technische Zeichnungen Toleranzen und Passungen Thomas Gläser, M.Eng.

Agenda 1. Notwendigkeit 2. Tolerierungsgrundsätze 3. Toleranzarten 4. Passungen Lehrveranstaltung CAD / Thomas Gläser, M.Eng. 2

Notwendigkeit kein Werkstück ist perfekt bzgl. seiner Gestalt (Maß/Form/Lage) muss es auch nicht sein tolerierbare Abweichungen müssen angegeben werden (entsprechend der Funktion) der Konstrukteur muss entscheiden ( abwägen ) zu grob funktionsuntüchtig (z.b. passungenau) Komponentenfertigung durch verschiedene Hersteller funktionstüchtigen Zusammenbau gewährleisten zu fein unnötig aufwendig (teuer) Lehrveranstaltung CAD / Thomas Gläser, M.Eng. 3

Gestaltabweichung Grobgestalt (Maß-, Form-, Lagetoleranzen) Feingestalt Lehrveranstaltung CAD / Thomas Gläser, M.Eng. 4

Tolerierungsgrundsätze DIN ISO 8015 (DIN 7167) Tolerierungsgrundsätze Unabhängigkeitsprinzip Hüllbedingung Maximum-Material- Bedingung Lehrveranstaltung CAD / Thomas Gläser, M.Eng. 6

Unabhängigkeitsprinzip ist in Dtl. zu bevorzugen alle Toleranzangaben unabhängig voneinander Vermerk in Schriftfeldnähe erfdl.: Tolerierung ISO 8015 andernfalls gilt DIN 7167 (Hüllbedingung) Lehrveranstaltung CAD / Thomas Gläser, M.Eng. 7

Hüllbedingung wurde früher in Dtld. zu bevorzugt heute Sonderfall E lt. DIN ISO 8015 ( E envelope ) alle Form- und Lageabweichungen müssen innerhalb der Maßtoleranz (Maximum-Material-Maß) liegen Innenteile (z.b. Wellen) Höchstmaße Außenteile (z.b. Bohrungen) Mindestmaß Maximum-Material-Maß: Abmaß, bei dem sich das Bauteil mit dem meisten Material ergibt Lehrveranstaltung CAD / Thomas Gläser, M.Eng. 8

Hüllbedingung Nachteile eingeschränkter Anwendungsbereich nur für einfache Formelemente (z.b. Wellen, Bohrungen) Toleranzanagaben voneinander abhängig, d.h.: oberes Abmaß ausgereizt kein Toleranzraum mehr für Formabweichungen oberes Abmaß nicht ausgereizt Aufteilung verbleibender Toleranzraum für Formabweichungen (z.b. Geradheit, Rundheit) nicht definiert Lehrveranstaltung CAD / Thomas Gläser, M.Eng. 9

Maximum-Material-Bedingung Erweiterung der Maßtoleranz bis zur Grenze des Maximum-Material-Maßes von Form- und Lagetoleranzen mgl. nicht für Teile, bei denen Toleranzerweiterung Funktion gefährdet z.b. für mehrere zu paarende Teile Lehrveranstaltung CAD / Thomas Gläser, M.Eng. 10

Toleranzarten Toleranzarten Maßtoleranzen Formtoleranzen Lagetoleranzen Toleranzangaben Allgemeintoleranzen (globale) Sammelangabe Einzeltoleranzen lokal Angaben Lehrveranstaltung CAD / Thomas Gläser, M.Eng. 12

Maßtoleranzen Allgemeintoleranzen DIN ISO 2768-1 (Allgemeintoleranzen für Maße) kein Maß ist exakt für jedes Maß Toleranzangaben erfdl. Vereinfachung über Sammelangabe im Bereich des Schriftfeldes nur einzelne, davon abweichende Maße werden einzeln toleriert Toleranz abhängig von Nennmaßen des Bauteils Lehrveranstaltung CAD / Thomas Gläser, M.Eng. 13

Maßtoleranzen Allgemeintoleranzen Lehrveranstaltung CAD / Thomas Gläser, M.Eng. 14

Maßtoleranzen Beispiel Allgemeintoleranz: m Wie groß ist die Toleranz der Gesamtlänge im oberen und im unteren Fall? Lösung: Vorsicht bei Kettenmaßen! oben: 10 ± 0,2 9,8-10,2 12 ± 0,2 11,8-12,2 22 ± 0,2 21,8-22,2 16 ± 0,2 15,8-16,2 59,2-60,8 unten: 60 ± 0,3 59,7-60,3 Lehrveranstaltung CAD / Thomas Gläser, M.Eng. 15

Maßtoleranzen DIN EN ISO 286 N Nennmaß (Idealmaß Maßzahl) I Istmaß (herstell-/messbar) Gu Mindestmaß Go Höchstmaß T Maßtoleranz = Go - Gu Gu I Go Lehrveranstaltung CAD / Thomas Gläser, M.Eng. 16

