15. Mass Tole Ran Zen Und Passungen

  • Upload
    fvaleg

  • View
    498

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

15

Matoleranzen und Passungen 1)

Bearbeitet von M. Kaufmann

Damit Bauteile zweckentsprechend zusammenwirken, mussen sie zueinander passen. Eine Welle, die in einer Bohrung laufen oder gleiten soll, muss kleiner sein als die Bohrung. Wird verlangt, dass ein Rad fest auf einer Welle sitzt, so ist eine Pressung zwischen Welle und Nabe notig. Seitdem technische Erzeugnisse in groen Serien oder in Massen oder arbeitsteilig hergestellt werden, mussen sie austauschbar sein. Die in hohen Stuckzahlen hergestellten Teile werden meistens wahllos gepaart. Als Vorbereitung dazu werden die Passungen im Voraus festgelegt, die Mae der Teile so bestimmt, dass sich die gewunschten Passungen ergeben, Vorkehrungen getroffen, dass die gefertigten Teile magerecht sind. In Deutschland gab es schon vor 1914 mehrere Passsysteme, die von Firmen fur eigene Zwecke entwik kelt worden waren. Aus diesen wurde nach dem Ersten Weltkrieg das einheitliche System der DIN-Passungen geschaffen. Die vom ISA-Komitee 3, Passungen, im Jahre 1928 eingeleitete Vereinheitlichung der Passsysteme verschiedener Nationen hatte das internationale System der ISA-Passungen zum Ergebnis. Die ISA-Passungen haben die DIN-Passungen abgelost. Seit 1964 heien sie ISO-Passungen und sind in den Normen ISO 286-1 und ISO 286-2 uber das ISO-System fur Grenzmae und Passungen fest gelegt, die unverandert als DIN-ISO-Normen ins Deutsche Normenwerk ubernommen worden sind. Zu standig fur die internationale Normung ist das Technische Komitee ISO/TC 213 Geometrische Produkti onspezifikation und -prufung (GPS), fur die Bereiche: Begriffe, Form- und Lagetoleranzen, Matoleranzen und Passungen, Allgemeintoleranzen fur Mae, Form und Lage, Oberflachenbeschaffenheit, Oberfla chenangaben, Messgerate und Messverfahren, Lehren, Bezugssysteme (s. hierzu auch DIN-Taschenbu cher 11: Messgerate, Messverfahren; 303: Grundnormen, Beuth Verlag GmbH, Berlin, Wien, Zurich).

15.1 Begriffe zum Toleranz- und PasssystemDIN ISO 286-1 ISO-System fur Grenzmae und Passungen Grundlagen fur Toleranzen, Abmae und Passungen Identisch mit ISO 286-1:1988 (Nov 1990) DIN ISO 286-2 Tabellen der Grundtoleranzgrade und Grenzabmae fur Bohrungen und Wellen Identisch mit ISO 286-2:1988 (Nov 1990) Bis zur Herausgabe dieser beiden DIN-ISO-Normen war das ISO-System fur Grenzabmae und Pas sungen in Deutschland in folgende DIN-Normen aufgeteilt: DIN 7150-1, DIN 7151, DIN 7152, DIN 7160, DIN 7161 und DIN 7182-1 (teilweise). Der Ersatz dieser DIN-Normen durch die DIN-ISO-Normen soll die Verstandigung beim internationalen Austausch von technischen Dokumenten erleichtern. Die Berechnungsgrundlagen und Tabellenwerte sind nicht geandert worden, sodass sich die Umstel lung nicht auf die nach den bisherigen DIN-Normen erstellten Zeichnungen auswirkt. Erstmals wird jedoch der Tolerierungsgrundsatz nach ISO 8015 erlautert, nach dem einzelne Formelemente (Zylinder oder parallele ebene Flachen), die fur eine Passung vorgesehen sind, in der Zeichnung hinter der Ma E und Toleranzeintragung mit dem Kurzzeichen* zu kennzeichnen sind (Naheres s. Abschn. 15.4). Weiterhin sind gegenuber der fruheren Begriffsnorm DIN 7182-1 einige Benennungen und Definitio nen geandert worden (z. B. Toleranzklasse, Toleranzfeld). Fur die fruher ublichen Benennungen Quali tat wurde Toleranzgrad, fur die Toleranzeinheit wurde Toleranzfaktor gewahlt, um nicht mit ein schlagigen Normen des Qualitatsmanagements im Widerspruch zu sein (s. Abschn. 21.1). Begriffe aus DIN ISO 286-1 Ma: Eine Zahl, die in einer bestimmten Langeneinheit den Wert eines Langenmaes ausdruckt. Nennma: Das Ma, von dem die Grenzmae mit Hilfe der oberen und unteren Abmae abgeleitet werden (s. Bilder 664.1 und 664.2). Istma: Als Ergebnis von Messungen festgestelltes Ma.1

