Klaus-Jörg Conrad Grundlagen der Konstruktionslehre Methoden und Beispiele für den Maschinenbau 3., aktualisierte und erweiterte Auflage mit 203 Bildern, 82 Tabellen, zahlreichen Kenntnisfragen und Aufgabenstellungen mit Lösungen HANSER
Inhalt Inhalt 7 1 Konstruktionslehre 11 1.1 Einführung und Begriffe 11 1.2 Konstruktion im Betrieb 16 1.3 Konstruieren als Tätigkeit 20 1.4 Konstruktionsmethodik 21 1.5 Konstruktionsarten 23 1.6 Konstruktionsmethodik - Erwartungen 28 2 Grundlagen des systematischen Konstruierens 31 2.1 Technische Systeme 31 2.1.1 Systematische Begriffsordnung 31 2.1.2 Systemanalyse Drehmaschine 33 2.1.3 Energie-, Stoff- und Informationsumsatz 35 2.1.4 Funktionsbeschreibung und Black-Box-Methode 36 2.1.5 Wirkprinzipien für Teilfunktionen 39 2.1.6 Baugruppen festlegen 43 2.2 Grundlegende Arbeitsmethoden 45 2.3 Informationsverarbeitung in der Konstruktion 49 3 Der Konstruktionsprozess 53 3.1 Der Lösungsprozess 53 3.2 Bearbeiten von Ingenieuraufgaben 56 3.3 Ablauf bei der Lösungssuche 58 3.4 Arbeitsschritte beim Konstruieren 60 4 Produkt planen und Aufgabe klären 67 4.1 Planen der Produkte 67 4.2 Klären der Aufgabenstellung 70 4.3 Anforderungslisten 73 4.3.1 Anforderungsarten 74 4.3.2 Anforderungskataloge 75 4.3.3 Formblatt für Anforderungslisten 82 4.3.4 Aufstellen der Anforderungsliste 83 4.4 Qualitätssicherung beim Planen 88 4.5 Quality Function Deployment (QFD) 89 5 Konzipieren 97 5.1 Abstrahieren und Problem formulieren 97 5.2 Funktionsstruktur und Funktionsanalyse 99
5.3 Lösungsprinzipien suchen 103 5.3.1 Konventionelle Methoden 103 5.3.2 Intuitiv betonte Methoden 105 5.3.3 Systematisch-analytische Methoden 110 5.4 Bewerten von Lösungsvarianten 124 5.4.1 Grundlagen der Bewertung 124 5.4.2 Erkennen von Bewertungskriterien 127 5.4.3 Bewertung mit Punkten 127 5.4.4 Bewertungspraxis in der Konzeptphase 129 5.5 Konstruieren mit Zulieferkomponenten 135 5.5.1 Zulieferkomponenten und Eigenentwicklungen im Vergleich 136 5.5.2 Produktentwicklung mit Zulieferkomponenten 137 5.5.3 Zulieferorientiertes Konstruieren 139 5.6 Qualitätssicherung beim Konzipieren 141 Entwerfen 143 6.1 Arbeitsschritte beim Entwerfen 143 6.2 Grundsätze für das Entwerfen 145 6.3 Gestaltungsgrundregeln 147 6.3.1 Grundregel Eindeutig" 148 6.3.2 Grundregel Einfach" 149 6.3.3 Grundregel Sicher" 150 6.4 Gestaltungsprinzipien 152 6.5 Gestaltungsrichtlinien 159 6.5.1 Fertigungsgerechte Gestaltung 162 6.5.2 Montagegerechte Gestaltung 171 6.5.3 Recyclinggerechte Gestaltung 179 6.5.4 Konstruktionsablauf mit Recyclingorientierung 189 A) Recycling bei der Produktion 190 6.5.5 Entsorgungsgerechte Gestaltung 207 6.5.6 Gestaltungsbewertung 215 6.6 Qualitätssicherung beim Entwerfen 217 6.7 Fehler-Möglichkeits- und Einfluss-Analyse (FMEA) 218 Ausarbeiten 225 7.1 Erzeugnisgliederung 227 7.2 Zeichnungen 231 7.3 Stücklisten 233 7.3.1 Stücklistenaufbau 234 7.3.2 Stücklistenarten 238 7.3.3 Gliederung der Stücklistenarten 245 7.3.4 Sinn und Zweck von Stücklisten 246 7.4 Nummernsysteme 247 7.4.1 Nummerungstechnik - Grundlagen 247 7.4.2 Arten und Eigenschaften von Nummern 248
