Fachzeichnen Konstruktionsübungen Metall

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1 EUROPA-FACHBUCHREIHE für Metallberufe Karl Eberscheg Michael Nestelberger Oliver Preimesberger Helmut Premm Andreas Wiedner Fachzeichnen Konstruktionsübungen Metall 1. Auflage Bearbeitet von Lehrern und Ingenieuren an berufsbildenden Schulen Das Unterrichtsmittel Fachzeichnen Konstruktionsübungen/Metall ist gemäß Bescheid des Bundesministeriums für Bildung, Wissenschaft und Kultur GZ: BMUKK-5.012/0011-V/9/2009 und den derzeit geltenden Lehrplänen geeignet für den Unterrichtsgebrauch an Berufsschulen BS für die Lehrberufe Karosseur, Karosseriebautechnik, Maschinenfertigungstechnik, Landmaschinentechniker, Werkzeugbautechnik, Maschinenmechanik, Werkzeugmechanik, Produktionstechniker, Maschinenbautechnik, Metalltechnik-Blechtechnik, Metalltechnik-Metallbautechnik, Metalltechnik-Metallbearbeitungstechnik, Metalltechnik-Stahlbautechnik, Zerspanungstechnik, Dreher, Werzeugmaschineur, Präzisionswerkzeugschleiftechnik, Universalschweißer, Metalltechnik-Schmiedetechnik, Wärmebehandlungstechnik, Werkstoffprüfer, Technischer Zeichner und Konstrukteur in den Gegenständen FZ (Fachzeichnen), CUF (Computergestütztes Fachzeichnen) und TEZ (Technisches Zeichnen) für alle Schulstufen, an maschinenbaulichen, gewerblichen und kunstgewerblichen Fachschulen (FS) im Gegenstand Konstruktionsübungen für alle Schulstufen, an höheren technischen Lehranstalten (HTL) für maschinenbauliche Fachrichtungen im Gegenstand Konstruktionsübungen im Jahrgang I und II. FS FACHBUCH Verlag und Vertriebs Gesellschaft mbh, Wien Buch Nr.:

2 Autoren: Karl Eberscheg Ing. Graz Michael Nestelberger Dipl.-HTL-Ing. Graz Oliver Preimesberger Dipl.-Ing. (FH) Graz Helmut Premm Dipl.-Päd. Ing. Graz Andreas Wiedner Dipl.-Päd. Ing. Graz Leiter des Arbeitskreises: Ing. Karl Eberscheg Lektorat: Dipl.-Ing. Martin Gallaun Graz Bildbearbeitung: Zeichenbüro des Verlages Europa-Lehrmittel, Ostfildern Das vorliegende Buch wurde auf Grundlage der neuen amtlichen Rechtschreibregeln erstellt. Dem Buch Fachzeichnen Konstruktionsübungen/Metall wurden die neuesten Ausgaben der Normblätter und sonstiger Regelwerke ÖNORMEN mit Ausgabedatum bis Dezember 2010 zugrunde gelegt. Verbindlich sind jedoch nur die Normblätter des österreichischen Normungsinstitutes (ÖN), und die Normblätter des DIN (Deutsches Institut für Normung e.v.) mit neuestem Ausgabedatum. Beide können bei Austrian Standards plus GmbH, Heinestraße 38, A-1020 Wien, bezogen werden. 1. Auflage 2011 Druck Alle Drucke dieser Auflage sind im Unterricht nebeneinander einsetzbar, da sie bis auf die korrigierten Druckfehler und kleine Normänderungen unverändert sind. Umschlaggestaltung: Grafische Produktionen Jürgen Neumann, Rimpar Alle Rechte vorbehalten. Das Werk ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwendung außerhalb der gesetzlich geregelten Fälle muss vom Verlag schriftlich genehmigt werden by Verlag Europa-Lehrmittel, Nourney, Vollmer GmbH & Co. KG, D Haan-Gruiten Satz: Meis satz&more, Ense Druck: Konrad Triltsch, Print und digitale Medien GmbH, Ochsenfurt-Hohestadt

