 0,05 0,1 0,2 0,4 0,8 1,6 3,2 6,3 12, Urformen Sandformgießen Druckgießen Umformen Gesenkschmieden Blechtiefziehen Walzen von Formteilen Trennen Schneiden Drehen Bohren Fräsen Schleifen ~Gemittelte Rauhtiefe R z in µm 0,1 0,4 1,0 1,6 2,5 6, Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Math. P. Köhler V7 Folie 12

13 Angabe der Oberflächenbeschaffenheit nach DIN ISO 1302 Symbol Bedeutung Bemerkung Grundsymbol Symbol ohne Zusatzangaben nicht aussagefähig Angaben sollen für alle Flächen der markierten Umrisslinie gelten. materialabtrennende Bearbeitung Sägen, drehen, bohren, fräsen, feilen,... Oberfläche bleibt im Auslieferungszustand Oberfläche muss ohne materialbrennende Bearbeitung hergestellt werden z. B. Rohguss, Halbzeuge, geschmiedete Flächen Urformen, Umformen,... Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Math. P. Köhler V7 Folie 13

14 Angabe der Oberflächenbeschaffenheit nach DIN ISO 1302 l Symbolmaße: 60 2 h h1 = Schrifthöhe l > h = 2 60 h1 1,4*h 1 < h 2 <3*h 1 e d c a b a - Rauheitsmessgröße b evtl 2. Rauheitsmessgröße c Fertigungsverfahren, Behandlung, Beschichtung d Bearbeitungsspuren, Rillenrichtung e Bearbeitungszugabe Beispiele: x Rz20 = Ra6,3 Ra1,6 N3 Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Math. P. Köhler V7 Folie 14

15 Rz16 Beispiele R5 Rz6,3 40 Rz25 ø18 Rz Rz6, Rz40 Rz6,3 75 Rz6,3 Rz6,3 Rz6,3 ø30 ø40 ø28 ø Rz25 ( ) Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Math. P. Köhler V7 Folie 15

16 Beispiel: Kurbelwelle z y y Mitte Lager z x y y x x = x 25 x geschliffen N9 y = N8 z = N6 Allseitig gleiche Oberflächenbeschaffenheit Ra6,3 Schriftfeld Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Math. P. Köhler V7 Folie 16

17 Aufgabe 22: Alle zylindrischen Außenflächen des Drehteiles (außer ø60) sind mit Ra 3,2 µm zu fertigen und alle ebenen Flächen mit Ra 12,5 µm. Alle Bearbeitungen sollen materialabtrennend erfolgen. Die Zylinderfläche vom größten Wellenabschnitt (ø60) soll unbearbeitet bleiben. 0,05 A Ra 3,2 R2 A Ra 3,2 ø10 R2 ø30 ø40 ø30 ø50 2x45 Ra 12, Ra 12, Ra 12,5 150 Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Math. P. Köhler V7 Folie 17

18 Normteile Normteile werden in der Regel in Zeichnungen nicht bemaßt, sondern nur in Stücklisten mit der genauen Norm-Bezeichnung aufgeführt. Genormte Produkte werden mit der Benennung, der Norm-Nummer und dem Merkmaleblock bezeichnet. Dieser kann bestehen aus Kennbuchstaben für Form und Art, Zählnummer, Kennwerte (z. B. Maße), Werkstoffangaben und Ausführungsangaben (z. B. Oberflächenbehandlungen). s k 1 1 l b Beispiele e 1 e a) Sechskantschraube nach DIN EN mit Gewinde M8, Länge L = 50 mm, Festigkeitsklasse 8.8, und Produktklasse A: Sechskantschraube ISO 4014 M8 x A b) Rundstahl nach DIN 1013 mit 20 mm aus C 35 E: Rund DIN C 35 E Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Math. P. Köhler V7 Folie 18