15

) S. auch www.natg.din.de

664

15 Toleranzen und Passungen

Bild 664.1

Nennma, Hochstma, Mindestma

Bild 664.2

bliche Darstellung eines Toleranzfeldes

Bild 664.3

Spiel

Grenzma: Die beiden extremen zugelassenen Mae eines Formelementes, zwischen denen das Istma liegen soll einschlielich der Grenzmae selbst. Hochstma: Grotes zugelassenes Ma eines Formelementes (s. Bild 664.1). Mindestma: Kleinstes zugelassenes Ma eines Formelementes (s. Bild 664.1). Nulllinie: In einer grafischen Darstellung von Grenzmaen und Passungen die gerade Linie, die das Nennma darstellt, auf das sich die Abmae und Toleranzen beziehen (s. Bild 664.1). Abma: Algebraische Differenz zwischen einem Ma (Istma, Grenzma usw.) und dem zugehorigen Nennma. Grenzabmae: Oberes und unteres Abma. oberes Abma: Algebraische Differenz zwischen dem Hochstma und dem zugehorigen Nennma (s. Bild 664.2). unteres Abma: Algebraische Differenz zwischen dem Mindestma und dem zugehorigen Nennma (s. Bild 664.2). Grundabma: Im ISO-System fur Grenzabmae und Passungen das Abma, das die Lage des Tole ranzfeldes in Bezug zur Nulllinie festlegt. Matoleranz: Die Differenz zwischen dem Hochstma und dem Mindestma, also auch die Differenz zwischen dem oberen Abma und dem unteren Abma. Grundtoleranz (IT): In diesem System fur Grenzmae und Passungen jede zum System gehorige Tole ranz. Grundtoleranzgrade: In diesem System fur Grenzmae und Passungen eine Gruppe von Toleranzen (z. B. IT 7), die dem gleichen Genauigkeitsniveau fur alle Nennmae zugeordnet werden. Toleranzfeld: In einer grafischen Darstellung von Toleranzen das Feld zwischen zwei Linien, die das Hochstma und das Mindestma darstellen. Das Toleranzfeld wird festgelegt durch die Groe der Toleranz und deren Lage zur Nulllinie (s. Bild 664.2). Toleranzklasse: Die Benennung fur eine Kombination eines Grundabmaes mit einem Toleranzgrad z. B. h9, D13 usw. Toleranzfaktor (i, l): Im ISO-System fur Grenzmae und Passungen ein Faktor, der eine Funktion des Nennmaes ist und als Basis fur die Festlegungen der Grundtoleranz des Systems dient. Toleranzfaktor i gilt fur Nennmae bis 500 mm; Toleranzfaktor l gilt fur Nennmae uber 500 mm. Spiel: Die positive Differenz zwischen dem Ma der Bohrung und dem Ma der Welle vor dem Fu gen, wenn der Durchmesser der Welle kleiner ist als der Durchmesser der Bohrung (s. Bild 664.3).

Bild 664.4

berma

Bild 664.5 Spielpassung

Bild 664.6

bermapassung

Bild 664.7

bergangspassung

15.2 ISO-System fur Grenzmae und Passungen

665

berma: Die negative Differenz zwischen dem Ma der Bohrung und dem Ma der Welle vor dem Fugen, wenn der Durchmesser der Welle groer ist als der Durchmesser der Bohrung (s. Bild 664.4). Passung: Die Beziehung, die sich aus der Differenz zwischen den Maen zweier zu fugender Formele mente (Bohrung und Welle) ergibt. Die zwei zu einer Passung gehorenden Passteile haben dasselbe Nennma. Spielpassung: Eine Passung, bei der beim Fugen von Bohrung und Welle immer ein Spiel entsteht, d. h., das Mindestma der Bohrung ist groer oder im Grenzfall gleich dem Hochstma der Welle (s. Bild 664.5). bermapassung: Eine Passung, bei der beim Fugen von Bohrung und Welle uberall ein berma entsteht, d. h. das Hochstma der Bohrung ist kleiner oder im Grenzfall gleich dem Mindestma der Welle (s. Bild 664.6). bergangspassung: Eine Passung, bei der beim Fugen von Bohrung und Welle entweder ein Spiel oder ein berma entsteht, abhangig von den Istmaen von Bohrung und Welle, d. h. die Toleranzfel der von Bohrung und Welle uberdecken sich vollstandig oder teilweise (s. Bild 664.7). Passtoleranz: Die arithmetische Summe der Toleranzen der beiden Formelemente, die zu einer Passung gehoren. Die Passtoleranz ist ein absoluter Wert ohne Vorzeichen. Passungssystem Einheitsbohrung: Ein Passungssystem, in dem die geforderten Spiele oder bermae dadurch erreicht werden, dass den Spielen mit verschiedenen Toleranzklassen Bohrungen mit einer einzigen Toleranzklasse zugeordnet sind. Im Passungssystem Einheitsbohrung ist das Mindestma der Bohrung gleich dem Nennma, d. h., das untere Abma der Bohrung ist Null (s. Bild 665.1). Passungssystem Einheitswelle: Ein Passungssystem, in dem die geforderten Spiele oder bermae dadurch erreicht werden, dass den Bohrungen mit verschiedenen Toleranzklassen Wellen mit einer einzigen Toleranzklasse zugeordnet sind. Im Passungssystem Einheitswelle ist das Hochstma der Welle gleich dem Nennma, d. h., das obere Abma der Welle ist Null (s. Bild 665.2).

Bild 665.1

Passungssystem Einheitsbohrung

Bild 665.2 Passungssystem Einheitswelle

15.2 ISO-System fur Grenzmae und Passungen Das ISO-System fur Grenzmae und Passungen bezieht sich auf Mae an Teilen fur Rund- und Flach passungen, z. B. Durchmesser, Langen, Breiten oder Hohen. Entsprechend der Norm ISO 1, Bezugstemperatur fur industrielle Langenmesstechnik, gilt als Bezugs temperatur fur Langenmae und infolgedessen fur die im ISO-System definierten Mae 20 C. ISO-Grundtoleranzen IT fur Langenmae von 1 bis 500 mm Nennma nach DIN ISO 286-1 Die ISO-Grundtoleranzen IT sind als Matoleranzen fur Langenmae wie Durchmesser, Langen, Brei ten u. dgl. anzuwenden (s. auch Bild 666.1).Tabelle 665.3 ISO-Grundtoleranzen IT >3 bis 6 0,4 0,6 1 1,5 2,5 4 >6 bis 10 0,4 0,6 1 1,5 2,5 4 > 10 bis 18 0,5 0,8 1,2 2 3 5 Nennmabereiche in mm > 18 > 30 > 50 bis bis bis 30 50 80 0,6 1 1,5 2,5 4 6 0,6 1 1,5 2,5 4 7 0,8 1,2 2 3 5 8 Toleranzen in mm > 80 > 120 > 180 bis bis bis 120 180 250 1 1,5 2,5 4 6 10 1,2 2 3,5 5 8 12 2 3 4,5 7 10 14 > 250 bis 315 2,5 4 6 8 12 16 > 315 bis 400 3 5 7 9 13 18 > 400 bis 500 41) 61) 8 10 15 20

15

IT 01 0 1 2 3 4

bis 3 0,3 0,5 0,8 1,2 2 3

Fortsetzung und Funote s. nachste Seite

666Tabelle 665.3, Fortsetzung >3 bis 6 5 8 12 18 30 48 75 120 180 300 480 750 >6 bis 10 6 9 15 22 36 58 90 150 220 360 580 900 1500 > 10 bis 18 8 11 18 27 43 70 110 180 270 430 700 1100 1800 2700 Nennmabereiche in mm > 18 > 30 > 50 bis bis bis 30 50 80 9 13 21 33 52 84 130 210 330 520 840 1300 2100 3300 11 16 25 39 62 100 160 250 390 620 1000 1600 2500 3900 13 19 30 46 74 120 190 300 460 740 1200 1900 3000 4600