3 Vorwort Vorwort Die moderne Arbeitswelt ist geprägt von der arbeitsteiligen Fertigung. In der mechanischen Technik erfolgt ein Großteil der Kommunikation über die technische Zeichnung. Das länderübergreifende Einhalten von Normen und Regeln zum technischen Zeichnen ist wichtiger denn je. Diese Forderung muss erfüllt werden, unabhängig davon, ob die Zeichnung manuell oder computergerstützt erstellt wird, und ob die technische Zeichnung in Papierform oder in digitaler Form erarbeitet wird. Die Autoren haben größten Wert darauf gelegt, dass die Praxisnähe der Informationen, Werkzeichnungen und Konstruktionsübungen einen besonderen Stellenwert haben. Die einzelnen Kapitel gliedern sich in eine Lehrzielformulierung, einen Informationsteil mit den entsprechenden Hinweisen auf gültige Normen mit Skizzen und Zeichnungen zur Unterstützung des Textes, eine Zusammenfassung, eine Lernerfolgskontrolle mit Auswahlantworten und den lernfeldbezogenen Übungen bzw. Konstruktionsübungen. Das Buch ist so gestaltet, dass es sowohl als Lehrbuch als auch als Nachschlagewerk verwendet werden kann. Dem Informationsteil und den Konstruktionsübungen des vorliegenden Buches sind die gegenwärtig in Österreich gültigen Normen und Regeln zugrunde gelegt. Dem Erstellen von Handskizzen, nach denen eine komplette Teilzeichnung erarbeitet werden kann, wurde bei den Konstruktionsübungen breiter Raum gewidmet. Jedes Kapitel ist in sich abgeschlossen und kann für sich allein verwendet werden, wenn die Voraussetzungen dafür schon erarbeitet wurden. Das Projekt Schraubstock (Seite 214 ff) ist so gestaltet, dass der Lernende die Einzelteile zuerst darstellt und danach, wenn er dazu die Gelegenheit hat, auch herstellt. In diesem Buch wird als Basis das CAD-Programm Auto- CAD der Firma Autodesk verwendet, da es als weltweit meistverwendetes und branchenneutrales Produkt sehr verbreitet ist. Dieses Programm ist sehr gut für den Einstieg in das computergestützte Zeichnen geeignet und wird in vielen berufsbildenden Pflichtschulen verwendet. Die Darstellungen und Bemaßungen in diesem Buch beziehen sich meist auf den beschreibenden Text. Die Bilder sind daher meist unvollständig, erleichtern aber das Verständnis und verbessern die Übersicht. Die Autoren und der Verlag sind allen Benutzern des Fachbuches Fachzeichnen Konstruktionsübungen für kritische Hinweise und Verbesserungsvorschläge dankbar. FS-Fachbuch wird diese Anregungen direkt an das Autorenteam weiterleiten. Bitte benützen Sie dafür die Mailadresse fs-fachbuch.at. Die Verfasser und der Verlag Winter 2010/ Grundlagen der technischen Kommunikation Technische Darstellung von Werkstücken Maßeinheiten in Zeichnungen 4 Schnittdarstellung Darstellen der Gewinde und Senkungen Toleranzen Passungen 7 Oberflächenangaben Darstellen der Maschinenelemente Darstellen der unlösbaren Verbindungen Darstellungen im Stahlbau Körperschnitte, Durchdringungen, Verschneidungen Abwicklungen 13 Darstellungen in der Fluidtechnik 14 Computergestütztes Fachzeichnen/CAD

4 Inhaltsverzeichnis 1 Grundlagen der technischen Kommunikation 1.1 Allgemeines Technische Zeichnungen Skizze (Handskizze, Freihandskizze) Explosionszeichnung Teilzeichnung (Fertigungszeichnung, Werkstattzeichnung) Gesamtzeichnung (Zusammenstellungszeichnung) Zeichengeräte Blattgrößen Ränder und Begrenzungen Falten der Zeichenblätter Schriftfeld Stückliste Positionsnummern Maßstab Schrift, Beschriftung Linien Linienbreiten und Liniengruppen Grundkonstruktionen (Auswahl) Normen Zusammenfassung Lernerfolgskontrolle Übungen zur Normschrift Übungen zu den Linienarten Maßstabübungen Technische Darstellung von Werkstücken 2.1 Allgemeines