Technisches Zeichnen

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1 Technisches Zeichnen Konstruktionslehre Studiengang Mechatronik 1. Semester Prof. Dr.-Ing. M. Reichle

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3 Inhaltsverzeichnis - I - Inhaltsverzeichnis 1 Grundbegriffe Normung Blattformate Schriftfeld nach DIN EN ISO 7200 (Ersatz für DIN ) Maßstäbe DIN EN ISO Linienarten nach DIN ISO Schriftzeichen und Normschrift nach DIN EN ISO Geometrische Grundkonstruktionen Strecken, Winkel, Dreiecke und Kreise Regelmäßige Vielecke in einem gegebenen Kreis Kreisanschlüsse durch Kreisbögen Normzahlen nach DIN Normgerechte Zeichnungserstellung Anordnung der Ansichten Maßeintragungen Radiusbemaßung, Durchmesserbemaßung, Kugelbemaßung Schnittdarstellung Schnittarten Schraffuren Schrägen Neigung Verjüngung Kegelbemaßung Gewindedarstellung Oberflächenbehandlungen Oberflächen Rauheit und Welligkeit von Oberflächen Form- und Lageabweichungen (DIN ISO 1101 und DIN ISO 5459)33

4 Inhaltsverzeichnis - II - 3 Prinzipdarstellung mit Elementsymbolen Lesen und Verstehen technischer Zeichnungen Literatur... 40

5 Grundbegriffe Grundbegriffe 1.1 Normung - DIN-Normen des DIN (Deutsches Institut für Normung e.v.) - EN-Normen (europäische Normen): CEN (Comité Européen de Normalisation) und CENELEC (Comité Européen de Normalisation Elektrotechniques) - ISO-Normen der ISO (International Organization for Standardization) Beispiel: Benummerungssystem einer Zylinderschraube mit Schlitz international ISO 1207 europäisch EN ISO 1207 national DIN EN ISO Blattformate Die Blattformate sind nach drei Grundsätzen aufgebaut (Bild 1.1): 1. Metrische Formatordnung: Die Formate basieren auf dem metrischen Maßsystem. Die Fläche des Ausgangsformates ist gleich der metrischen Flächeneinheit, d. h. A = x y = 1 m². 2. Formatentwicklung durch Halbieren: Die Formate lassen sich durch fortgesetztes Halbieren des Ausgangsformates entwickeln. Die Flächen zweier aufeinander folgenden Formate verhalten sich wie 2:1. 3. Ähnlichkeit der Formate: Die Seiten x und y der Formate verhalten sich wie die Seiten eines Quadrats zu dessen Diagonale. Für die Seiten eines Formates gilt: x : y = 1: 2 Daraus ergibt sich für das A0-Format mit x 0 y 0 = 1 m² und x : y = 1: 2 : x 0 = 0,841 und y 0 = 1,189. Bild 1.1: Papier-Endformate nach DIN EN ISO 216

6 Grundbegriffe Bei den Blattgrößen nach DIN ISO 5457 ist zwischen unbeschnittenem Blatt, beschnittener Zeichnung und Zeichenfläche zu unterscheiden (siehe Bild 1.2). Bild 1.2: Fertigblatt Die Formate können sowohl in der Hoch- als auch in der Querlage verwendet werden. Das Schriftfeld wird stets in der rechten unteren Ecke angebracht. Kommt die Stückliste auch auf das Zeichenblatt, dann wird diese oberhalb des Schriftfeldes angebracht. Die Formate der Hauptreihe A zeigt Tabelle 1.1. Tabelle 1.1: Formate der Hauptreihe A 1.3 Schriftfeld nach DIN EN ISO 7200 (Ersatz für DIN ) Eine technische Zeichnung erhält ein Schriftfeld mit Angaben zur Benennung des dargestellten Bauteils/Baugruppe, dem Maßstab, Bearbeiter, Änderungszustand, Zeichnungsnummer, usw. Die Zeichnung ist so zu falten, dass das Schriftfeld nach dem Falten auf die Größe DIN A4 sichtbar in der rechten unteren Ecke erscheint.