7.4.3 Ziele dernummerung 249 7.4.4 Identnummern 249 7.4.5 Klassifizierungsnummern 249 7.4.6 Nummernsysteme 251 7.4.7 SacVinummern 254 7.4.8 SacVinummemsystem 254 7.5 Sachmerkmale 259 7.5.1 Sachmerkmalleisten 261 7.5.2 Anzahl und Wertigkeit der Sachmerkmale 263 7.5.3 Sachnummemsystem durch Klassifizierung über Sachmerkmale 264 7.5.4 Methode zum Erarbeiten von Sachmerkmalen 269 7.6 Qualitätssicherung beim Ausarbeiten 273 7.7 Qualitätsdenken 273 Konstruktion und Kosten 275 8.1 Kostenbegriffe 276 8.2 Kosteneigenschaften 278 8.3 Einflussgrößen auf die Herstellkosten 279 8.3.1 Anforderungen 279 8.3.2 Lösungsprinzip 280 8.3.3 Baugröße 281 8.3.4 Stückzahl 281 8.4 Kostengünstig Konstruieren 282 8.5 Kostenermittlungsverfahren 284 8.6 Relativkosten 285 8.6.1 Vorteile und Nachteile 286 8.6.2 Erarbeiten und Aktualisieren 286 8.6.3 Darstellung und Beispiel 287 8.6.4 Gültigkeit der Relativkosten 289 8.6.5 Einsatz der Methode 289 8.7 ABC-Analyse 292 Vorgehen und Beispiele 293 8.8 Wertanalyse 298 8.8.1 Entwicklung der Wertanalyse 299 8.8.2 Grundbegriffe der Wertanalyse 300 8.8.3 Auswahlkriterien für Wertanalyseprojekte 304 8.8.4 Wertanalyse-System nach DIN 69910 305 8.9 Methode zur Kostenanalyse 307 8.10 Herstellkostenermittlung durch Kalkulation 309 Rechnerunterstütztes Konstruieren 313 9.1 CAD/CAM - Begriffe und Systeme 313 9.1.1 CAD - Computer Aided Design 314 9.1.2 CAP - Computer Aided Planning 315 9.1.3 CAM - Computer Aided Manufacturing 316 9
10 Inhalt 9.1.4 CAQ - Computer Aided Quality Assurance 316 9.1.5 PPS - Produktionsplanung und -Steuerung 316 9.1.6 CAD/CAM 317 9.2 Konstruieren mit 3D-CAD/CAM-Systemen 318 9.3 Produktdatenmanagement-Systeme (PDM) 339 9.4 Kennzahlen für den Bereich Konstruktion 342 9.4.1 Aufgaben und Tätigkeiten 342 9.4.2 Konstruktionsarten 343 9.4.3 Durchlaufzeiten 344 9.4.4 Konstruktion mit Rechnerunterstützung 346 9.4.5 Kopplung von CA-Techniken 347 9.4.6 Aufgaben und technische Hilfsmittel 348 9.5 Informationstechnik und Konstruktionsprozess 350 10 Übungsaufgaben 355 10.1 Aufgabenstellungen 355 10.1.1 Aufgabenstellungen zu Abschnitt 1 355 10.1.2 Aufgabenstellungen zu Abschnitt 2 355 10.1.3 Aufgabenstellungen zu Abschnitt 3 357 10.1.4 Aufgabenstellungen zu Abschnitt 4 357 10.1.5 Aufgabenstellungen zu Abschnitt 5 359 10.1.6 Aufgabenstellungen zu Abschnitt 6 364 10.1.7 Aufgabenstellungen zu Abschnitt 7 367 10.1.8 Aufgabenstellungen zu Abschnitt 8 371 10.1.9 Aufgabenstellungen zu Abschnitt 9 373 10.2 Lösungen 374 10.2.1 Lösungen zu Abschnitt 1 374 10.2.2 Lösungen zu Abschnitt 2 374 10.2.3 Lösungen zu Abschnitt 3 377 10.2.4 Lösungen zu Abschnitt 4 379 10.2.5 Lösungen zu Abschnitt 5 385 10.2.6 Lösungen zu Abschnitt 6 394 10.2.7 Lösungen zu Abschnitt 7 404 10.2.8 Lösungen zu Abschnitt 8 408 10.2.9 Lösungen zu Abschnitt 9 410 11 Werkstoffbezeichnungen 411 12 Literaturverzeichnis 414 13 Stichwortverzeichnis 419