Längenprüftechnik 1 Fertigungstechnik 2 Maschinenelemente und Maschinentechnik 3 Instandhaltung 4 Qualitätsmanagement 5 Steuerungs- und Regelungstechnik 6 Computertechnik 7 Handhabungstechnik 8 Grundlagen der Elektrotechnik 9 Werkstofftechnik 10 Lernfeld-Abschlussprüfung 11 Sachwortverzeichnis 12
Prüfungsbuch Metallund Maschinentechnik Vorbereitung zur: Facharbeiterprüfung Gesellenprüfung Berufskollegprüfung Meisterprüfung Technikerprüfung Abiturprüfung TG für Industrie und Handwerk Peter Schultheiß 4.,überarbeitete underweiterteauflage Best.-Nr. 3150 Holland +Josenhans Verlag Stuttgart
4., überarbeitete und erweiterte Auflage 2013 Umschlagabbildung: adpic Bildagentur, 53129 Bonn Zeichnungen: Peter Schultheiß, Freiberg am Neckar Dieses Buch ist auf Papier gedruckt, das aus 100 %chlorfrei gebleichten Faserstoffen hergestellt wurde. Alle Rechte vorbehalten. Das Werk und seine Teile sind urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung in anderen als den gesetzlich zugelassenen Fällen bedarf deshalb der vorherigen Einwilligung des Verlages. Hinweis zu 52 a UrhG: Weder das Werk noch seine Teile dürfen ohne eine solche Einwilligung eingescannt und in ein Netzwerk eingestellt werden. Dies gilt auch für Intranets von Schulen und sonstigen Bildungseinrichtungen. Die Verweise auf Internetadressen und -dateien beziehen sich auf deren Zustand und Inhalt zum Zeitpunkt der Drucklegung des Werks. Der Verlag übernimmt keinerlei Gewähr und Haftung für deren Aktualität oder Inhalt noch für den Inhalt von mit ihnen verlinkten weiteren Internetseiten. Holland+Josenhans GmbH & Co., Postfach 10 23 52, 70119 Stuttgart Tel: 0711 /614 39 20, Fax: 0711 /614 39 22, E-Mail: verlag@holland-josenhans.de, Internet: www.holland-josenhans.de Gesamtherstellung: LFC print+medien GmbH, 72770 Reutlingen ISBN 978-3-7782-3150-0
VORWORT Die Entwicklung im Bereich Maschinen- und Metalltechnik bringt ständig Veränderungen mit sich. Die Neuordnung der Lehrpläne für die Maschinentechnik- und Metallberufe hat eine Fülle von neuen Lerninhalten gebracht, insbesondere inden Bereichen Instandhaltung, Steuerungstechnik und Qualitätsmanagement. Die Einführung der handlungsorientierten Lernfelder zielt verstärkt darauf ab, sich Lerngegenstände weitgehend selbstständig anzueignen. Der ganzheitliche Ansatz der Berufsausbildung beinhaltet somit neben der Fachkompetenz gleichberechtigt die Methoden-, Sozial- und Individualkompetenz. Bei der Gestaltung des Prüfungsbuches für die Ausbildungsberufe der Metall- und Maschinentechnik wurde versucht, diesen Anforderungen gerecht zu werden. So sollen bei der Lösung der unterschiedlichen Aufgaben aus den Bereichen der Berufstheorie selbstständig Lösungsansätze gefunden werden. Dazu sollte der Lösungsvorschlag zunächst abgedeckt werden. Erst wenn Sie Ihren eigenen Lösungsvorschlag erarbeitet haben, sollten Sie einen inhaltlichen Vergleich vornehmen. Der kompetente Umgang mit dem Tabellenbuch ist für den sinnvollen Umgang mitdiesem Buch eine Voraussetzung. Ich wünsche Ihnen, dass Ihre beruflichen Kompetenzen mit der Bearbeitung der methodisch gestalteten Aufgaben dieses Buches gefestigt und erweitert werden. Peter Schultheiß
Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis 1 1.1 1.2 1.3 1.4 Längenprüftechnik Prüfen... Prüfmittel... Oberflächenprüfung... Toleranzen und Passungen... 12 18 30 36 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.4.1 2.4.2 2.4.3 2.4.4 2.4.5 2.5 2.5.1 2.5.2 2.5.3 2.6 2.6.1 2.6.2 2.6.3 2.6.4 2.6.5 2.6.6 2.7 2.7.1 2.7.2 2.7.3 Fertigungstechnik Arbeitssicherheit... Fertigungsverfahren... Urformen... Umformen... Umformgrad, Fließkurven... Strang- und Fließpressen... Tiefziehen... Biegen... Schmieden, Gesenkformen... Trennen und Zerteilen... Scherschneiden... ProjektFolgeschneidwerkzeug... Feinschneiden... Spanen... Bohren, Reiben, Gewindeschneiden... Drehen... Fräsen... Schleifen, Honen, Läppen... Abtragen... Thermisches Trennen... Fügen... Kleben... Löten... Schweißen... 48 50 50 57 58 61 62 68 71 77 79 84 88 89 92 99 110 116 123 130 132 132 134 137 Holland +Josenhans 7