Darstellungsarten Normalprojektion Projektionsmethode Projektionsmethode Pfeilmethode Darstellungselemente Besondere Ansichten Teilansichten Symmetrische Werkstücke Darstellen der Einzelheiten der Werkstücke Angrenzende Teile Grenzstellungen Kreuzen von Linien, Linienabstand Walzrichtungen Ursprüngliche Form Fertigform in Rohteilen Vereinfachte Darstellung geringer Neigungen Spiegelbildliche Teile Ebene Flächen Vereinfachte Darstellung von Durchdringungen Perspektivische Darstellungen Isometrische Projektion Dimetrische Projektion Kavalier- und Kabinett-Projektion Skizzen (Handskizzen, Freihandskizzen) Skizzen anfertigen Werkzeichnungen in praxisnaher Darstellung Zusammenfassung Lernerfolgskontrolle Konstruktionsübungen zu prismatischen Werkstücken Konstruktionsübungen zu flachen (platinenartigen) Werkstücken Konstruktionsübungen zu Werkstücken mit zylindrischer Grundform Konstruktionsübungen zu Werkstücken mit geringen Neigungen Maßeintragung in Zeichnungen 3.1 Allgemeines Elemente der Maßeintragung Maßzahl Maßlinie Maßhilfslinie Begrenzung der Maßlinie Bezugslinie (Hinweislinie) Maßbezugselement MBE Bemaßungsmethoden Bemaßungsart Bezugsbemaßung Stufenbemaßung Aufsteigende- und NC-Bemaßung Kettenbemaßung Koordinatenbemaßung Allgemeine Bemaßungsregeln Spezielle Bemaßungen Bemaßen der Winkel Bogenbemaßung Bemaßen der Durchmesser Bemaßen der Radien Bemaßen der Fasen Bemaßen der Gewinde Bemaßen der Dicke Bemaßen der Teilungen Bemaßen der Quadrate Bemaßen der Schlüsselweiten Bemaßen der Kugeln Bemaßen der Kegel Bemaßen von Neigungen Bemaßen symmetrischer Teile Bemaßen von Biegeteilen Bemaßen der Halbschnitte Kennzeichen für Maßangaben Zusammenfassung Lernerfolgskontrolle Konstruktionsübungen zum Darstellen und Bemaßen

5 Inhaltsverzeichnis 4 Schnittdarstellung 4.1 Allgemeines Arten der Schnittdarstellung Linien der Schnittdarstellung Vollschnitt Vollschnitt mit gerader Schnittführung Vollschnitt mit umgelenkter Schnittführung Halbschnitt Teilschnitt Ausbruch Teilausschnitt Profilschnitt Elemente (Teile), die nicht geschnitten werden Schraffur Schraffur für zusammengebaute Teile Schraffur für unlösbar gefügte Teile Ergänzende Hinweise für die Schraffur Zusammenfassung Lernerfolgskontrolle Konstruktionsübungen zur Schnittdarstellung Darstellen der Gewinde und Senkungen 5.1 Allgemeines Darstellung sichtbarer Gewinde Darstellung verdeckter Gewinde Außengewinde Innengewinde Gewindelänge Gewindeenden Gewindeübergänge Gewindeauslauf Gewindefreistich Bemaßen der Gewinde, Bohrungen und Senkungen Darstellen und Bemaßen der Löcher, Gewinde und Senkungen Darstellen und Bemaßen der Grundlöcher Darstellen und Bemaßen der Innengewinde Darstellen und Bemaßen von Senkungen Darstellung verschraubter Gewinde Zusammenfassung Lernerfolgskontrolle Konstruktionsübungen zur Gewindedarstellung Toleranzen Passungen 6.1 Allgemeines Allgemeintoleranzen Allgemeintoleranzen für Längen- und Winkelmaße Allgemeintoleranzen für Form und Lage Allgemeintoleranzen für Schweißkonstruktionen Maßtoleranzen für Gesenkschmiedeteile aus Stahl Allgemeine Maß-, Form- und Lagetoleranzen und Bearbeitungszugaben für Gussstücke Toleranzangaben für lineare Abmessungen ISO-System für Grenzabmaße und Passungen Schreibweise für ISO-Toleranzangaben Toleranzangaben mit Zahlen (Abmaße, Grenzabmaße) Toleranzangaben für Abstandsmaße, lineare Teilungen, Winkel und Kreisteilungen Toleranzangaben in besonderen Fällen Passungsangaben Passungsangaben mit ISO-Toleranzen Passungsangaben mit Zahlen (Abmaße, Grenzabmaße) Geometrische Tolerierung Tolerierung von Form, Richtung, Ort und Lauf Formtoleranzen Lagetoleranzen Darstellung der Elemente für die Form- und Lagetolerierung Gegenseitige Abhängigkeit der Toleranzen Zusammenfassung Lernerfolgskontrolle Konstruktionsübungen zu Toleranzen Passungen