15 Toleranzen und Passungen

IT 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 181

bis 3 4 6 10 14 25 40 60 100 140 250 400 600

Toleranzen in mm > 80 > 120 > 180 bis bis bis 120 180 250 15 22 35 54 87 140 220 350 540 870 1400 2200 3500 5400 18 25 40 63 100 160 250 400 630 1000 1600 2500 4000 6300 20 29 46 72 115 185 290 460 720 1150 1850 2900 4600 7200

> 250 bis 315 23 32 52 81 130 210 320 520 810 1300 2100 3200 5200 8100

> 315 bis 400 25 36 57 89 140 230 360 570 890 1400 2300 3600 5700 8900

> 400 bis 500 27 40 63 97 155 250 400 630 970 1550 2500 4000 6300 9700

) In DIN ISO 286-1 nur noch im Anhang enthalten.

Die einer Toleranzreihe zugeordnete Zahl ist das Kennzeichen fur den Toleranzgrad; mit steigender Zahl wird dieser grober. Fur Nennmae bis 500 mm sind die Werte der Grade ! 5 als Vielfaches des Toleranzfaktors i festge p p 3 legt. Toleranzfaktor i 0,45 D 0,001 D; i in mm, D in mm D1 D2 geometrisches Mittel aus den Grenzwerten (D1 und D2) des jeweiligen Nennmabereiches. Die Formel wurde empirisch aus fruheren nationalen Normen ermittelt, wobei berucksichtigt wurde, dass unter gleichen Herstellbedingungen die Beziehung zwischen der fertigungsbedingten Abweichung vom Nennma und dem Nennma selbst etwa eine parabolische Funktion ist. Das Glied 0,001 D berucksichtigt die mit wachsendem Nennma linear zunehmende Unsicherheit beim Messen. Die Faktoren 0,45 und 0,001 sind Erfahrungswerte. Faktoren des Vielfachen von i fur IT 5 bis IT 8: IT 5: 7 IT 6: 10 IT 7: 16 IT 8: 25 IT 9: 40 IT 10: 64 IT 11: 100 IT 12: 160 IT 13: 250 IT 14: 400 IT 15: 640 IT 16: 1000 IT 17: 1600 IT 18: 2500 Die Faktoren fur ! IT 6 sind, mit Ausnahme von 64 und 640, Normzahlen der Reihe R 5. Ab IT 6 ist also die Toleranz des um 5 Stufen groberen Toleranzgrades jeweils 10 mal groer. Eine Ausnahme ist nur die Toleranz von 8 mm statt 7.5 mm fur IT 6 im Nennmessbereich > 3 bis 6 mm. Als Beispiel sind je drei IT-Grade und die in ( ) beigefugten 10fachen Toleranzen (in mm) nach Tab. 665.3 gegenubergestellt. IT 6 (13) IT 11 (130) IT 16 (1300) IT 7 (21) IT 12 (210) IT 17 (2100) Fur IT 01 bis IT 1 sind die Werte (in mm) nach folgenden Formeln errechnet: IT 01: 0,3 0,008 D IT 0: 0,5 0,012 D IT 1: 0,8 0,020 D D in mm geometrisches Mittel aus den Grenzwerten des Nennmabereiches Die Werte fur IT 2 bis IT 4 liegen (etwa geometrisch gestuft) zwischen den Werten fur IT 1 und IT 5.

Bild 666.1

Vorzugsweise Anwendung der ISO-Grundtoleranzgrade (in der Norm nicht enthalten)

Die geeigneten Toleranzen fur jeden Fabrikationszweig vom Lehren- bzw. Feinwerksbau bis zur grob en spanlosen Formung konnen den ISO-Grundtoleranzreihen entnommen werden (s. Bild 666.1). Um das Errechnen der Grundtoleranzen und Grundabmae zu vereinfachen, sind Nennmabereiche festgelegt (s. Tab. 667.1). Die Ergebnisse wurden aus dem geometrischen Mittel D der Grenzmae eines jeden Bereichs errechnet.

15.2 ISO-System fur Grenzmae und Passungen Tabelle 667.1 Hauptbereiche bis 3 Zwischenbereiche1) Hauptbereiche Zwischenbereiche1)1

667

Nennmabereiche (in mm) des ISO-Systems fur Grenzabmae und Passungen (Bereiche > 250 bis 3150 s. Norm) >3 bis 6 keine > 50 bis 80 > 50 bis 65 > 65 bis 80 >6 bis 10 > 10 bis 18 10 bis 14 > 80 bis 120 > 80 bis 100 > 100 bis 120 > 14 bis 18 > 120 bis 140 > 18 bis 30 > 18 bis 24 > 120 bis 180 > 140 bis 160 > 160 bis 180 > 24 bis 30 > 30 bis 50 > 30 bis 40 > 200 bis 225 > 40 bis 50 > 225 bis 250

> 180 bis 250 > 180 bis 200

) Die Zwischenbereiche werden in einigen Fallen fur die Grundabmae (Toleranzfeldlage) a bis c und r bis zc bzw. A bis C und R bis ZC angewandt. Bei Passungen dieser Toleranzfeldlage ist es zweckmaig, die Differenz der Ergeb nisse aus dem geometrischen Mittelwert und einem Grenzwert des Bereichs so klein wie moglich zu halten.

Die gestufte Lage der Grundabmae zur Nulllinie wird durch Buchstaben bezeichnet. Fur Innenmae (Bohrungen) werden Gro- und Auenmae (Wellen) Kleinbuchstaben wie folgt benutzt: Innenmae A B C CD D E EF F FG H J JS K M N P R S T U V X Y Z ZA ZB ZC

Auenmae a b c cd d e ef f fg h j js k m n p r s t u v x y z za zb zc Die Buchstaben kennzeichnen den Abstand der Grundabmae von der Nulllinie, also beispielsweise bei den Wellen a bis h die oberen Abmae und bei den Wellen k bis zc die unteren Abmae. Veranschaulicht wird die Lage der Grundabmae zur Nulllinie durch Bild 667.2. Durch Paarung entstehen je nach Wahl der Grundabmae: Spielpassungen, bergangspassungen, bermapassungen. Das Kurzzeichen einer Toleranzklasse besteht aus dem Buchstaben fur das Grundabma, z. B. H, und dem Toleranzgrad, z. B. 7 (s. vorstehend).