7 Grundbegriffe Bild 1.3: Schriftfeld nach DIN EN ISO Maßstäbe DIN EN ISO 5455 Der in der Zeichnung angewendete Maßstab (Tabelle 1.2) ist in das Schriftfeld einzutragen. Werden mehr als ein Maßstab benötigt, werden die Maßstäbe in die Nähe der Positionsnummern oder der Kennbuchstaben geschrieben, z. B. X 10:1, oder bei einem Schnitt, z. B. A-B 5:1. Tabelle 1.2: Festgelegte Maßstäbe

8 Grundbegriffe Linienarten nach DIN ISO 128 Die DIN ISO enthält allgemein gültige Regeln für die Ausführung von Linien: Bild 1.4: Linienarten nach DIN ISO

9 Grundbegriffe Mit den Kennzahlen werden die Linienarten festgelegt, z. B. 01 für die Volllinie. Wird als Kennziffer eine 1 oder 2 hinzugefügt, so kann es sich um eine schmale Volllinie 01.1 oder eine breite Volllinie handeln. Beim Überdecken von Linien in technischen Zeichnungen gilt folgende Rangfolge: a) sichtbare Kanten und Umrisse (01.2) (A) b) verdeckte Kanten und Umrisse (02.1) (F) c) Schnittebene (04.2) (J) d) Mittellinie (04.1) (G) e) Schwerlinie (05.1) (K) f) Maßhilfslinie (01.1) (B) Bild 1.5: Anwendungsbeispiele für Linienarten mit Kennzahlen nach DIN ISO Schriftzeichen und Normschrift nach DIN EN ISO Überwiegend wird vertikale Normschrift bei automatischer Beschriftung, kursive Normschrift bei freihändiger Beschriftung angewandt.

10 Grundbegriffe Bild 1.6: Schriftzeichen und Normschrift nach DIN EN ISO

11 Grundbegriffe Geometrische Grundkonstruktionen Strecken, Winkel, Dreiecke und Kreise 1) 2) 3) 4) 5)

12 Grundbegriffe - 8-6) 7) 8) 9) 10)

13 Grundbegriffe ) 12) 13) 14) 15)

14 Grundbegriffe Regelmäßige Vielecke in einem gegebenen Kreis 1) 2) 3) 4)

15 Grundbegriffe ) 6) Kreisanschlüsse durch Kreisbögen 1) 2)

16 Grundbegriffe ) 4) 5) 6)

17 Grundbegriffe Normzahlen nach DIN 323 Zur Vermeidung willkürlicher Abstufungen bei der Typisierung von Maschinen und Geräten in Bezug auf Baugrößen, Leistungen, Drehmomente, Drehzahlen, Drücke, Durchlauf- oder Fördermengen und auf sonstige physikalische Größen wurden mit DIN 323 Normzahlen festgelegt. Die Normzahlen NZ sind in einer geometrischen Reihe gestuft, wobei das Verhältnis eines Gliedes (einer Zahl) zum vorherigen Glied konstant bleibt. Dieses Verhältnis heißt Stufensprung q. Allgemein: r r q = 10 Es sind vier Grundreihen genormt. Sie werden nach dem Erfinder der Normzahlen Renard mit dem Buchstaben R und der Stufenzahl r = 5, 10, 20 und 40 je Dezimalbereich gekennzeichnet: 5 5, Grundreihe R5 mit Stufensprung q = , Grundreihe R10 mit Stufensprung q = , Grundreihe R20 mit Stufensprung q = , Grundreihe R40 mit Stufensprung q = 106 Der Stufensprung wird auf die 2. Stelle nach dem Komma gerundet. Dadurch entsteht bei Berechnungen mit Normzahlen ein Fehler von weniger als 2 % gegenüber der genauen Berechnung. Normzahlreihen dürfen auch abgeleitet werden, wenn z. B. ein bestimmter Anfangswert oder Stufensprung vorgegeben ist. Abgeleitete Reihen werden mit R r/p bezeichnet und enthält nur jedes p-te Glied einer Grundreihe. Der Stufensprung einer abgeleiteten Reihe ist: q = q r / p p r Beispiel: R 10/3 hat den Stufensprung 3 3 q 10 / 3 = q10 = 125, 2. Damit ergibt sich die Zahlenfolge (Verdoppelungsreihe) usw.

