Form- und Lagetoleranzen - Hochschule Augsburgwieler/downloads/folatovortrag-wr.pdf · c) Prüfgerecht (Qualitätsmanagement) zu 80 % sind Zeichnungen dies nicht 1. Zweck der Toleranzfestlegung

Fakultät für Maschinenbau – Vorlesung Konstruktion

Form- und

Lagetoleranzen

Form- und

Lagetoleranzen


4. Angaben von Form- und Lagetoleranzen

Gliederung

2. Form- und Lagetoleranzen

3. Tolerierungsgrundsätze3.1 Hüllprinzip3.2 Unabhängigkeitsprinzip3.3 Wahl Tolerierungsgrundsatz 3.4 Maximum – Material – Bedingung

1. Zweck der Toleranzfestlegung1. Zweck der Toleranzfestlegung


o In der Fertigung entstehen :

Maßabweichungen begrenzt durch Maßtoleranz

= Makrostruktur Form- und Lagetoleranz

Beispiel Ø 40 h7

= Mikrostruktur Rauheitsangaben

Beispiel Ra = 1,6 µm

Gestaltabweichungen DIN 4760

Rauheit

Welligkeit

Formabweichungen

Lageabweichungen

1. Zweck der Toleranzfestlegung


Zeichnung

Abweichung vom Maß(des Durchmessers)

Abweichung vonder Form (Zylinder)

Abweichung von derLage / Richtung

Abweichungen derOberfläche





Zeichnungsbemaßung

Fertigung

Fertigungsfehler, Zerspankräfte, Einspannung, Eigenspannungen, Schwingungen, Temperatur

Ursachen von Maß- und Gestaltabweichungen liegen in :




Abweichung von der Form(Geradheit, Zylinderform)

Abweichung von der Lage(Koaxialität, Rundlauf)


Für die Fertigung muss Zeichnung sein

vollständig eindeutig

Bemaßung muss sein

a) Funktionsgerecht

b) Fertigungsgerecht (Kosten!)

c) Prüfgerecht (Qualitätsmanagement)

zu 80 % sind Zeichnungen

dies nicht



zu a) Funktionserfüllung:

Jedes Bauteil ist so zu tolerieren, dass es seine vorgegebene Funktion erfüllt, und zwar während der gesamten Lebensdauer.

zu b) Herstellbarkeit:

Das Bauteil muss sich innerhalb der Toleranzen fertigen lassen, und zwar möglichst sicher und kostengünstig


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



• 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

Geometrisch ideale Bohrung

Reale Bohrung (übertrieben gekrümmt)

Beispiel 1 Bohrung zur Aufnahme eines Stiftes



• Mögliche Folgen bei ungenügender Tolerierung:– Bolzen passt nicht in die

Bohrung (Formfehler)

– Bolzen sitzt schief in der Bohrung (Lagefehler)



Anforderungen an die Gestaltung der Lagersitze einer Getriebewelle

Beispiel 2

IT: ISO Toleranzfeld



Anforderungen an die Gestaltung der Lagersitze einer Getriebewelle

Beispiel 2

Bei Lager der Toleranzklasse PN sind zu wählen für:

Durchmessertoleranz : IT6 (IT5)

Rundheitstoleranz der Passflächen t1 : IT4/2 (Punktlast IT5/2)

Parallelitätstoleranz t2 : IT4 (Punktlast IT5)

Planlauftoleranz der Anlageschultern t3 : IT4

Bei Gehäuse ein IT-Grad gröber wählen

IT: ISO Toleranzfeld



Form- und Lagetoleranzen werden zur Sicher-stellung einwandfreier Bedingungen für die Funktion und Austauschbarkeit von Werkstücken und Baugruppen benötigt

Form- und Lagetoleranzen werden zur Sicher-stellung einwandfreier Bedingungen für die Funktion und Austauschbarkeit von Werkstücken und Baugruppen benötigt


Gliederung

2. Form- und Lagetoleranzen2. 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


• Reales Formelement:(Linien, Flächen)Toleranzpfeil / Bezug auf Element selbst oder zugehörige Maßhilfslinie (min. 4 mm Abstand von Maßlinie des Elements)

2. Form- und Lagetoleranz

• Abgeleitetes Element:(Symmetrielinie, Achse)Toleranzpfeil / Bezug auf Maßpfeil des Elements

Bezugsfläche oder –punkt kann sein:


Formtoleranzen


auch: Hoischen S 191/192


Lagetoleranzen




Gliederung






Welle nach Bild links und rechts oben mit Formabweichung

Beispiel Mögliche Abweichungen einer Welle ohne Form- und Lagetoleranz

Durchmessertoleranz und Geradheitsabweichung einer Welle

Durchmessertoleranz und Rundheitsabweichung einer Welle

3. Tolerierungsgrundsätze



Unabhängigkeits-prinzip

Unabhängigkeits-prinzip

Grundsatz: „Toleranzen nicht enger als nötig“ ist nicht ausreichend,Festlegung der Beziehung von Maßtoleranz zu Form- und Lage-toleranz erforderlich nach

Grundsatz: „Toleranzen nicht enger als nötig“ ist nicht ausreichend,Festlegung der Beziehung von Maßtoleranz zu Form- und Lage-toleranz erforderlich nach

HüllprinzipHüllprinzip



Zeichnungsangabe: keine

Tolerierung nach DIN 7167

(s. Hoischen S. 194)

3.1 Hüllprinzip

Prinzip bedeutet: Festlegung einer Hülle für Kreis-zylinder („Rundpassungen“), Flächenpaare („Flachpassungen“), Kugeln


3.1 Hüllprinzip

Die Welle muss in eine Hülle mit 10,2 passen, das Maß 100,2 wird unabhängig geprüft

Kreiszylinder nach Bild oben mit Maximum-Material-Zustand (Grenzfall)

Prüfung:


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



Zeichnungsangabe: Tolerierung ISO 8015


3.2 Unabhängigkeitsprinzip

Prinzip bedeutet: Jede einzelne Toleranz wird für sich allein auf Einhaltung geprüft


3.2 Unabhängigkeitsprinzip

Bei der Welle werden unabhängig Maß-, Geradheits-und Rundtoleranz geprüft

zusätzliche Möglichkeit mit :

Festlegung einer Hüllbedingung

E

Prüfung:


Hüllbedingung wird nur verlangt, wo sie auch notwendig ist (durch ). Die Zeichnungsangaben werden eindeutiger.

3.3 Wahl Tolerierungsgrundsatz

Empfehlung: Tolerierung ISO 8015

Unabhängigkeitsprinzip ISO 8015

Vorteil: international genormt, wird sich durchsetzen

E

3.3 Wahl Tolerierungsgrundsatz

Hüllprinzip DIN 7167Alle Kreiszylinder und Parallelebenen unterliegen der Hüllbedingung. Wo diese nicht gilt, ist dies extra zu kennzeichnen.



3.4 Maximum – Material – Bedingung

Tolerierung nach ISO 2692

Beispiel Maßtoleranz + Geradheitstoleranz bei Unabhängigkeitsprinzip

Zeichnungsangabe: einzeln an bestimmten Formelementen bei Unab-hängigkeits- und Hüllprinzip

(s. Hoischen S. 190) MAufgabenstellung: Passfähigkeit zweier Bauteile

soll sichergestellt werden


Unabhängigkeitsprinzip

3.4 Maximum – Material – Bedingung

Beispiel eines Stiftbolzens bei Tolerierung nach dem Unabhängigkeitsprinzipa) Konstruktionsskizze b) Maximum-Material-Maß (MMS)

Extremfall max z.B.: Ø15,000 + 0,010 (Formabw.) = Ø15,010 (benötigte Hülle)Ohne MMS Ausschuss z.B.: Ø14,990 + 0,015 (Formabw.) = Ø15,005 (benötigte Hülle)

und ist auch funktionsfähig


3.4 Maximum – Material - Bedingung

Maximum – Material - Bedingung:

Durch Angabe von ist es möglich, die beim Istzustand geringeren Maßtoleranzen den Formabweichungen bzw. umgekehrt zuzuschlagen und damit vorgegebene Maßtoleranzen zu überschreiten.

M

Mit werden funktionsgerechte „Ausschuss“-Teile zu „Gutteilen“

M


4. Angabe von Form- und Lagetoleranzen4. Angabe von Form- und Lagetoleranzen

Gliederung





4. Angabe von Form- und Lagetoleranzen

4.1 Allgemeintoleranzen für Form und Lage

Angabe bedeutet: Wie bei der Allgemeintoleranz für Maße gelten dann Mindestan-forderungen an Form und Lage für alle Formelemente (Ausnahmen s. Hoischen)

Zeichnungsangabe: im Schriftfeld

Allgemeintoleranz ISO 2768-mK



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 FormelementBezugsrahmen

Bezugsbuchstabe

Bezugslinie rechtwinklig auf Oberfläche

Bezugsdreieck

Bezugselement

4.2 Angabe der Form- und Lagetoleranz am Formelement


• Bezüge (Hoischen S. 189)

4.2 Angabe der Form- und Lagetoleranz am Formelement

Wo anordnen? Mehr als ein Bezug

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