19 Festigkeitsklassen an Schrauben und Muttern Bei Schrauben wird die Festigkeitsklasse durch zwei Zahlen angegeben. Zum Beispiel 8.8. Zur Berechnung der Mindestzugfestigkeit wird die erste Zahl mit 100 multipliziert. Die Streckgrenze wird durch multiplizieren der ersten Zahl mit dem zehnfachen der zweiten Zahl ermittelt. Bei Muttern wird die Festigkeitsklasse durch die erste Zahl der dazugehörigen Schraube angegeben. Festigkeitsklasse Zugfestigkeit N/mm 2 Streckgrenze N/mm 2 Mutter Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Math. P. Köhler V7 Folie 19

20 Innensechskantschraube, Stiftschraube Die Bezeichnung lautet z. B. Zylinderschraube mit Innensechskant EN ISO 4762 M8x Häufig wird die Finnenbezeichnung Inbusschraube verwendet. Die Anwendung erfolgt nicht nur bei Platzmangel. Der Kopf wird häufig versenkt. Es gibt diese Schraube nur in den Festigkeitsklassen 8.8 und höher. Die Bezeichnung lautet z. B. Stiftschraube DIN 938 M20x Mögliche Festigkeitsklassen sind 5.6, 8.8 und d d d e 1 d l b s d 1 k e l b Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Math. P. Köhler V7 Folie 20

21 Sechskantschrauben Schraubenübersicht und Norm Genormte Kopfschrauben (Auswahl) DIN EN DIN EN DIN EN metr. Gewinde metr. Feingewinde roh DIN EN Gewinde bis Kopf DIN EN , metr. Feingewinde DINEN ,roh DIN 261 DIN 186 DIN 188 DIN 316 Hammerschrauben mit Vierkant mit Nase Flügelschraube DIN 561 mit Zapfen DIN 444 Augenschraube DIN 609 Passschraube Vierkantschrauben DIN 464 DIN 653 hohe Rändelschraube niedrige Form DIN 478 mit Bund DIN 580 Ringschraube DIN 479 mit Kernansatz Zylinderschrauben DIN 480 mit Bund und Ansatzkuppe DIN EN ISO 1207 mit Schlitz DIN , Schlüsselführung DIN , niedriger Kopf DIN kt-Gewindeschraube DIN EN ISO 6kt-Blechschraube 1479 DIN EN ISO 1207 mit Schlitz DIN 571 6kt-Holzschraube Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Math. P. Köhler V7 Folie 21

22 Formschlüssige Welle/Nabe-Verbindungselemente DIN 6888 Scheibenfeder DIN 6885 Paßfeder Form A Paßfeder Form B Paßfeder Form E, F (rund- bzw. geradstirnig mit Halteschrauben) Paßfeder Form G, H, J (geradstirnig mit Schrägung, mit/ohne Halteschrauben) Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Math. P. Köhler V7 Folie 22

23 Formschlüssige Welle/Nabe-Verbindungselemente Eine Auswahl von Abmessungen für Passfederverbindungen nach DIN 6885: bxh ød t 1 t 2 8x7 > ,3 Für die aufgeführten Abmessungen gilt: 10x8 > ,3 12x8 > ,3 14x9 > ,5 3,8 16x10 > ,3 18x11 > ,4 20x12 > ,5 4,9 Für die Maßtoleranz der Nutbreite b gilt: t 1 und t 2.. bei festem Sitz P8 oder P9 (sowohl für die Wellenut als auch für die Nabennut) +0,2 0 +0,2 bei leichtem Sitz N8 oder N9 für die Welle, JS8 oder JS9 für die Nabe bei Gleitsitz H8 für die Welle, D10 für die Nabe. Passfederlängen sind in der DIN 6885 gestuft angegeben, z.b.: I=6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 36, 40, 45, 50, 56, 63, 79, 80, 90, 100,... 0 Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Math. P. Köhler V7 Folie 23

24 Formschlüssige Welle/Nabe-Verbindungselemente Weitere Möglichkeiten ergeben sich u.a. durch: Vielnutprofile (DIN ISO 14, DIN 5471, DIN 5472,..) Zahnwellenverbindungen (DIN 5471) Polygonprofile (DIN 32711) durch Keile, Passstifte u.v.a. In den Normen sind auch Hinweise zur Festlegung von Toleranzen enthalten! Vereinfachte Darstellung eines Vielnutprofils ISO 14 - W8x32 g7x36 Profillänge Profilauslauf Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Math. P. Köhler V7 Folie 24