Bild 667.2

So lasst z. B. H 7 erkennen, dass es sich um ein an der Nulllinie beginnendes und einseitig nach Plus liegendes Toleranzfeld des Toleranzgrades fur ein Innenma (Bohrung) handelt. Das Feld d 10 liegt im Abstand d von der Nulllinie nach Minus, hat den Toleranzgrad 10 und gilt fur ein Auenma (Welle). Die Kurzzeichen dienen zur Angabe der Toleranz felder in Zeichnungen u. dgl. sowie zur Kennzeichnung der Lehren; sie werden hinter das Nennma gesetzt. Eine Passung wird durch Angabe der beiden Kurzzeichen gekennzeichnet; an erster Stelle steht das zum Innenma (zur Bohrung) gehorende Kurzzeichen. H7 F7 Beispiele 50 H 7/f 6 oder 50 50 F 7/h 6 oder 50 f6 h6 Formeln zum Errechnen der Grundabmae fur Auenmae (Wellen), aus denen sich unmittelbar auch die Grundabmae fur Innenmae (Bohrungen) ergeben, s. Norm. Die errechneten Werte sind gerundet (Rundungsregeln s. Norm) und in DIN ISO 286-1 festgelegt. Sie werden nachstehend auszugsweise wiedergegeben. Ermittlung der Grenzabmae aus Grundabma und Grundtoleranz IT Das Grundabma und das durch Addieren bzw. Subtrahieren der zugehorigen Grundtoleranz IT (s. Tab. 665.3) errechnete zweite Abma sind die Grenzabmae. In DIN ISO 286-2 sind fur alle Bereiche der Technik errechnete Grenzabmae zusammengestellt. Die folgenden Tab. 668.1 bis 668.2 sind Auszuge aus der Norm. In ISO 286-1 sind fur Abmae folgende Kurzzeichen festgelegt: oberes Abma fur Auenmae: es unteres Abma fur Auenmae: ei oberes Abma fur Innenmae: ES unteres Abma fur Innenmae: EI

Schematische Darstellung der Lage von Grundabmaen

15

668Tabelle 668.1

15 Toleranzen und Passungen Grundabmae der Toleranzlagen a bis js fur Auenmae (Wellen) gleich obere Abmae Ao; fur Nenn mae > 250 bis 3150 s. Norm a 270 270 280 290 300 310 320 340 360 380 410 460 520 500 660 740 820 b 140 140 150 150 160 170 180 190 200 220 240 260 280 310 340 380 420 c 60 70 80 95 110 120 130 140 150 170 180 200 210 230 240 260 280 d alle Grade 20 30 40 50 65 80 100 120 145 170 e 14 20 25 32 40 f 6 10 13 16 20 25 30 36 43 50 g 2 4 5 6 7 h 0 0 0 0 0 0 0 0 0 js

Lage1) Toleranzgrad bis 3 > 3 bis 6 > 6 bis 10 > 10 bis 18 > 18 bis 30 > 30 bis 40 > 40 bis 50 > 50 bis 65 > 65 bis 80 > 80 bis 100 >100 bis 120 >120 bis 140 >140 bis 160 >160 bis 180 >180 bis 200 >200 bis 225 >225 bis 250

50 60 72 85 100

9 10 12 14 15

0

1

) Auerdem gibt es folgende Toleranzlagen fur alle Grade: Nennmabereich nur fur diese Nennmae bis 3 >3 bis 6 >6 bis 10 Toleranzlage und Ao cd 34 ef 10 46 14 56 18 fg 4 6 8

Diese Kurzzeichen mussten in die DIN-ISO-Normen ubernommen werden. Da sie jedoch in der deut schen Sprache nicht sinnfallig sind, wurden hier die gelaufigen Kurzzeichen Ao fur oberes Abma und Au fur unteres Abma vorlaufig beibehalten. Einheiten: mm fur Nennmae, mm fur Abmae Berechnungsbeispiele zu Tab. 668.1 Toleranzlage a bis h unterhalb der Nulllinie. Au Ao Grundtoleranz z. B. fur Passma 25 d 15: Ao aus Tabelle 65 mm Grundtoleranz IT 15 840 mm Au 65 mm 840 mm 905 mm also 25 d 15 250,065 0,905 Tabelle 668.2 Lage Toleranzgrad Nennmabereich in mm bis > 3 bis > 6 bis > 10 bis > 18 bis > 30 bis > 50 bis > 80 bis >120 bis >180 bis 3 6 10 18 30 50 80 120 180 250 5 und 6 2 2 2 3 4 5 7 9 11 13 Toleranzlage js symmetrisch zur Nulllinie. z. B. fur Passma 25 js 8: Grundtoleranz IT 8 33 mm Ao 16,5 mm Au 16,5 mm also 25 js 8 25 0,0165

Grundabmae der Toleranzlagen j bis p fur Auenmae (Wellen) gleich untere Abmae Au; fur Nenn mae > 250 bis 3150 s. Norm j1) 7 4 4 5 6 8 10 12 15 18 21 k1) 4 bis 7 0 1 1 1 2 2 2 3 3 4 2 4 6 7 8 9 11 13 15 17 m n alle Grade 4 8 10 12 15 17 20 23 27 31 6 12 15 18 22 26 32 37 43 50 p

1

) Erganzung: Toleranzklasse und Au j 8: Au 6 k 3 sowie k 8 bis k 11: Au 0 Berechnungsbeispiele s. nachste Seite

Nennmabereich nur bis 3 alle Nennmae

1/2 IT des jeweiligen Toleranzgrades

Nennmabereich in mm

15.2 ISO-System fur Grenzmae und Passungen Berechnungsbeispiele zu Tab. 668.2 (gelten sinngema zu Tab. 669.1) Toleranzlage j annahernd symmetrisch zur Nulllinie Ao Au Grundtoleranz z. B. fur Passma 25 j 6: Au aus Tabelle 4 mm Grundtoleranz IT 6 13 mm Ao 4 mm 13 mm 9 mm also 25 j 6 250,009 0,004 Toleranzlage k bis zc oberhalb der Nulllinie