6 Inhaltsverzeichnis 7 Oberflächenangaben 7.1 Allgemeines Festlegen der Oberflächenrauheit Zusammenhang zwi#schen Oberflächenrauheit und ISO-Toleranzqualität Angaben zur Oberflächen-Beschaffenheit Angabe der Rautiefe Angabe besonderer Merkmale der Oberflächenbeschaffenheit Angabe der Bearbeitungszugabe Angabe der Rillenrichtung Anordnung und Ausrichtung des Oberflächen-Sinnbildes Werkstücke mit einheitlicher Oberflächenbeschaffenheit Werkstücke mit unterschiedlicher Oberflächenbeschaffenheit Beispiele für Oberflächenangaben Angaben zu Werkstückkanten Sinnbild für Werkstückkanten Darstellung der Rändel Angaben zur Wärmebehandlung Härteangaben Beschichtungsangaben Elemente einer technischen Zeichnung (Checkliste) Zusammenfassung Lernerfolgskontrolle Konstruktionsübungen zur Oberflächen-, Kanten- und Beschichtungsangabe (Erläuterungen) Darstellen der Maschinenelemente 8.1 Allgemeines Schrauben Schraubenverbindungen Schraubenbenennung Darstellen der Sechskantschrauben Darstellen der Zylinderschrauben Darstellen der Senkschrauben Durchgangslöcher Darstellen der Muttern Scheiben Schraubensicherungen Darstellen der Schraubensicherungen Schraubenverbindungen Schraubenlänge für Durchsteckverbindungen Schraubenlänge für Einziehverbindungen Stifte Stiftverbindungen Bolzen und Bolzenverbindungen Bolzenlänge für Bolzen ohne Kopf mit Splintloch Bolzen mit Kopf und Gewindezapfen Achsen und Wellen Zapfen Gestalten und Darstellen der Wellen Lagefixierung auf den Wellen Werkstoffe für Wellen und Achsen Welle-Nabe Verbindungen Passfedern Darstellen, Bemaßen und Tolerieren der Passfedernuten Scheibenfedern Profilwellen Längskeile Querkeile Kegelverbindungen Gestalten und Darstellen der Kegelverbindungen Klemmverbindungen Lager und Lagerungen Gleitlager Gestalten und Darstellen der Gleitlager Schmierstoffzufuhr Wälzlager Bildliche Darstellung der Wälzlager Sinnbildliches Darstellen der Wälzlager Gestalten der Lagerungen Bestimmen der Lager Darstellen von Lager- und Wellendichtungen Darstellen der Wellen-Kupplungen Darstellung der Zahnräder Bemaßen der Stirnräder Darstellung der Zähne (Stirnrad) Darstellen der Kettenräder Riementriebe Darstellen der Riemenscheiben für Flachriemen Darstellen der Riemenscheiben für Keilriemen Darstellen der Riemenscheiben für Synchronriemen (Zahnriemen) Federn Darstellen der Schraubenfedern Zusammenfassung Lernerfolgskontrolle Konstruktionsübungen zur Darstellung der Maschinenelemente

7 Inhaltsverzeichnis 9 Darstellen der unlösbaren Verbindungen 9.1 Allgemeines Schweißverbindungen Schweißtechnische Begriffe Bildliche Darstellung und Bemaßung von Schweißnähten Symbolische Darstellung von Schweißnähten Bezugszeichen Maße für die Schweißnaht Ergänzende Angaben Gabel Bemaßungsergänzungen Schweißnahtvorbereitung Lötverbindungen Nietverbindungen Einteilung der Nieten Gestalten der Nietverbindungen Maßstäbliche Darstellung und Bemaßung von Nietverbindungen Vereinfachte Darstellung und Bemaßung von Nietverbindungen Symbolische