18 Grundbegriffe Tabelle 1.3: Normzahlen nach DIN 323

19 Normgerechte Zeichnungserstellung Bild 1.7: Beispiel: Anwendung der Normzahlen bei Getriebebaureihen 2 Normgerechte Zeichnungserstellung 2.1 Anordnung der Ansichten Bild 2.1: Schriftzeichen und Normschrift nach DIN EN ISO Im angelsächsischen Raum werden die Seitenansichten im Vergleich zur DIN vertauscht. Die linke Seitenansicht steht links neben der Vorderansicht und nicht rechts, bzw. umgekehrt.

20 Normgerechte Zeichnungserstellung In Zusammenbauzeichnungen werden die Teile in Gebrauchslage dargestellt. In Einzelteilzeichnungen sind die Teile in beliebiger Achsenlage darstellbar. Es sollte hierbei jedoch die Fertigungslage bevorzugt werden. Dies entspricht z. B. bei Wellen, Achsen, Bolzen usw. der Einspannlage in der Drehmaschine. Als Vorderansicht ist unter Berücksichtigung der Gebrauchs- oder Fertigungslage die Ansicht zu wählen, die an Form und Abmessung des Gegenstandes möglichst viele Informationen liefert. Sind die normalen Ansichten zur eindeutigen Darstellung des Teiles nicht ausreichend, so sind entsprechende Schnittdarstellungen zu zeichnen. 2.2 Maßeintragungen Bild 2.3: Längenmaße Bild 2.2: Blechbemaßung Bild 2.4: Winkelmaße Bemaßungsregeln: - Unsichtbare Kanten (Strichlinie) werden nicht bemaßt. - Bei gleichdicken Teilen (Blechen) kann die Dicke des Teiles auch allgemein durch t = Dicke angegeben werden.

21 Normgerechte Zeichnungserstellung Die erste Maßlinie ist ca. 10 mm von der Körperkante entfernt, die weiteren Maßlinien untereinander im Abstand von ca. 7 mm. - Anstatt der Maßpfeile sind auch Punkte, Schrägstriche oder Kreise zulässig Grundregel (Bild 2.3): Die Lesbarkeit der Maßzahlen muss von unten und von rechts gegeben sein Grundregel (Bild 2.4): Die Füße müssen immer nach unten zeigen, d. h. eine Maßzahl darf nicht auf dem Kopf stehen 2.3 Radiusbemaßung, Durchmesserbemaßung, Kugelbemaßung Bild 2.5: Radiusbemaßung Bemaßungsregel: - Den Maßzahlen für Radien ist immer ein R voranzustellen. - Der Radiusmittelpunkt ist nur dann zu bemaßen, wenn er aus fertigungstechnischen oder funktionellen Gründen benötigt wird. Bild 2.6: Durchmesserbemaßung Bild 2.7: Kugelkopf

22 Normgerechte Zeichnungserstellung Bemaßungsregel: - Den Maßzahlen für Durchmesser ist immer ein voranzustellen (Bild 2.6). - Den Maßzahlen für die Kugelbemaßung ist ein S (sphärisch) voranzustellen, gefolgt von einem oder R Zeichen (Bild 2.7). 2.4 Schnittdarstellung Zur Verdeutlichung verdeckter Kanten sind Schnittdarstellungen anzufertigen. In einer Schnittdarstellung werden keine verdeckten Kanten gezeichnet Schnittarten a) längs b) quer Bild 2.8: Vollschnitte Bild 2.9: Halbschnitte: ein Viertel wird herausgeschnitten

23 Normgerechte Zeichnungserstellung Bild 2.10: Schnittkenn- Bild 2.11: geknickter Bild 2.12: Teilschnitt zeichnung Schnittverlauf (Ausbruch) Ist der Verlauf des Schnittes nicht mittig, so ist dessen Verlauf besonders zu kennzeichnen (Bild 2.10 und Bild 2.11). Im Teilschnitt wird ein Bereich eines Werkstückes heraus gebrochen. Die Abgrenzung erfolgt durch eine Freihandlinie (Zickzacklinie, Bild 2.12). a) L-Profile b) Welle mit Passfedernut Bild 2.13: Profilschnitt Der Umriss des Profils wird im Profilschnitt (Bild 2.13) mit dünner Linie in die Ansicht gedreht und schraffiert. Bild 2.14: Normteile und Verrippungen Vollquerschnitte, Normteile Verrippungen werden nicht geschnitten dargestellt.