Maßtoleranzen DIN EN ISO 286 N Nennmaß (Idealmaß Maßzahl) I Istmaß (herstell-/messbar) Ø150 z.b. Ø149,99 Passmaß es = Ø150 - Ø150 = 0 ei = Ø149,96 - Ø150 = -0,04 A = Ø149,99 - Ø150 = -0,01 Gu Mindestmaß Go Höchstmaß Ø149,96 Ø150 T = Ø150 - Ø149,96 = 0,04 T = 0 - (-0,04) = 0,04 T Maßtoleranz = Go - Gu 0,04 = Ø150 - Ø149,96 Gu I Go Ø149,96 I Ø150 Lehrveranstaltung CAD / Thomas Gläser, M.Eng. 17

Maßtoleranzen Prüfung Gutmaß wird zuerst erreicht bei Materialabtrag (= Maximum-Material-Maß) Ausschussmaß fortgesetzter Materialabtrag ab diesem Maß = Unterschreitung der Maßtoleranz Grenzrachenlehre Innenteile (z.b. Wellen): Gutmaß = Höchstmaß Ausschussmaß = Mindestmaß Außenteile (z.b. Bohrungen): Gutmaß = Mindestmaß Grenzlehrdorn Ausschussmaß = Höchstmaß Lehrveranstaltung CAD / Thomas Gläser, M.Eng. 18

Maßtoleranzen Beispiele Lehrveranstaltung CAD / Thomas Gläser, M.Eng. 19

Maßtoleranzen Umsetzung in CATIA in CATIA Lehrveranstaltung CAD / Thomas Gläser, M.Eng. 20

Form- und Lagetoleranzen DIN EN ISO 1101 Beschreibung über Zonen (Hüllen), in denen alle Punkte eines Elementes liegen müssen Formtoleranz Angabe einer Zone, worin das Element eine beliebige Form besitzen darf Lagetoleranz Angabe einer Zone bzgl. eines Bezugselementes, worin das Element liegen muss Lehrveranstaltung CAD / Thomas Gläser, M.Eng. 21

Form- und Lagetoleranzen Allgemeintoleranzen DIN ISO 2768-2 (Allgemeintoleranzen für Form und Lage) kein Maß ist exakt für jedes Maß Toleranzangaben erfdl. Vereinfachung über Sammelangabe im Bereich des Schriftfeldes nur einzelne, davon abweichende Maße werden einzeln toleriert Toleranz abhängig von Nennmaßen des Bauteils Lehrveranstaltung CAD / Thomas Gläser, M.Eng. 22

Formtoleranzen Angabe Lehrveranstaltung CAD / Thomas Gläser, M.Eng. 23

Formtoleranzen Lehrveranstaltung CAD / Thomas Gläser, M.Eng. 24

Formtoleranzen Lehrveranstaltung CAD / Thomas Gläser, M.Eng. 25

Lagetoleranzen Angabe analog zu Formtoleranzen zzgl. Bezugselement ( Bezugsdreieck) Lehrveranstaltung CAD / Thomas Gläser, M.Eng. 26

Lagetoleranzen Regeln zur Angabe a) bei Platzmangel Bezugspfeil auf Maßhilfslinie b) Tolerierung von Mittellinien c) mehrere Toleranzangaben für ein Element Lehrveranstaltung CAD / Thomas Gläser, M.Eng. 27

Lagetoleranzen Angabe d) Tolerierung von Teilbereichen (breite Strich-Punkt-Linie) e) Toleranzangabe für alle Elemente bzgl. einer Mittellinie oder (Symmetrie-)Achse Lehrveranstaltung CAD / Thomas Gläser, M.Eng. 28

Lagetoleranzen Richtungstoleranzen Lehrveranstaltung CAD / Thomas Gläser, M.Eng. 29

Lagetoleranzen Ortstoleranzen Lehrveranstaltung CAD / Thomas Gläser, M.Eng. 30

Lagetoleranzen Lauftoleranzen Lehrveranstaltung CAD / Thomas Gläser, M.Eng. 31

Form- und Lagetoleranzen Beispiel Wälzlagersitz Lehrveranstaltung CAD / Thomas Gläser, M.Eng. 32

Passungen DIN EN ISO 286 (DIN 7157) Passungsarten (DIN 7182) Paarung zweier Teile (z.b. Welle, Bohrung) Passung Spielpassung Übergangspassung Übermaßpassung (Presspassung) gleiches Nennmaß einzeln toleriert Baugruppenfunktion bestimmt Art der Passung Normung beschränkt Vielfalt Wirtschaftlichkeit (z.b. Werkzeugvielfalt ) Lehrveranstaltung CAD / Thomas Gläser, M.Eng. 34