669

z. B. fur Passma 25 p 6: Au aus Tabelle 22 mm Grundtoleranz IT 6 13 mm Ao 22 mm 13 mm 35 mm also 25 p 6 250,035 0,022

Tabelle 669.1 Grundabmae der Toleranzlagen r bis zc fur Auenmae (Wellen) gleich untere Abmae Au; fur Nenn mae > 250 bis 3150 s. Norm Lage Toleranzgrad bis > > Nennmabereich in mm 3 bis 3 6 10 15 19 23 28 34 41 43 51 54 63 65 68 77 80 84 14 19 23 28 35 43 53 59 71 79 92 100 108 122 130 140 41 48 54 66 75 91 104 122 134 146 166 180 196 18 23 28 33 41 48 60 70 87 102 124 144 170 190 210 236 258 284 39 47 55 68 81 102 120 146 172 202 228 252 284 310 340 r s t u v x alle Grade 20 28 34 40 45 54 64 80 97 122 146 178 210 248 280 310 350 385 425 63 75 94 114 144 174 214 254 300 340 380 425 470 520 26 35 42 50 60 73 88 112 136 172 210 258 310 365 415 465 520 575 640 32 42 52 64 77 98 118 148 180 226 274 335 400 470 535 600 670 740 820 40 50 67 60 80 97 y z za zb zc

6 bis 10

> 10 bis 14 > 14 bis 18 > 18 bis 24 > 24 bis 30 > 30 bis 40 > 40 bis 50 > 50 bis 65 > 65 bis 80 > 80 bis 100 >100 bis 120 >120 bis 140 >140 bis 160 >160 bis 180 >180 bis 200 >200 bis 225 >225 bis 250

90 108 136 160 200 242 300 360 445 525 620 700 780 880 960 1050

130 150 188 218 274 325 405 480 585 690 800 900 1000 1150 1250 1350

Tabelle 669.2 Lage1)

Grundabmae der Toleranzlagen A bis JS fur Innenmae (Bohrungen) gleich untere Abmae Au; fur Nennmae > 250 bis 3150 s. Norm, Funote s. nachste Seite A alle Grade 270 270 280 290 300 310 320 340 360 380 410 460 520 580 660 740 820 140 140 150 150 160 170 180 190 200 220 240 260 280 310 340 380 420 60 70 80 95 110 120 130 140 150 170 180 200 210 230 240 260 280 20 30 40 50 65 80 100 120 145 14 20 25 32 40 50 60 72 85 6 10 13 16 20 25 30 36 43 2 4 5 6 7 9 10 12 14 0 0 0 0 0 0 0 0 1=2 IT des jeweiligen Toleranzgrades 0 3 6 B C D E F G K JS

Toleranzgrad bis > > Nennmabereich in mm 3 bis

15

6 bis 10

> 10 bis 18 > 18 bis 30 > 30 bis 40 > 40 bis 50 > 50 bis 65 > 65 bis 80 > 80 bis 100 >100 bis 120 >120 bis 140 >140 bis 160 >160 bis 180 >180 bis 200 >200 bis 225 >225 bis 250

170

100

50

15

0

670Funote zu Tab. 669.2 1 ) Auerdem gibt es folgende Toleranzlagen fur alle Toleranzgrade: Nennmabereich nur fur diese Nennmae bis 3 > 3 bis 6 > 6 bis 10 Toleranzlage und Au CD 34 46 56 EF 10 14 18 FG 4 6 8

15 Toleranzen und Passungen

Berechnungsbeispiele zu Tab. 669.2 Toleranzlage A bis H oberhalb der Nulllinie Ao Au Grundtoleranz z. B. fur Passma 200 C 10: Au aus Tabelle 240 mm Grundtoleranz IT 10 185 mm also 200 C 10 2000,425 0,240 Tabelle 670.1 Lage Toleranzgrad Nennmabereich in mm bis > 3 bis > 6 bis > 10 bis > 18 bis > 30 bis > 50 bis > 80 bis >120 bis >180 bis 3 6 10 18 30 50 80 120 180 250 Ao 240 mm 185 mm 425 mm

Toleranzlage JS symmetrisch zu beiden Seiten der Nulllinie z. B. fur Passma 200 JS 9: Grundtoleranz IT 9 115 mm oberes Abma Ao 57,5 mm unteres Abma Au 57,5 mm also 200 JS 9 200 0,0575

Grundabmae der Toleranzen J bis N fur Innenmae (Bohrungen) gleich obere Abmae Ao; und D-Wer te; fur Nennmae > 250 bis 3150 s. Norm J 6 2 5 5 6 8 10 13 16 18 22 7 4 6 8 10 12 14 18 22 26 30 8 6 10 12 15 20 24 28 34 41 47 K1 ) bis 8 0 1 D 1 D 1 D 2 D 2 D 2 D 3 D 3 D 4 D M bis 8 2 4D 6D 7D 8D 9D 11 D 13 D 15 D 17 D ab 9 2 4 6 7 8 9 11 13 15 17 N1) bis 8 4 8D 10 D 12 D 15 D 17 D 20 D 23 D 27 D 31 D D-Wert2) 3 1 1 1 1,5 1,5 2 2 3 3 4 1,5 1,5 2 2 3 3 4 4 4 5 6 7 4 6 7 8 9 11 13 15 17 8 6 7 9 12 14 16 19 23 26 D0 1 3 2 3 3 3 3 4 4 5 5 6 5 7 6 7 6 9

1

) Erganzung: Toleranzlage K, Toleranzgrade 9 und 10, die nur fur Nenndurchmesser bis 3 vorgesehen sind: Ao 0 Toleranzlage N, Toleranzgrade 9 10 11, Nenndurchmesser 1 bis 3: Ao 4 und > 3 bis 500: Ao 0 2 ) Die Bedeutung der D-Werte ist in DIN ISO 286-1, Anhang A. 4, erlautert. Tabelle 670.2 Grundabmae der Toleranzlagen P und ZC fur Innenmae (Bohrungen) gleich obere Abmae Ao; fur Nennmae > 250 bis 3150 s. Norm Lage1) Toleranzgrad bis > > 3 bis 3 6 6 12 10 15 19 23 28 34 41 43 51 54 14 19 23 28 35 43 53 59 71 79 41 48 54 66 75 91 104 P R S T U 18 23 28 33 41 48 60 70 87 102 124 144 39 47 55 68 81 102 120 146 172 V X 20 28 34 40 45 54 64 80 97 122 146 178 210 63 75 94 114 144 174 214 254 Y Z 26 35 42 50 60 73 88 112 136 172 210 258 310 ZA 32 42 52 64 77 98 118 148 180 226 274 335 400 ZB ZC 60 80 97 ab Toleranzgrad IT 8 40 50 67