24 Normgerechte Zeichnungserstellung Bild 2.15: Profilschnitte an Wellen Das Bild 2.15 zeigt eine abweichende Anordnung von symmetrischen Profilschnitten, d. h. Schnittdarstellung nicht in Richtung des Pfeils sondern unterhalb. Bild 2.16: Klappung Bild 2.17: Rundungen Darstellungsregeln: - Schnitte können zur Vermeidung schiefer Projektionen um schrägliegende Kanten geklappt werden (Bild 2.16). - Körperkanten, die wegen Rundungen nicht vorhanden sind, können durch Lichtkanten (schmale Volllinie) angedeutet werden (Bild 2.17) Schraffuren Beim Zusammentreffen mehrerer Schnittflächen sind die Schraffurlinien entgegengesetzt und mit geändertem Schraffurabstand zu zeichnen (Bild 2.18).

25 Normgerechte Zeichnungserstellung Bild 2.18: Zusammentreffen ge Bild 2.19: Schnitte kleiner Flächen schnittener Flächen Schmale, kleine Schnittflächen werden voll geschwärzt gezeichnet (Bild 2.19). Bild 2.20: Schraffurarten Unterschiedliche Werkstoffe können durch spezielle Schraffurmuster verdeutlicht werden. 2.5 Schrägen Neigung Bild 2.21: Neigung

26 Normgerechte Zeichnungserstellung Die Neigung wird als Verhältnis (oder in Prozent) angegeben, z. B. Neigung = 1/ Verjüngung Bild 2.22: Verjüngung a b Verjüngung = l Kegelbemaßung Bild 2.23: (Außen-) Kegeldarstellung D d Kegelverjüngung: C =, L α D d C Einstellwinkel: tan = = 2 2 L 2 Kegelbemaßung: - das Kegelverhältnis C - Durchmesser D - Durchmesser d - Länge L - Einstellwinkel α/2

27 Normgerechte Zeichnungserstellung Bild 2.24: Innenkegeldarstellung Tabelle 2.1: Kegel nach DIN 254 Als Werkzeugkegel für Schäfte und Hülsen werden Morsekegel 0, 1, 2, 3, 4, 5 und 6 sowie metrische Kegel 4, 6 und angewendet ().

28 Normgerechte Zeichnungserstellung Tabelle 2.2: Morsekegel und metrische Kegel nach DIN und Gewindedarstellung Außen- und Innengewinde werden in technischen Zeichnungen vereinfacht dargestellt (Bild 2.25).

29 Normgerechte Zeichnungserstellung Bild 2.25: Gewindedarstellung Normteile werden nicht geschnitten dargestellt. Zur Vereinfachung werden die Fasenkanten nicht gezeichnet (Bild 2.26). Bild 2.26: Schraubenverbindung: a) mit Fasen, b) vereinfachte Darstellung Bei Schnittdarstellungen von Verschraubungen sind die Teile mit Außengewinde vollständig zu zeichnen. Bei Innengewinde der Außenteile wird nur der nicht verdeckte Teil gezeichnet (Bild 2.27).

30 Normgerechte Zeichnungserstellung Bild 2.27: Stiftschraube DIN 938 und Rohrverschraubung Tabelle 2.3: abgekürzte Gewindebezeichnungen Freistiche, Gewindeausläufe und Zentrierbohrungen sind genormt. Sie können als Einzelheit vollständig oder als Kurzzeichen vereinfacht dargestellt und bemaßt werden.

