Prozessorientierte Statistische Tolerierung

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1 Prof. Dr.-Ing. Bernd Klein Prozessorientierte Statistische Tolerierung Mathematische Grundlagen - Toleranzverknüpfungen - Prozesskontrolle - Maßkettenrechnung - Praktische Anwendung Mit 90 Bildern und 61 Tabellen Haus der Technik Fachbuch Band 73 Herausgeber: Prof. Dr.-Ing. Ulrich Brill Essen experttyj] verlag

2 Inhaltsverzeichnis Vorwort V 1 Einleitung 1 2 Umfeld der Statistischen Tolerierung Toleranzgerechte Konstraktion Toleranzgerechte Fertigung Toleranzgerechte Qualitätssicherung 5 3 Berechnung von Maßketten Grundbegriffe der Tolerierung Beschreibung der Maßtoleranzzone Entstehung von Maßketten Bedeutung des Schließmaßes und der Schließmaßtoleranz Arithmetische Berechnung von Toleranzketten 9 4 Grundlagen der Statistischen Tolerierung Mathematische Grandlagen Allgemeine Statistik Ermittlung von Verteilungen Großserienverteilung Allgemeine Beschreibung von stetigen Verteilungen Beschreibung der Gauß'schen Normalverteilung Zusammenhang zwischen Standardabweichung und Toleranz Verknüpfung mehrerer Maße Maßketten Mittelwertsatz Abweichungsfortpflanzungsgesetz Anwendung des Abweichungsfortpflanzungsgesetzes und des Mittelwertsatzes Behandlung linearer Maßketten Behandlung ebener Maßketten Elektrische Schaltung als Maßkette Zentraler Grenzwertsatz Nachweis des zentralen Grenzwertsatzes Beispiel für die Verknüpfung mehrerer Maße Die Faltung 33 5 Analyse von Grandproblemen bei der Maßketten-Verknüpfung Symbolische Montage von rechteckig verteilten Sollmaßen Tolerierungsparameter Tabellarische Ergebnisübersicht Toleranzanalyse Symbolische Montage von dreieckig verteilten Sollmaßen Tolerierungsparameter Tabellarische Ergebnisübersicht Toleranzanalyse 41

3 5.3 Symbolische Montage von normal- und dreieckig verteilten Sollmaßen Tolerierungsparameter Tabellarische Ergebnisübersicht Toleranzanalyse Symbolische Montage von normalverteilten Sollmaßen Tolerierungsparameter Tabellarische Ergebnisübersicht Toleranzanalyse Symbolische Montage von normalverteilten Sollmaßen Tolerierungsparameter Tabellarische Ergebnisübersicht Toleranzanalyse Sensitivitätsanalyse Symbolische Montage normalverteilter Sollmaße mit Spiel Tolerierungsparameter Tabellarische Ergebnisübersicht Toleranzanalyse Symbolische Montage zweier Sollmaße mit Form- und Lagetoleranz Tolerierungsparameter Tabellarische Ergebnisübersicht Toleranzanalyse Form- und Lagetoleranzen Sollmaßabstimmung für eine Baugruppenfunktionalität Tolerierungsparameter Toleranzanalyse Übergreifendes Beispiel zur Toleranzanalyse Montagesituation Aufstellung des Maßplans Arithmetische Tolerierung Statistische Tolerierung Montagesimulation 65 6 Toleranzsynthese 69 7 Robust Design Praktische Bedeutung Herkömmliche Toleranzphilosophie Japanische Toleranzphilosophie Beispiel zur Quantifizierung des Qualitätsverlustes Definitionen zum Toleranzdesign Ermittlung einer wirtschaftlichen Toleranz Bewertung des tatsächlichen Qualitätsverlustes Problematik der Herstellungstoleranzen Praktischer Ansatz 82 8 Überwachung eines Produktionsprozesses Fähigkeitsnachweise Die Qualitätsregelkarte (QRK) 84

4 9 Statistische Prozesslenkung Prozessgüte und Prozessfähigkeit Prozessgüte Prozessfähigkeitsindizes Relative Prozessstreubreite Prozessfähigkeit Prozessfähigkeitsindex Bewertung der Prozessfähigkeit Prozessbeurteilung Maschinenfähigkeitsindizes Messmittelfähigkeit Simulation der Montage einer Baugruppe bei gleichverteilten Fertigungstoleranzen Arithmetische Berechnung Statistische Berechnung Simulation Bauteilpool Toleranzrechnung an linearen Systemen Analyse einer Presspassung Zeichnerische Darstellung Tolerierungsparameter Tabellarische Ergebnisübersicht Berechnungen Analyse einer Spielpassung Zeichnerische Darstellung Konstruktionsparameter Tabellarische Kurzübersicht Berechnungen Analyse eines Türfeststellers Zeichnerische Darstellung Maßgrößen aller Einzelteile Vektorieller Maßplan Tabellarische Kurzübersicht Berechnungen Analyse einer Laufrolle Zeichnerische Darstellung Parameter Maßplan Betrachtung der Form- und Lagetoleranzen der Baugruppe Tabellarische Kurzübersicht Berechnungen Toleranzkennzeichnung nach DIN Toleranzrechnung an nichtlinearen Systemen Anwendungsumfeld Vorgehen Volumentolerierung Bestimmung eines Lochabstandes Schaltung von Ohm'schen Widerständen 142

5 12.6 Schubkurbelgetriebe Reibschlussverbindung Toleranzen und Passungen in der Kunststofftechnik Einflussfaktoren auf Maßungenauigkeiten in der Kunststofftechnik Fertigungsbedingte Maßabweichungen Anwendungsbedingte Maßabweichungen Ursachen für die Maßabweichungen Einflussfaktoren auf Werkzeug- und Formteilmaß Verarbeitungsschwindung Beispiel zur Tolerierung von Kunststoffteilen Verteilungsgesetzmäßigkeit Auswertung Ermittlung des Maßverhaltens Ermittlung der Schwindungsverteilung Rechnerunterstützte Toleranzsimulation 167 A Anhang 172 В Glossar 179 С Fallbeispiele zur Statistischen Tolerierung 201 D Einige Softwareprogramme zur Tolerierung 216 E Literatur 218 Stichwortverzeichnis 223