6 bis 10 15 18 22 26 32 37

> 10 bis 14 > 14 bis 18 > 18 bis 24 > 24 bis 30 > 30 bis 40 > 40 bis 50 > 50 bis 65 > 65 bis 80 > 80 bis 100 >100 bis 120

90 130

108 150 136 188 160 218 200 274 242 325 300 405 360 480 445 585 525 690

Fortsetzung und Funote s. nachste Seite

15.2 ISO-System fur Grenzmae und Passungen Tabelle 670.2, Fortsetzung Lage1) Toleranzgrad >120 bis 140 >140 bis 160 >160 bis 180 >180 bis 200 >200 bis 225 >225 bis 2501

671

P

R 63

S 92 100 108 122 130 140

T 122 134 146 166 180 196

U 170 190 210 236 258 284

V 202 228 252 284 310 340

X 248 280 310 350 385 425

Y 300 340 380 425 470 520

Z 365 415 465 520 575 640

ZA 470 535 600 670 740 820

ZB

ZC

ab Toleranzgrad IT 8 620 800 700 900 780 1000 880 1150 960 1250 1050 1350 65 68 77 50 80 84

43

) Fur Toleranzlagen P bis ZC in Toleranzgraden

IT 7 : Ao Ao der Toleranzgrade ab IT 8 D (Tab. 670.1)

Berechnungsbeispiele zu Tab. 670.2 (gelten sinngema zu Tab. 670.1) Toleranzlage K, M, N uber IT 8 und P bis ZC uber IT 7 unterhalb der Nulllinie Au Ao Grundtoleranz z. B. fur Passma 20 P 7: Ao aus Tabelle 22 D 22 8 14 mm Grundtoleranz IT 7 21 mm Au 14 mm 21 mm 35 mm also 20 P 7 200,014 0,035 Toleranzlage K, M, N bis IT 8 und P bis ZC bis IT 7 vorwiegend unterhalb der Nulllinie z. B. fur Passma 125 T 10: Ao aus Tabelle 122 Grundtoleranz IT 10 160 mm Au 122 mm 160 mm 282 mm 0 also 125 T 10 1250,122 ,282

DIN ISO 286-2 enthalt ein umfangreiches Tabellenwerk errechneter Grenzabmae, das hier nicht wie dergegeben werden kann. Stattdessen sei auf das fur die Anwendung im allgemeinen Maschinenbau gekurzte Ringbuch mit Daumenregister hingewiesen: ISO-Toleranztabellen fur Nennmae von 1 bis 500 mm nach DIN ISO 286, Beuth-Verlag GmbH, Berlin, Wien, Zurich. DIN 7154-1 DIN 7154-2 DIN 7155-1 DIN 7155-2 ISO-Passungen fur Einheitsbohrung Toleranzfelder Abmae in mm Passtoleranzen Spiele und bermae in mm (hier nicht behandelt, s. Norm) ISO-Passungen fur Einheitswelle Toleranzfelder Abmae in mm Passtoleranzen Spiele und bermae in mm (hier nicht behandelt, s. Norm) (alle Aug 1966)

Diese DIN-Normen und auch DIN 7157 wurden nicht ersetzt durch DIN ISO 286-1 und DIN ISO 286-2 und auch nicht uberarbeitet, um sie an die geanderten Benennungen (z. B. Toleranzfeld, Toleranzklas se) anzupassen, da keine Missverstandnisse zu befurchten sind. Die ISO-Toleranzfelder (Toleranzklassen) mit den in DIN 7160 (Wellen) und DIN 7161 (Bohrungen) (beide ersetzt durch DIN ISO 286-2) festgelegten Abmaen ermoglichen theoretisch eine Vielzahl von Pas sungen. Fur den praktischen Gebrauch hat sich eine bestimmte Zahl von Passungen in den Systemen der Einheitsbohrung und der Einheitswelle als ausreichend erwiesen. Diese in beiden Systemen gleichartigen Passungen sind in DIN 7154 und DIN 7155 zusammengestellt. Fur viele Zwecke genugt die enge Auswahl nach DIN 7157. Da enge Toleranzen bei Auenmaen (Wellen) leichter einzuhalten sind als bei Innenmaen (Bohrungen), werden die Passungen in den Toleranzgraden IT 7 so gewahlt, dass von einigen Ausnahmen abgesehen die Welle einen Toleranzgrad feiner ist als die Bohrung. Erlauterungen zu Tab. 672.1 und 672.2. Angegeben sind lediglich die Kurzzeichen der Toleranzfelder. Fettdruck kennzeichnet die fur DIN 7157 getroffene Auswahl. Kursiv gedruckte Toleranzfelder gelten nicht fur alle Nennmae von 1 bis 500 mm, sondern nur in den nachstehend genannten Bereichen. Fur ISO-Passungen weichen folgende Einschrankungen der fur das Anwenden geltenden Nennma bereiche von den in DIN 7160 und DIN 7161 getroffenen Festlegungen ab (Toleranzfeld nach Einheitsbohrung und Entsprechendes nach Einheitswelle; eingeschrankter Nennmabereich in Klammern): u 5 U 6 (1 bis 24) u 6 U 7 (1 bis 140) u 8 u 9 sowie U 8 U 9 (> 24 bis 500) u 10 U 10 (> 40 bis 500) t 5 T 6 (> 24 bis 65) t 6 T 7 (> 24 bis 200) s 5 S 6 (1 bis 100) X 7 (1 bis 65) Alle ubrigen Einschrankungen stimmen mit den vorstehend unter DIN 7160 und DIN 7161 angegebe nen uberein. Die Abmae konnen soweit sie in nachstehender Wiedergabe von DIN 7157 (fur 1 bis 120 mm) nicht enthalten sind, fur 1 bis 250 mm nach vorstehender Norm DIN 7152 berechnet werden; im brigen s. Normen DIN 7154, DIN 7155 sowie DIN ISO 286-1 und DIN ISO 286-2.