Passungen Lehrveranstaltung CAD / Thomas Gläser, M.Eng. 35

Spielpassung Ziel/Notwendigkeit leichte (häufige) Demontage (Wartung, Austausch) axiale Bewegungsfreiheit gewährleisten (funktionsbedingt erfdl.) Beschreibung Aufschieben ohne Kraftaufwand loser Sitz Anwendungsbeispiele Bolzenverbindungen Kolben in Zylindern Führungen von Werkzeugmaschinen Lehrveranstaltung CAD / Thomas Gläser, M.Eng. 36

Übergangspassung Ziel/Notwendigkeit Anwendungsfeld zwischen Spiel- und Übermaßpassung Beschreibung Aufschieben ohne oder unter geringem Kraftaufwand enger, noch beweglicher Sitz Anwendungsbeispiele Bolzenverbindungen Zahnräder auf Wellen (mit zus. Verdrehsicherung) Kupplungen auf Wellenenden (mit zus. Verdrehsicherung) Lehrveranstaltung CAD / Thomas Gläser, M.Eng. 37

Übermaßpassung (Presspassung) Ziel/Notwendigkeit Fügen ohne Fügelement Kraftschluss (ökonomisch, kerbfrei) axiale und tangentiale Bewegungsfreiheit unterbinden Beschreibung Aufschieben unter (erheblichem) Kraftaufwand bzw. mittels spezieller Fügeverfahren (z.b. Aufschrumpfen) fester Sitz Anwendungsbeispiele Bolzenverbindungen Buchsen in Radnaben Zahnräder auf Wellen Kupplungen auf Wellenenden Lehrveranstaltung CAD / Thomas Gläser, M.Eng. 38

Passungen Passungen = weitere Form der Maßtolerierung ISO-Toleranzsystem (ISO-Toleranzklassen) bevorzugt für Wellen und Bohrungen Toleranzen abhängig von Bauteilabmessungen Abmaße aus Tabellen ablesbar System Einheitsbohrung System Einheitswelle Lehrveranstaltung CAD / Thomas Gläser, M.Eng. 39

Passungen Ø40H7/Ø40r6 Nennmaß = Ø40 mm Ø40H7/Ø40r6 Kennbuchstabe = Toleranzfeldlage bzgl. Nulllinie (Nennmaß) Großbuchstabe: Außenteile (z.b. Bohrungen) Kleinbuchstabe: Innenteile (z.b. Wellen) Ø40H7/Ø40r6 Kennzahl (ISO-Toleranzgrad) = Toleranzfeldgröße Lehrveranstaltung CAD / Thomas Gläser, M.Eng. 40

Toleranzfeldlage nicht enthalten (Verwechslungsgefahr): i, l, o, q, w bzw. I, L, O, Q, W a bis g beide Abmaße negativ A bis G beide Abmaße positiv h/h ein Abmaß = 0 j/j oberes Abmaß positiv unteres Abmaß negativ Lehrveranstaltung CAD / Thomas Gläser, M.Eng. 41

ISO-Toleranzgrade kleine Zahlen enge Toleranzen große Zahlen große Toleranzen Fertigungskosten Lehrveranstaltung CAD / Thomas Gläser, M.Eng. 42

ISO-Toleranzgrade Fertigungskosten Lehrveranstaltung CAD / Thomas Gläser, M.Eng. 43

Grenzabmaße DIN EN ISO 286-2 (DIN 7157) Lehrveranstaltung CAD / Thomas Gläser, M.Eng. 44

Passungen Lehrveranstaltung CAD / Thomas Gläser, M.Eng. 45

System Einheitswelle und Einheitsbohrung Passungssysteme = Passungsempfehlungen zur Eingrenzung der Kombinationsvielfalt Wirtschaftlichkeit Einheitsbohrung Einheitswelle hier dargestellt: Einheitsbohrung für H-Bohrungen Lehrveranstaltung CAD / Thomas Gläser, M.Eng. 46

Passungsempfehlungen (DIN EN ISO 286-1) System Einheitsbohrung ist zur Passungsauswahl zu bevorzugen Wirtschaftlichkeit (Werkzeugvielfalt ) Lehrveranstaltung CAD / Thomas Gläser, M.Eng. 47

Passungen Beispiel Nennmaß: 140 Maßtoleranz vom Außenteil (1) soll Nennmaß : nicht unterschreiten um max. 40 µm überschreiten Maßtoleranz vom Innenenteil (2) bzgl. Nennmaß: max. Abweichung von 88 µm min. Abweichung von max. 63 µm erfdl. Antragung (ISO-Toleranzkurzzeichen)? Ø 140 H7/r6 (Übermaßpassung) Art der Passung (Spiel-/Übergangs-/Übermaß)? Lehrveranstaltung CAD / Thomas Gläser, M.Eng. 48

Passungen Zeichnungsangaben Angaben für Außenteile stehen oben bzw. vorn i.d.r. Angabe der Grenzabmaße direkt auf Zeichnung in Klammern hinter Passmaß oder als Passmaßtabelle Lehrveranstaltung CAD / Thomas Gläser, M.Eng. 49

Passungen Zeichnungsangaben Lehrveranstaltung CAD / Thomas Gläser, M.Eng. 50