Darstellung und Bemaßung von Nietverbindungen Zusammenfassung Lernerfolgskontrolle Konstruktionsübungen zu Schweißverbindungen Konstruktionsübung zu einer Lötverbindung Konstruktionsübungen zu Nietverbindungen Darstellungen im Stahlbau 10.1 Allgemeines Begriffe Maßstäbe Darstellung Details (Einzelheiten) Beschriftung Darstellung von Verstärkungen und Ergänzungen Maßeintragung Bezeichnungen für Stäbe, Profile und Bleche Maßlinien, Maßhilfslinien, Maßzahlen, Maßlinienbegrenzung Maßketten Positionierung Schwerachsen Wurzelmaße Mittelpunktsabstände, Randabstände Schraubenverbindungen im Stahlbau HV-Verbindungen SL-Verbindungen SLP-Verbindungen GV-Verbindungen GVP-Verbindungen Darstellen der Durchgangslöcher und Schrauben Symbole für Durchgangslöcher und Schrauben Darstellen lösbarer Trägeranschlüsse Querkraftanschluss Biegesteifer Anschluss Zusammenfassung Lernerfolgskontrolle Konstruktionsübungen zum Stahlbau Körperschnitte, Durchdringungen, Verschneidungen 11.1 Allgemeines Körperschnitte an Werkstücken Schnitte an prismatischen Werkstücken Schnitte an pyramidenförmigen Werkstücken Schnitte an zylindrischen Werkstücken Schnitte an kegeligen Werkstücken Schnitte an Verbundkörpern Durchdringungen Durchdringungen an prismatischen Körpern Durchdringungen an pyramidenförmigen Körpern Durchdringungen an zylindrischen Körpern Durchdringungen an kegeligen Körpern Zusammenfassung Lernerfolgskontrolle Konstruktionsübungen für Körperschnitte und Durchdringungen Abwicklungen 12.1 Allgemeines Grundregeln für das Konstruieren wichtiger Abwicklungen Konstruktion allgemeiner Abwicklungen Abwicklung eines schräg geschnittenen, prismatischen Körpers Abwicklung eines schräg geschnittenen, zylindrischen Körpers Abwicklung eines Pyramidenstumpfes Abwicklung eines schräg geschnittenen Kegels Abwicklung eines parallel zur Achse geschnittenen Kegels Abwicklung eines Übergangskörpers Fertigungsgerechte Abwicklungen Berechnung der gestreckten Länge Zusammenfassung Lernerfolgskontrolle Konstruktionsübungen für allgemeine Abwicklungen Konstruktionsübungen für fertigungsgerechte Abwicklungen

8 Inhaltsverzeichnis 13 Darstellungen in der Fluidtechnik 13.1 Allgemeines Aufbau eines fluidtechnischen Schaltplanes Grundsymbole Linie Kreissymbol Rechtecksymbol Funktionssymbol Darstellung von Energieumformung Darstellung der Energiesteuerung Darstellung von Arbeitsgeräten Darstellung zur Mediumsaufbereitung Technische Informationen in fluidischen Schaltplänen Kennzeichnung von Bauteilen Weitere wichtige Angaben Leitungsdarstellung in technischen Zeichnungen Darstellungen der ISO-Symbole in CAD Zusammenfassung Lernerfolgskontrolle Konstruktionsübungen zu fluidtechnischen Schaltplänen Computergestütztes Fachzeichnen/CAD 14.1 Allgemeines Programmstart Datenhaltung Bewegen in Zeichnungen Koordinateneingabe Objektfang Zeichenbefehle Linie Kreis Bogen Bearbeitung von Elementen Objektauswahl Löschen Schieben Kopieren Drehen Dehnen und Stutzen Abrunden und Fasen Versetzen Parallelverschieben Bruch Unterbrechen Varia Skalieren Spiegeln Strecken Reihe Mehrfachkopien Eigenschaften von Objekten Layer Farbe Linientyp Ändern von Eigenschaften Plotten von Zeichnungen Beschriften von Zeichnungen Textausrichtung Ändern von Textwerten Textstile Bemaßen von Zeichnungen Linearbemaßung Radialbemaßung Winkelbemaßung Bogenlängenbemaßung Ausgerichtete Bemaßung Bemaßungsstil Schraffieren von Objekten Zusammenfassung, Aliasbefehle Lernerfolgskontrolle Übungen zum computergestützten Zeichnen Verzeichnis der Konstruktionsübungen Normenverzeichnis/Bildquellenverzeichnis Sachwortverzeichnis