31 Normgerechte Zeichnungserstellung Oberflächenbehandlungen Bei Werkstücken mit Oberflächenbehandlung wird der geforderte Endzustand der Werkstücke in der Zeichnung angegeben. Bei Beschichtungen dürfen die Maße vor und nach der Behandlung gleichzeitig dargestellt werden. Härteprüfverfahren: HB = Brinellhärte HV = Vickershärte HRC = Rockwellhärte (Kegel) HRB = Rockwellhärte (Kugel) Bild 2.28: Beispiele für Härteangaben in Zeichnungen

32 Normgerechte Zeichnungserstellung Oberflächen Rauheit und Welligkeit von Oberflächen Unter Rauheit versteht man regelmäßig oder unregelmäßig auftretende kurzwellige Gestaltabweichungen. Bei spanender Bearbeitung entsteht die Rauheit durch Einwirkung der Werkzeugschneide, bei spanlosen Herstellungsprozessen dagegen ist die Rauheit meist durch die Kristallstruktur des Werkstoffes oder durch chemische und physikalische Einwirkungen bestimmt. Die Oberflächenrauheit und deren Kenngrößen sind in DIN ISO 4287 definiert. Bild 2.29: Oberflächenschnitt Nach Bild 2.29 lassen sich folgende Oberflächenprofile definieren: - Geometrisches Profil: Profil des geometrisch vollkommen gedachten Körpers. - Istprofil: Profil der messtechnisch erfassten Oberfläche. - Linie der Profilerhebung: Parallele zum geometrischen Profil. Diese berührt das Istprofil im höchsten Punkt H. - Arithmetische Profilmittellinie: Parallele zum geometrischen Profil so gelegt, dass die Summe der darüber liegenden werkstofferfüllten Flächen gleich der Summe der darunter liegenden werkstofffreien Flächen ist: A oi = A ui. - Linie der Profilvertiefungen: Parallele zum geometrischen Profil. Diese berührt das Istprofil im tiefsten Punkt T. In Bild 2.30 sind die wichtigsten Oberflächenmessgrößen zusammengefasst.

33 Normgerechte Zeichnungserstellung Bild 2.30: Oberflächenmessgrößen Bei spanend bearbeiteten Oberflächen gelten folgende Zusammenhänge: R 115, a 01, R z max Rz R Ra 0, 5 Rp In technischen Zeichnungen wird die Oberflächenbeschaffenheit durch Symbole und zusätzlichen Angaben gekennzeichnet (Tabelle 2.4). Tabelle 2.4: Angaben zur Oberflächenbeschaffenheit Werden aus besonderen Gründen Oberflächenangaben erforderlich, dann werden diese am rechten Schenkel des betreffenden Symbols angegeben (Tabelle 2.5).

34 Normgerechte Zeichnungserstellung Tabelle 2.5: Angaben für besondere Merkmale zur Oberflächenbeschaffenheit Bei Angaben der Rauheitskennzahl (Tabelle 2.6) ist der entsprechende Mittenrauwert R a [μm] mindestens einzuhalten. Tabelle 2.6: Zusätzliche Angaben zur Oberflächenrauheit In Tabelle 2.7 sind einige Regeln für die Oberflächenangaben zusammengefasst.

35 Normgerechte Zeichnungserstellung Tabelle 2.7: Regeln für Oberflächenangaben Falls der durch das vorgeschriebene Herstellungsverfahren bedingte Oberflächenzustand ausreichend ist, brauchen keine das Herstellungsverfahren betreffende Angaben gemacht werden (Bild 2.31).

36 Normgerechte Zeichnungserstellung Bild 2.31: Erreichbare gemittelte Rautiefen R z bei verschiedenen Fertigungsverfahren nach DIN