25 Wälzlager Die normgerechte Wälzlagerbezeichnung setzt sich zusammen aus der Benennung, der Norm und weiteren Merkmalspezifizierungen. Beispiel: Rillenkugellager DIN Z C3 S0 GH Maßreihe Deckscheiben Lagerluft Schmierfett Wärmebehandlung Kraft radial: Nadellager, Zylinderrollenlager Kraft radial, einseitig axial: Schulterkugellager, Kegelrollenlager, Schrägkugellager Kraft radial, beidseitig axial: Rillenkugellager, Tonnenlager, Pendelkugellager, Pendelrollenlager Kraft axial: Axial-Rillenkugellager, Axial- Pendelrollenlager Normhinweis: DIN ISO 8826 Vereinfachte und symbolische Darstellung von Wälzlagern Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Math. P. Köhler V7 Folie 25

26 DIN 5425 Beispiel: Wellentoleranzen im Bereich der Kugellager Umfangslast am Innenring Umfangslast am Außenring Punktlast am Innenring: Punktlast am Außenring Umlaufverhältnis Vollwellen (Stahl) Durchmesser Montage des Innenrings und Belastung ISO- Toleranzfeld Punktlast am Innenring alle Größen Innenring leicht verschiebbar g5, g6 Innenring nicht leicht verschiebbar h6, j6 Umfangslast am Innenring und unbestimmte 50 normale Belastung j5, j6 Lastrichtung 50 bis 100 niedrige Belastung j6 normale und hohe Belastung k5, k6 medias 100 bis 200 niedrige Belastung k6, m6 normale und hohe Belastung m6 Produktauswahl- und Beratungssystem Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Math. P. Köhler V7 Folie 26

27 DIN 5425 Beispiel: Gehäusetoleranzen im Bereich der Kugellager Umlaufverhältnis Montage des Außenrings Gehäuse aus Stahl oder Gusseisen Ausführung und Belastung Punktlast am Außenring Umfangslast am Außenring und unbestimmte Lastrichtung Außenring leicht verschiebbar Außenring nicht leicht verschiebbar Außenring nicht verschiebbar ungeteiltes Gehäuse geteiltes Gehäuse Wärmezufuhr über die Welle ungeteiltes Gehäuse geteiltes Gehäuse niedrige und normale Belastung normale Belastung mit Stößen und große hohe Belastung Belastung mit Stößen ISO- Toleranzfeld H6, H7 H7, H8 G7 J6 J7 K7 M7 N7 medias Produktauswahl- und Beratungssystem Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Math. P. Köhler V7 Folie 27

28 Sicherungen an Achsen und Wellen und Bohrungen (Beispiele) Sicherungsringe (DIN 471 und 472) Beispiel: Lager Z s Scheibe (DIN 988) Sicherungsring Welle (DIN 471) ød2 ød1 Sicherungsring Bohrung (DIN 472) m n Eine Auswahl von Abmessungen für Sicherungsringe für Wellen: ød1 Ød2 (h12) s m (H13) n 28 26,6 1,5 1,6 2, ,6 1,5 1,6 2, ,3 1,5 1,6 2, ,3 1,5 1,6 2, , 5 1,6 3, ,75 1,85 3,0 Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Math. P. Köhler V7 Folie 28

29 Sicherungen an Achsen und Wellen (Beispiele) Stellringe (DIN 705) Sprengringe (DIN 7993) Sicherungsscheiben (DIN 6799) Nutmuttern DIN 981 Sicherungsblech DIN 5406 Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Math. P. Köhler V7 Folie 29

30 Nutmuttern mit Sicherungsblech Quelle: Hoischen: Technisches Zeichnen Sicherungsring Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Math. P. Köhler V7 Folie 30

31 Aufgabe 23: Erläutern Sie die Art der Lagerung (Los-/Festlager) in der Baugruppe! 14, Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Math. P. Köhler V7 Folie 31