Form- und Lagetoleranzen. Fakultät für Maschinenbau Vorlesung Konstruktion

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Bettina Ritter
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1 Form- und Lagetoleranzen

2 Gliederung 1. Zweck der Toleranzfestlegung 2. Form- und Lagetoleranzen 3. Tolerierungsgrundsätze 3.1 Hüllprinzip 3.2 Unabhängigkeitsprinzip 3.3 Wahl Tolerierungsgrundsatz 3.4 Maximum Material Bedingung 4. Angaben von Form- und Lagetoleranzen

3 1. Zweck der Toleranzfestlegung o In der Fertigung entstehen : Maßabweichungen begrenzt durch Maßtoleranz Beispiel Ø 40 h7 Gestaltabweichungen DIN 4760 Rauheit Welligkeit Formabweichungen Lageabweichungen = Mikrostruktur Rauheitsangaben Beispiel Ra = 1,6 µm = Makrostruktur Form- und Lagetoleranz

4 1. Zweck der Toleranzfestlegung Abweichung vom Maß (des Durchmessers) Zeichnung Abweichung von der Form (Zylinder) Abweichung von der Lage / Richtung Abweichungen der Oberfläche

5 1. Zweck der Toleranzfestlegung

6 1. Zweck der Toleranzfestlegung Ursachen von Maß- und Gestaltabweichungen liegen in : Fertigung Fertigungsfehler, Zerspankräfte, Einspannung, Eigenspannungen, Schwingungen, Temperatur Zeichnungsbemaßung

7 1. Zweck der Toleranzfestlegung Abweichung von der Form (Geradheit, Zylinderform) Abweichung von der Lage (Koaxialität, Rundlauf)

8 1. Zweck der Toleranzfestlegung Für die Fertigung muss Zeichnung sein vollständig eindeutig zu 80 % sind Zeichnungen dies nicht Bemaßung muss sein a) Funktionsgerecht b) Fertigungsgerecht (Kosten!) c) Prüfgerecht (Qualitätsmanagement)

9 1. Zweck der Toleranzfestlegung zu a) Funktionserfüllung: Jedes Bauteil ist so zu tolerieren, dass es seine vorgegebene Funktion erfüllt, und zwar während der gesamten Lebensdauer. Montierbarkeit: Das Bauteil muss sich montieren lassen, und zwar unbedingt, d.h. gleiche Teile sind beliebig austauschbar bedingt, d.h. Teile werden zusortiert und sind dann nur gemeinsam austauschbar zu b) Herstellbarkeit: Das Bauteil muss sich innerhalb der Toleranzen fertigen lassen, und zwar möglichst sicher und kostengünstig

10 1. Zweck der Toleranzfestlegung Beispiel 1 Bohrung zur Aufnahme eines Stiftes Geometrisch ideale Bohrung Reale Bohrung (übertrieben gekrümmt) Maßtoleranzen sagen nichts über Form oder Lage einzelner Geometrieelemente aus. Form- und Lagetoleranzen schränken die Abweichungen von der idealen geometrischen Form und Lage ein. Beispielsweise die Geradheit oder Rundheit einer Bohrung

11 1. Zweck der Toleranzfestlegung Mögliche Folgen bei ungenügender Tolerierung: Bolzen passt nicht in die Bohrung (Formfehler) Bolzen sitzt schief in der Bohrung (Lagefehler)

12 1. Zweck der Toleranzfestlegung Beispiel 2 Anforderungen an die Gestaltung der Lagersitze einer Getriebewelle IT: ISO Toleranzfeld

13 1. Zweck der Toleranzfestlegung Beispiel 2 Anforderungen an die Gestaltung der Lagersitze einer Getriebewelle Bei Lager der Toleranzklasse PN sind zu wählen für: Durchmessertoleranz : IT6 (IT5) Rundheitstoleranz der Passflächen t 1 : IT4/2 (Punktlast IT5/2) Parallelitätstoleranz t 2 : IT4 (Punktlast IT5) Planlauftoleranz der Anlageschultern t 3 :IT4 Bei Gehäuse ein IT-Grad gröber wählen IT: ISO Toleranzfeld