Inhaltsverzeichnis 3 3.1 3.2 3.3 3.4 3.4.1 3.4.2 3.5 3.6 3.7 3.8 Maschinenelemente und Maschinentechnik Gewinde und Schraubenverbindungen... Stiftverbindungen, Welle-Nabe-Verbindungen... Federn... Achsen, Wellen, Lager und Dichtungen... Projekt Antriebseinheit... Projekt Getriebe... Kupplungen... Riementrieb... Zahnräder, Zahnradgetriebe... Vorrichtungen... 148 152 155 157 168 172 177 178 181 186 4 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 Instandhaltung Instandhaltungsmaßnahmen,Abnutzungsvorrat... Schmierstoffe... ProjektSäulenbohrmaschine... Reibung... Korrosion und Oberflächenschutz... 188 192 197 200 202 5 5.1 5.2 5.3 5.3.1 Qualitätsmanagement Qualitätsmanagementsysteme... Seven Tools... Ishikawa... FMEA... Pareto-Analyse... Korrelation,Streudiagramm... Paarvergleich(Matrix-Diagramm)... Grundlagen der Statistik... Wahrscheinlichkeit... Kennwerteder Normalverteilung... ProjektDüsennadel... Urliste... Strichliste,Histogramm... Wahrscheinlichkeitsnetz... 210 217 217 218 220 222 225 227 228 229 231 231 232 233 8 Holland +Josenhans
Inhaltsverzeichnis 5.4 5.4.1 5.4.2 5.4.3 5.4.4 5.5 5.6 StatistischeProzessregelung (SPC)... Prüfmittelfähigkeit untersuchen... Maschinenfähigkeit untersuchen... Prozessfähigkeit untersuchen... Qualitätsregelkartenführen... ProjektLagerzapfen... Maschinenfähigkeit untersuchen... Prozessfähigkeit untersuchen... Qualitätsregelkartenführen... Tabellen und Formeln... 237 237 242 245 249 257 258 261 264 268 6 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.6.1 6.6.2 6.7 6.8 6.8.1 6.8.2 6.9 6.9.1 Steuerungs-und Regelungstechnik Steuerung und Regelung... Darstellunglogischer Verknüpfungen... PneumatischeSteuerungen... Sensoren... GRAFCET... ElektropneumatischeSteuerungen... ProjektDauerbetrieb einer Prägepresse... Ablaufsteuerung -Schrittkette... HydraulischeSteuerungen... SpeicherprogrammierbareSteuerungen (SPS)... ProjektFallmagazin... ProjektAbfüllmaschine... CNC-Steuerungen... Werkzeugformdatei... 274 277 283 296 298 305 309 311 314 326 331 336 343 363 7 7.1 7.2 7.3 Computertechnik Grundlagen... Algorithmen... Programmieren... 366 370 372 8 8.1 8.2 Handhabungstechnik Handhaben... Robotertechnik... 380 383 Holland +Josenhans 9
Inhaltsverzeichnis 9 9.1 9.2 9.3 Grundlagen der Elektrotechnik Begriffe, Größen und Berechnungen... Stromwirkung... Gefahren und Schutzmaßnahmen... 390 397 399 10 10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 10.7 10.8 10.9 10.10 10.11 Werkstofftechnik Einteilung und Eigenschaftender Werkstoffe... Aufbau und Gefüge metallischer Werkstoffe... Legierungen... Abkühlungskurven... Mischkristalle... Kristallgemische... Eisenund Stahl... Wärmebehandlung vonstahl... Eisen-Gusswerkstoffe... Nichteisen-Metalle... Kunststoffe... Verbundwerkstoffe... Sinterwerkstoffe... Werkstoffprüfung... Zugversuch... Härteprüfverfahren... ProjektHärteprüfung nachbrinell durchführen... 402 405 407 407 409 411 413 419 427 431 439 443 445 448 450 454 456 11 Lernfeld-Abschlussprüfung Auftrags-und Funktionsanalyse... Anlage analysieren und Bauteile dimensionieren... Ablaufsteuerung planen... SPS-Programmerstellen... Anlagesicherheit bewerten... Energieverbrauchberechnen undverbessern... Fertigungstechnik Fertigung planen... Fertigung durchführen... Fehlerkosten analysieren undbewerten... 464 467 468 471 473 474 476 477 478 12 Sachwortverzeichnis... 481 10 Holland +Josenhans