9 Grundlagen der technischen Kommunikation 1 1 Grundlagen der technischen Kommunikation 1.1 Allgemeines Technische Zusammenhänge von Produkten, Einzelteilen und deren Fertigung, können nicht allein durch Sprache oder Schrift übermittelt (kommuniziert) werden. Auch die heutige arbeitsteilige Fertigung in verschiedenen Werkstätten oder verschiedenen Firmen erfordert genaue, umfangreiche und nicht interpretierbare Dokumentationen. Zu den technischen Kommunikati onsmitteln zählen: Technische Zeichnungen (Bild 1), Stücklisten, grafische Darstellungen (Bild 2), Normen, Schaltpläne, Arbeitspläne, Prüfprotokolle, Fotos usw. Damit diese Kommunikationsmittel und hier besonders die technische Zeichnung im Betrieb, national und international verstanden werden, sind Standards (Normen) erforderlich. Bild 1: Fertigungszeichnung Mithilfe der Informationen dieses Kapitels sollen Sie die wichtigsten Kommunikationsmittel der Metalltechnik kennen. Zeichengeräte richtig verwenden können. die Normschrift in richtiger Größe und richtigen Größenverhältnissen anwenden können. das Schriftfeld und die Stückliste richtig darstellen und vollständig ausfüllen. Maßstäbe richtig bestimmen und anwenden. beachten wie Linien und Linienstärken dargestellt und zuzuordnen sind. wichtige Grundkonstruktionen kennen lernen und anwenden. Nennmaßbereich über... bis in mm Rz 1 1,62,5 Bild 2: Nomogramm IT6 IT5 IT8 IT7 IT10 IT9 IT12 IT11 ISO-Toleranzgrad (IT) , Ra 0,2 0,4 0,8 1,6 6, ,2 12,5 50 IT13 µm µm 9

10 1 Grundlagen der technischen Kommunikation 1.2 Technische Zeichnungen Das Erstellen und das Lesen einer technischen Zeichnung ist das Thema dieses Buches. In der mechanischen Technik wird eine technische Zeichnung meist nur Zeichnung genannt. Die Zeichnung ermöglicht in besonderer Weise, Querverbindungen zu anderen Fachgebieten herzustellen und andere wichtige Fragen zu beantworten. Wie und womit stelle ich diesen Teil her? Welchen Stoff mit welchen Eigenschaften verwende ich? Wie behandle ich den Teil damit er physikalischen, optischen und anderen Anforderungen standhält? Welche Masse wird der Gussteil nach der Herstellung haben? Welche Methoden werde ich anwenden um die Kosten gering zu halten? Zeichnungen können als Skizze (Handskizze, Freihandskizze), Teilzeichnung (Werkstattzeichnung, Fertigungszeichnung), Gesamtzeichnung (Zusammenstellungszeichnung) und Explosionszeichnung erstellt werden. Sowohl beim manuellen als auch beim rechnerunterstützten Zeichnen müssen die Normen und Regeln des technischen Zeichnens verbindlich eingehalten werden Skizze (Handskizze, Freihandskizze) Darunter versteht man eine Zeichnung, die freihändig und nicht zwingend maßstabgerecht, erstellt wird. Bild 1: Explosionszeichnung Skizzen dienen zum Festhalten eines Arbeitsauftrages, einer Veranschaulichung, eines Sachverhaltes, einer Änderung an einem bestehenden Gerät oder sind die Grundlage für eine Zeichnung (Bild 2) Explosionszeichnung Explosionszeichnungen sind Gesamtzeichnungen von Baugruppen bei welchen die Einzelteile (Fertigungs- und Normteile) auseinander gezogen und dreidimensional dargestellt sind (Bild 1). Sie dienen für Ersatzteilkataloge und Wartungspläne. Bild 2: Skizze 10