14 1. Zweck der Toleranzfestlegung Form- und Lagetoleranzen werden zur Sicherstellung einwandfreier Bedingungen für die Funktion und Austauschbarkeit von Werkstücken und Baugruppen benötigt

15 Gliederung 1. Zweck der Toleranzfestlegung 2. Form- und Lagetoleranzen 3. Tolerierungsgrundsätze 3.1 Hüllprinzip 3.2 Unabhängigkeitsprinzip 3.3 Wahl Tolerierungsgrundsatz 3.4 Maximum Material Bedingung 4. Angaben von Form- und Lagetoleranzen

16 2. Form- und Lagetoleranzen Zu unterscheiden sind: Formtoleranzen: Geradheit, Ebenheit, Rundheit, Zylinderform... Lagetoleranzen: Richtungstoleranz (z.b. Parallelität, Rechtwinkligkeit) Ortstoleranz (z.b. Koaxialität, Symmetrie) Lauftoleranz (z.b. Rundlauf, Planlauf) Bezugsfläche oder punkt notwendig

17 Bezugsfläche oder punkt kann sein: 2. Form- und Lagetoleranz Reales Formelement: (Linien, Flächen) Toleranzpfeil / Bezug auf Element selbst oder zugehörige Maßhilfslinie (min. 4 mm Abstand von Maßlinie des Elements) Abgeleitetes Element: (Symmetrielinie, Achse) Toleranzpfeil / Bezug auf Maßpfeil des Elements

18 2. Form- und Lagetoleranz Formtoleranzen auch: Hoischen S 191/192

19 2. Form- und Lagetoleranz Lagetoleranzen

20 Gliederung 1. Zweck der Toleranzfestlegung 2. Form- und Lagetoleranzen 3. Tolerierungsgrundsätze 3.1 Hüllprinzip 3.2 Unabhängigkeitsprinzip 3.3 Wahl Tolerierungsgrundsatz 3.4 Maximum Material Bedingung 4. Angaben von Form- und Lagetoleranzen

21 3. Tolerierungsgrundsätze Beispiel Mögliche Abweichungen einer Welle ohne Form- und Lagetoleranz Durchmessertoleranz und Geradheitsabweichung einer Welle Durchmessertoleranz und Rundheitsabweichung einer Welle Welle nach Bild links und rechts oben mit Formabweichung

22 3. Tolerierungsgrundsätze Grundsatz: Toleranzen nicht enger als nötig ist nicht ausreichend, Festlegung der Beziehung von Maßtoleranz zu Form- und Lagetoleranz erforderlich nach Hüllprinzip Unabhängigkeitsprinzip

23 3. Tolerierungsgrundsätze 3.1 Hüllprinzip Zeichnungsangabe: keine Tolerierung nach DIN 7167 (s. Hoischen S. 194) Prinzip bedeutet: Festlegung einer Hülle für Kreiszylinder ( Rundpassungen ), Flächenpaare ( Flachpassungen ), Kugeln

24 Prüfung: 3.1 Hüllprinzip Die Welle muss in eine Hülle mit 10,2 passen, das Maß 10 0,2 wird unabhängig geprüft Kreiszylinder nach Bild oben mit Maximum-Material- Zustand (Grenzfall)

25 3.1 Hüllprinzip Es können nur Formabweichungen von der Hülle eingeschränkt werden, nicht aber Lageabweichungen (Ausnahme: Parallelität) Vom Hüllprinzip nicht eingeschränkte Lageabweichungen, z.b. a) Rechtwinkligkeit b) Koaxialität c) Symmetrie