37 Normgerechte Zeichnungserstellung Form- und Lageabweichungen (DIN ISO 1101 und DIN ISO 5459) Unter Formabweichung sind Abweichungen eines Formelementes von seiner geometrisch idealen Form zu verstehen. Den Bereich der zugelassenen Abweichungen werden Toleranzzone oder kurz Toleranz genannt. Formtoleranzen begrenzen die zulässige Abweichung von der geometrisch idealen Form. Unter Lageabweichung sind Abweichungen eines Formelementes von der geometrisch idealen Lage zu einem oder mehreren Bezugselementen zu verstehen. Es wird zwischen Richtungs- und Laufabweichung unterschieden. Die Höchstwerte der zugelassenen Bereiche werden Lage- oder Lauftoleranzzonen, oder kurz Lage- oder Lauftoleranzen genannt (Bild 2.32). Bild 2.32: Form- und Lageabweichungen Die Angabe von Form- und Lagetoleranzen erfolgt nach vorgeschriebenen Symbolen, deren Aufbau Bild 2.33 zeigt. Bild 2.33: Symbol für die Eintragung von Form- und Lagetoleranzen in Zeichnungen Zur Kennzeichnung der zu tolerierenden Eigenschaften werden Symbole verwendet (Bild 2.34).

38 Normgerechte Zeichnungserstellung Bild 2.34: Symbole für tolerierte Eigenschaften Die Toleranzrahmen () enthalten von links nach rechts folgende Komponenten: - das Symbol für das zu tolerierende Element, - den Toleranzwert, - bei Bedarf Buchstaben für ein oder mehrere Bezugselemente, - Wortangaben zur Toleranz über dem Toleranzrahmen. Bild 2.35: Toleranzrahmen Das zu tolerierende Element (Bild 2.36) wird mit einem Pfeil verbunden: - Bei Bezug der Toleranz auf eine Linie oder Fläche wird der Pfeil auf die Maßhilfslinie oder auf die Umrisslinie des Elements gesetzt. - Bei Bezug der Toleranz auf die Achse oder Mittelebene, sind Bezugspfeil und Bezugslinie als Verlängerung der Maßlinie zu zeichnen. - Bezieht sich die Toleranz auf alle durch die Mittelinie dargestellten Achsen und Mittelebenen, dann steht dieser Bezugspfeil auf dieser Mittelinie. Bild 2.36: Tolerierte Elemente

39 Normgerechte Zeichnungserstellung Die zu tolerierenden Elemente werden auf ein geometrisches Element bezogen (Bild 2.37). Dies kann direkt oder durch ein Kästchen mit Buchstaben geschehen. Dies ist dann mit einem ausgefüllten (oder leeren) Dreieck mit dem Bezugselement (Basis) verbunden. Bild 2.37: Bezüge Tabelle 2.8: Form- und Lagetoleranzen (Auszug aus DIN ISO 1101)

40 Normgerechte Zeichnungserstellung Tabelle 2.9: Form- und Lagetoleranzen (Auszug aus DIN ISO 1101)

41 Prinzipdarstellung mit Elementsymbolen 3 Prinzipdarstellung mit Elementsymbolen

42 Prinzipdarstellung mit Elementsymbolen

43 Lesen und Verstehen technischer Zeichnungen Lesen und Verstehen technischer Zeichnungen Bild 4.1: Typische Körperformen: Darstellung und technische Bezeichnung

44 Literatur Literatur ROLOFF/MATEK Muhs,D; Wittel, H; Jannasch, D; Voßiek, J.: Roloff/Matek, Maschinenelemente. Vieweg-Verlag Wiesbaden, 18. Auflage, 2007 HABERHAUER/ BODENSTEIN Haberhauer, H.; Bodenstein, F: Maschinenelemente. Springer-Verlag, Berlin, 11. Auflage, 2001 DECKER Decker, Karl-Heinz: Maschinenelemente. Carl-Hanser-Verlag, München, 16. Auflage, 2007 KÖHLER/RÖGNITZ Köhler, Günter: Maschinenteile. Teubner-Verlag, Stuttgart, 6. Auflage, 1981 STEINHILPER/ RÖPER Steinhilper, W.; Röper, R: Maschinen- und Konstruktionselemente. Springer-Verlag, Berlin, 1982 DUBBEL Beitz, W; Küttner, K. H.: Taschenbuch für den Maschinenbau. Springer-Verlag, Berlin, 16. Auflage, 1987 HOISCHEN Hoischen, Hans: Technisches Zeichnen Cornelsen-Verlag, Berlin, 26. Auflage, 1996

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