15

672Tabelle 672.1 H6 H7 H8 H9 H 10 H 11 H 12 H 13 u5 za 6 g6 zc 8 d9 zc 9 c 10 zc 10 zc 11 h 12 h 13

15 Toleranzen und Passungen Einheitsbohrungen und zugeordnete Wellen (DIN 7154); vorstehende Erlauterungen beachten t5 z6 f6 zb 8 c9 zb 9 c 11 zb 10 zb 11 d 12 d 13 s5 x6 f7 za 8 b9 za 9 b 10 za 10 za 11 b 12 b 13 r5 u6 z8 z9 z 10 z 11 a 12 a 13 p5 t6 x8 x9 x 10 x 11 n5 s6 u8 u9 u 10 h9 m5 r6 t8 t9 k5 p6 s8 h8 k6 n6 h8 h9 j5 m6 h9 h 11 j6 k6 f7 f8 h5 j6 f8 e9 g5 h6 e8 d 10

h 11

d9

d 11

c 11

b 11

b 12

a 11

Tabelle 672.2 h5 h6 h8 h9 h 10 h 11 h 12 h 13 U6 ZA 7 ZC 8 ZC 9 ZC 10 ZC 11 H 12 H 13

Einheitswellen und zugeordnete Bohrungen (DIN 7155); vorstehende Erlauterungen beachten T6 Z7 ZB 8 ZB 9 ZB 10 ZB 11 D 12 D 13 S6 X7 ZA 8 ZA 9 ZA 10 ZA 11 B 12 B 13 R6 U7 Z8 Z9 Z 10 Z 11 A 12 A 13 P6 T7 X8 X9 X 10 X 11 N6 S7 U8 U9 U 10 H9 M6 R7 T8 T9 H 11 K6 P7 S8 H8 D9 J6 N7 H8 H9 D 10 H6 M7 H9 H 11 D 11 G6 K7 F7 F8 C 11

J7 F8 E9 B 11

H7 E8 D 10 B 12

G7 D9 C 10 A 11

F7 C9 C 11

F8 B9 B 10

Fur die Wahl der Toleranzlage einer Spielpassung im System Einheitsbohrung bzw. Einheitswelle kann Folgendes als Anhalt dienen: g f c h bzw. G erfordern gut fluchtende Lager e d bzw. F E D sind geeignet, wenn nicht mit wesentlicher Erwarmung der Teile zu rechnen ist b a bzw. C B A fur schnelllaufende Wellen und wenn wesentliche Erwarmung auftritt j bzw. H J fur Wellen, die nicht standig laufen oder keine vollen Umdrehungen machen

DIN 7157 Passungsauswahl Toleranzfelder, Abmae, Passtoleranzen (Jan 1966) DIN 7157 entspricht nicht mehr in allen Festlegungen dem heutigen Stand der Technik, wird aber nach wie vor zur Orientierung angewendet. Eine berarbeitung steht z. Z. nicht zur Diskussion. Die Auswahl (Tab. 673.1) beruht auf praktischen Erfahrungen. Meistens wird Reihe 1 ausreichen; als Erganzung steht notigenfalls Reihe 2 bereit. Man soll die Toleranzfelder nicht beliebig paaren, sondern die folgenden Paarungen bzw. Passungen anwenden. In erster Linie aus Reihe 1: H 8/x 8 bzw. u 8 H 7/r 6 H 7/n 6 H 7/h 6 H 8/h 9 H 7/f 7 F 8/h 6 H 8/f 7 F 8/h 9 E 9/h 9 D 10/h 9 C 11/h 9 dann aus Reihe 1 und 2: H 7/s 6 H 7/k 6 H 7/j 6 H 11/h 9 G 7/h 6 H 7/g 6 H 8/e 8 H 8/d 9 D 10/h 11 C 11/h 11 und dann aus Reihe 2: H 11/h 11 H 11/d 9 H 11/c 11 A 11/h 11 H 11/a 11

Diese wenigen Passungen reichen aus, um bei vielen Erzeugnissen des Maschinen- und Apparatebaues den verschiedenartigen funktionellen Anforderungen an Teile im gepaarten Zustand gerecht zu werden. Im Wesentlichen gehoren die berma- und bergangspassungen zum System der Einheitsboh rung, die Spielpassungen (zwecks Verwendung gezogener Halbzeuge) zum System der Einheitswelle. Fur abgesetzte Wellen in Getrieben usw. konnen g 6 f 7 e 8 d 9 c 11 und a 11 mit H-Bohrungen (Einheitsbohrung) zu Spielpassungen gepaart werden. Bei den 3 bermapassungen H 8/x 8 bzw. u 8 H 7/r 6 und H 7/s 6 erubrigt sich im Allgemeinen eine Berechnung nach DIN 7190 (s. Norm). Groes Spiel ergeben h 11/H 11 und A 11/a 11. H 11 ist mit ublichen Spiralbohrern ohne Nacharbeit zu erreichen. Gleiche Passtoleranzen haben: G 7/h 6 und H 7/g 6, C 11/h 11 und H 11/c 11, A 11/h 11 und H 11/a 11.

Tabelle 673.1 Passungsauswahl DIN 7157, Ausschnitt ohne Passtoleranzen (Abmae in mm); Nennmae > 120 bis 500 s. Norm 15.2 ISO-System fur Grenzmae und Passungen

673

1

Toleranzfeld x 8 fur Nennmae

24 mm, u 8 fur Nennmae >24 mm

15

674

15 Toleranzen und Passungen

15.3 Form- und LagetolerierungDIN EN ISO 1101 Geometrische Produktspezifikation (GPS) Geometrische Tolerierung Tolerierung von Form, Richtung, Ort und Lauf (ISO 1101:2004) (Feb 2006) DIN ISO 5459 Technische Zeichnungen Form- und Lagetolerierung Bezuge und Bezugs systeme fur geometrische Toleranzen (Jan 1982)

