Institut für Maschinenelemente und Konstruktionstechnik Klausur CAD SS 2013 Dr.-Ing. S. Umbach

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Wolfgang Linden
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1 Name, Vorname: Unterschrift: Matrikel- Nr.: Klausurbedingungen: Zugelassene Hilfsmittel sind dokumentenechtes Schreibzeug, Lineal, Geodreieck, Zirkel, Radienschablone und Taschenrechner. Die Bearbeitungszeit beträgt 120 Minuten. Ein Täuschungsversuch führt zum Abbruch der Klausur mit "nicht bestanden". Mit Ihrer Unterschrift bestätigen Sie, dass Sie psychisch und physisch in der Lage sind, an der Klausur teilzunehmen. Im Falle einer nachträglichen Erkrankung während der Klausur, ist unverzüglich ein amtsärztliches Attest nachzureichen. Aufgabe 1 (12 Punkte) Gesamtpunktzahl: 128 Punkte Für die abgebildete Welle sind nachfolgende Form- und Lagetoleranzen einzuzeichnen: a) Die Zapfen 1 und 5 sollen eine Zylinderformtoleranz von 5/100mm aufweisen b) Zapfen 2 und Zapfen 4 sollen konzentrisch mit einer Toleranz von 2/100mm zueinander laufen c) Die seitlichen Anlaufflächen von Zapfen 3 sollen mit einer Toleranz von 3/100mm plan zueinander laufen. d) Die Stirnfläche von Zapfen 5 (rechte Seite außen) soll mit einer Toleranz von 6/100 mm orthogonal (senkrecht) zu Zapfen 3 stehen und eine Ebenheit von 2/100mm aufweisen. 0,02 A B A ,02 0,06 B 0,05 0,03 0,05 Seite 1/10

2 Aufgabe 2 (13 Punkte) Seite 2/10

3 Aufgabe 3 (13 Punkte) Unter Betriebsbedingungen soll ein Schieber aus Messing in der Nut eines Maschinenbettes aus Stahl geführt werden (s. Bild 1). Im Betrieb ist mit Temperaturen im Bereich von 20 C bis 110 C zu rechnen. Um im Betrieb die Funktion zu gewährleisten, muss bei maximaler Betriebstemperatur ein Luftspalt von S min =0,007mm pro Seite in der Führung vorhanden sein (s. Bild 2). Die Bauteile werden bei einer Bezugstemperatur von Rt=20 C gefertigt. Das Nennmaß der Führung beträgt 50mm. Formeln und Daten: Wärmeausdehnungskoeffizienten: α α St Ms = 10,5 10 = 18, /K 1/K wärmeabhängige Durchmesseränderung: ΔL = L α Δϑ a) Welche Längendifferenz der Bauteile ergibt sich, wenn sie von Rt=20 C auf die maximale Betriebstemperatur erhitzt werden? ΔL MS =83,25µm ΔL ST =36µm ΔL MS-ST =36µm b) Berechnen Sie das minimale Spiel der Passung, das bei der Fertigung eingehalten werden muss. s minrt =50µm c) Geben Sie die notwendige Passung des Schiebers für die Fertigung bei Rt=20 C an. Passung Schieber = 50e8 d) Bei welcher Temperatur könnte der Schieber zu klemmen (S=0mm) beginnen? ϑ Klemm,max =305 C ϑ Klemm,min =145 C Bild 1 Bild 2 Seite 3/10

4 Seite 4/10

5 Aufgabe 4 (9 Punkte) Skizzieren Sie die Seitenansicht (falls erforderlich mit verdeckten Kanten darstellen) Seite 5/10

6 Aufgabe 5 (20 Punkte) Wählen Sie aus der Passungstabelle (letzte Seite) für die nachfolgenden Aufgaben die entsprechende Passung aus. Ermitteln Sie die nach Tabelle 1 geforderten Werte und tragen Sie diese Ergebnisse mit Passungsart in die Tabelle ein. Zeichnen Sie in Tabelle 2 das Toleranzfeld für die Passungen im vorgegebenen Bereich des Millimeterpapieres (1mm=1µm) ein. Bemaßen und kennzeichnen Sie dort die gesuchten Größen für Spiel / Übermaß der gewählten Passung. Nebenrechnungen sind gestattet, werden jedoch nicht bewertet! a) Eine Passung mit mindestens 10μm Übermaß bei einem Nennmaß von 6mm. b) Eine Passung mit einem Spiel von mindesten 7µm und maximal 65µm bei einem Nennmaß von 8mm. c) Eine Passung mit einem Höchstübermaß von 15µm und maximalen Spiel von 19µm bei einem Durchmesser von 19mm. d) Wählen Sie eine beliebige Passung für ein Nennmaß von 1 bis18mm aus. Tabelle 1 Abmaße [µm] Spiel [µm] Übermaß [µm] Passungsart (ankreuzen) Aufgabenteil Nennmaß Innen- Außenpassung Passung oberes unteres min. max. min. max. Spielpassung Übergangspassung Übermaßpassung a) 6 b) 8 c) 19 d) I H A x I H A f I H A k I A I A x X x Seite 6/10

7 Tabelle 2 Seite 7/10

8 Aufgabe 6 (33 Punkte ) Skizzieren Sie (Bleistift, Freihandskizze) im Maßstab 1:1 eine Welle mit sechs unterschiedlichen Absätzen gemäß den in der Tabelle unten vorgegebenen Angaben. Bemaßen Sie die Welle fertigungsgerecht nach Norm. Sonstige Angaben: Alle Kanten (innen und außen) gratfrei mit 0,2mm. Gehen Sie von einer Einzelteilfertigung aus und verwenden Sie die Parallelbemaßung. Beginnen Sie mit Absatz 2 auf der linken Seite und lesen Sie sich vor dem Skizzieren die gemachten Angaben genau durch. Die Hauptachse und Startlinie für Absatz 2 sind vorgegeben! Eine Hauptansicht reicht insgesamt aus, verwenden Sie zur Darstellung und Bemaßung der Zusatzelemente lokale Schnitte (Ausbrüche). Beachten Sie die zur Positionierung verwendeten Abkürzungen: Pf= Planfläche, vl=von links, vr=von rechts, Zentr. = Mittelachse des Querschnittes / Elements, t= Tiefe Verwenden Sie das beiliegende, mit Aufgabe 7 gekennzeichnete, Karopapier. Seite 8/10

9 Aufgabe 7 (18 Punkte) Versehen Sie die Zusammenbauzeichnung der Axialkolbenpumpe mit Positionsnummern und ergänzen Sie die Stückliste (ohne Angabe der DIN-Norm). Verwenden Sie den Stücklistenvordruck des beiliegenden Papiers Welle Seite 9/10

10 Aufgabe 8 (10 Punkte) Für den dargestellten Klemmbock sollen die Schenkeldicken L4 bestimmt werden, damit ein Spalt (Maß L3) im Bereich von 1 bis 2,5mm gewährleistet ist. a) Stellen Sie die Schließmaßgleichung auf. b) Welche Abmaße darf die Schenkeldicke L4 annehmen? c) Überprüfen Sie Ihr Ergebnis mit Hilfe der arithmetischen Schließtoleranz T S. Bekannte Maße: L4 L1 L2 L3 L L 1 = 20 ± L 2 = 15 ± + L = 50 0, 5 0 0,1 0,2 L4 Seite 10/10

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