26 3. Tolerierungsgrundsätze 3.2 Unabhängigkeitsprinzip Zeichnungsangabe: Tolerierung ISO 8015 (s. Hoischen S. 195) Prinzip bedeutet: Jede einzelne Toleranz wird für sich allein auf Einhaltung geprüft

27 3.2 Unabhängigkeitsprinzip Prüfung: Bei der Welle werden unabhängig Maß-, Geradheitsund Rundtoleranz geprüft zusätzliche Möglichkeit mit E : Festlegung einer Hüllbedingung

28 3.3 Wahl Tolerierungsgrundsatz 3.3 Wahl Tolerierungsgrundsatz Hüllprinzip DIN 7167 Alle Kreiszylinder und Parallelebenen unterliegen der Hüllbedingung. Wo diese nicht gilt, ist dies extra zu kennzeichnen. Unabhängigkeitsprinzip ISO 8015 Vorteil: international genormt, wird sich durchsetzen Hüllbedingung wird nur verlangt, wo sie auch notwendig ist (durch E ). Die Zeichnungsangaben werden eindeutiger. Empfehlung: Tolerierung ISO 8015

29 3. Tolerierungsgrundsätze 3.4 Maximum Material Bedingung Tolerierung nach ISO 2692 Zeichnungsangabe: einzeln an bestimmten Formelementen bei Unabhängigkeits- und Hüllprinzip Aufgabenstellung: (s. Hoischen S. 190) M Passfähigkeit zweier Bauteile soll sichergestellt werden Beispiel Maßtoleranz + Geradheitstoleranz bei Unabhängigkeitsprinzip

30 3.4 Maximum Material Bedingung Unabhängigkeitsprinzip Beispiel eines Stiftbolzens bei Tolerierung nach dem Unabhängigkeitsprinzip a) Konstruktionsskizze b) Maximum-Material-Maß (MMS) Extremfall max z.b.: Ø15, ,010 (Formabw.) = Ø15,010 (benötigte Hülle) Ohne MMS Ausschuss z.b.: Ø14, ,015 (Formabw.) = Ø15,005 (benötigte Hülle) und ist auch funktionsfähig

31 3.4 Maximum Material - Bedingung Maximum Material - Bedingung: M Durch Angabe von ist es möglich, die beim Istzustand geringeren Maßtoleranzen den Formabweichungen bzw. umgekehrt zuzuschlagen und damit vorgegebene Maßtoleranzen zu überschreiten. Mit M werden funktionsgerechte Ausschuss - Teile zu Gutteilen

32 Gliederung 1. Zweck der Toleranzfestlegung 2. Form- und Lagetoleranzen 3. Tolerierungsgrundsätze 3.1 Hüllprinzip 3.2 Unabhängigkeitsprinzip 3.3 Wahl Tolerierungsgrundsatz 3.4 Maximum Material Bedingung 4. Angabe von Form- und Lagetoleranzen

33 4. Angabe von Form- und Lagetoleranzen 4.1 Allgemeintoleranzen für Form und Lage Zeichnungsangabe: im Schriftfeld Allgemeintoleranz ISO 2768-mK (s. Hoischen S. 168) Angabe bedeutet: Wie bei der Allgemeintoleranz für Maße gelten dann Mindestanforderungen an Form und Lage für alle Formelemente (Ausnahmen s. Hoischen)

34 4.2 Angabe der Form- und Lagetoleranz am Formelement Toleranzrahmen Bezeichnung des Bezuges Toleranzzone mit Toleranzwert in mm (z.b. 0,05) ( für kreis- bzw. zylinderförmige Toleranzzone) Symbol für die zu tolerierende Eigenschaft Bezugslinie rechtwinklig auf Oberfläche Bezugspfeil Toleriertes Formelement Bezugsrahmen Bezugsbuchstabe Bezugslinie rechtwinklig auf Oberfläche Bezugsdreieck Bezugselement

35 4.2 Angabe der Form- und Lagetoleranz am Formelement Bezüge (Hoischen S. 189) Wo anordnen? Mehr als ein Bezug

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