DIN EN ISO 1101 und DIN ISO 5459 stimmen vollinhaltlich mit den Internationalen Normen ISO 1101 und ISO 5459 uberein. ISO 5459 wird zurzeit uberarbeitet. DIN EN ISO 1101 enthalt Begriffe, Symbole und Eintragungsarten fur Form- und Lagetoleranzen an einzelnen Werkstucken, die sinngema auch fur Baugruppen gelten. Zweck der Toleranzfestlegung unter Anwendung der in dieser Norm festgelegten Symbolik ist die Sicherstellung einwandfreier Bedingungen fur die Funktion und Austauschbarkeit von Werkstucken und Baugruppen. Die in Zeichnungen festgelegten Form- und Lagetoleranzen bedingen nicht die Anwendung eines bestimmten Fertigungs-, Mess- oder Prufverfahrens. Sie sollen vielmehr zunachst dem Ar beitsvorbereiter und Fertigungsplaner die Moglichkeit geben, die zur Einhaltung dieser Toleranz geeigneten und verfugbaren Ferti gungsverfahren und Maschinen optimal auszuwahlen, um den anschlieenden Prufaufwand so gering wie moglich zu halten. Ein Werkstuck setzt sich aus einzelnen geometrischen Formel elementen zusammen (Beispiele s. Bild 674.1). Die einzelnen Formelemente haben Formabweichungen und Lageabweichungen zueinander. Entstehung der Form- und Lageabweichungen. Die absolut genaue Fertigung eines Werkstuckes ist in der Praxis nicht mog lich. Auer Abweichungen von den Nennmaen treten auch Form- und Lageabweichungen auf (s. Bild 674.2). Diese Abweichungen konnen Eigenspannung Einspannung Werkzeughalterung z. B. entstehen durch: Zerspankraft Schnittgeschwindigkeit Maschinenschwingungen

Bild 674.1

Geometrische Formelemente 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Kegelmantellinie Zylindermantellinie Achse Kugelabschnittsflache Zylindermantelflache Ebene Ringflache Hohlkehl-Ringflache Kegelmantelflache Ebene Kreisflache

Bild 674.2

Beispiele fur Ursachen von Formabweichungen und ihre jeweiligen Auswirkungen

15.3 Form- und Lagetolerierung

675

Begriffe Formabweichungen sind Abweichungen eines Formelementes von seiner geometrisch idealen Form (s. Bild 675.1). Lageabweichungen sind Abweichungen eines Formelementes von der geometrisch idealen Lage zu einem oder mehreren anderen Formelementen (Bezugselementen) (s. Bild 675.1). Die Toleranzzone ist die Zone, innerhalb der alle Punkte eines geometrischen Elementes liegen mus sen. Je nach zu tolerierender Eigenschaft und je nach Art ihrer Bemaung ist die Toleranzzone: die Flache innerhalb eines Kreises, die Flache zwischen zwei konzentrischen Kreisen, die Flache zwischen zwei abstandsgleichen Li nien oder zwei parallelen geraden Linien, der Raum innerhalb eines Zylinders, der Raum zwischen zwei koaxialen Zylindern, der Raum zwischen zwei abstandsgleichen Fla chen oder zwei parallelen Ebenen, der Raum innerhalb eines Quaders. Eine Formtoleranz ist der Hochstwert fur die Weite des zugelassenen Bereiches fur eine Formabwei chung. Die Formtoleranz bestimmt also die Toleranzzone, innerhalb der das geometrische Element liegen muss und beliebige Form haben darf.

Bild 675.1 Form- und Lageabweichung

Eine Lagetoleranz ist der Hochstwert fur die Weite des zugelassenen Bereiches fur eine Lageabwei chung. Die Lagetoleranz eines geometrischen Elementes bestimmt also die Toleranzzone, innerhalb der das tolerierte Element liegen muss und beliebige Form haben darf, wenn keine einschrankende Formtoleranz angegeben ist. Lagetoleranzen werden unterschieden in Richtungs-, Orts- und Lauftoleranzen (s. Tab. 678.1). Nach DIN ISO 5459 ist der Bezug ein theoretisch genaues, geometrisches Element (z. B. Achse, Ebene, Gerade), auf das tolerierte Elemente bezogen werden. Bezuge konnen auf einem oder mehreren Be zugselementen eines Teiles basieren. Der Bezug soll grundsatzlich unter funktionellen Gesichtspunk ten gewahlt werden. Oft genugt nur ein geometrisches Element als Bezug. Ist jedoch ein aus mehre ren Bezugselementen gebildeter Bezug erforderlich, dann sollte man sich nach Moglichkeit auf nur zwei Bezugselemente beschranken. Ein Bezugselement ist ein an einem Teil real vorhandenes Element (z. B. Kante, Flache oder Bohrung), das zur Bestimmung der Lage eines Bezuges verwendet wird. Da auch Bezugselemente fertigungsbedingte Abweichungen haben, kann es bei Bedarf erforderlich sein, fur Bezugselemente Formtoleran zen festzulegen. Ein Hilfsbezugselement ist eine vorhandene Flache von angemessen genauer Form (z. B. Messplatte, Auflager, Prufdorn usw.), die das Bezugselement punkt-, linien-, flachenformig beruhrt und zum Bil den eines oder mehrerer Bezuge dient. Hilfsbezugselemente werden als Verkorperungen des Bezuges wahrend der Fertigung und Prufung verwendet. Die Bilder 675.2 und 675.3 veranschaulichen die Bedeutung von Bezug, Bezugselement und Hilfsbezugselement nach DIN ISO 5459. Bezugsstellen werden dann benotigt, wenn die Bezugsflachen, -linien oder -punkte eines Werkstuckes aufgrund der Werkstuckgeometrie in der Fertigung und bei der Prufung keine eindeutige, stabile Lage

15

Bild 675.2

Darstellung von Bezug, Bezugselement und Hilfsbezugselement, wenn der Bezug eine Gerade oder Ebene ist

Bild 675.3

Darstellung von Bezug, Bezugselement und Hilfsbezugselement, wenn der Bezug eine Achse ist

676

15 Toleranzen und Passungen

Bedeutung Bezugsstellen A 1, A 2 und A 3 bilden Bezug Bezugsstellen B 1 und B 2 bilden Bezug Bezugsstelle C 1 bildet Bezug Bild 676.1 Eintragung der Bezugsstellen-Symbole

haben, z. B. Gusswerkstucke. Die Bezugsstellen werden mit Hilfe der in DIN ISO 5459 genormten Sym bole in der Zeichnung festgelegt. Auch die Rangfolge der Bezugsebenen im Toleranzrahmen ist einzutragen (s. Bild 676.2). Mogliche Ausrichtung der Linie oder Flache: Entsprechende Abstande: Im dargestellten Fall: A1 B1 h1 h1 A2 B2 h2 h2 A3 B3 h3 h3