Toleranzen und Passungen: Grundlagen und Anwendungen

200 Pages·1993·4.94 MB·German

by  Siegfried Szyminski (auth.)

Siegtried Szyminski
Toteranzen
und Passungen
Aus dem Programm--------------..
Konstruktion
Lehr- und Lernsystem
Roloff/Matek Maschinenelemente Lehrbuch
von W. Matek, D. Muhs, H. Wittel und M. Becker
Toteranzen und Passungen
von S. Szyminski
Maschinenelemente
Berechnen mit einer Tabellenkalkulation
von H. G. Harnisch, D. Muhs und
M. Berdelsmann
Konstruieren und Gestalten
von H. Hintzen, H. Laufenberg, W. Matek, D. Muhs
und H. Wittel
AutoCAD - Grundkurs
von H. G. Harnisch, I. Kretschmer und Th. Wesseloh
AutoCAD - Aufbaukurs
von H. G. Harnisch und J. NeubergeT
Arbeitshilfen und Formeln für das technische Studium
Band 2: Konstruktion
von A. Böge (Hrsg.)
Studienprogramme Maschinenelemente
von A. Böge
'---Vieweg -----------------------
Siegfried Szyminski
Toleranzen und Passungen
Grundlagen und Anwendungen
Mit 147 Bildern
Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH
Die Deutsche Bibliothek-CIP-Einheitsaufnahme
Szyminski. Siegfried:
Toleranzen und Passungen: Grundlagen und
Anwendungen I Siegfried Szyminski. -
Braunschweig; Wiesbaden: Vieweg, 1993
ISBN 978-3-528-04919-5 ISBN 978-3-663-05801-4 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-663-05801-4
Alle Rechte vorbehalten
©Springer Fachmedien Wiesbaden, 1993
Ursprünglich erschienen bei Friedr. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH,
Braunschweig!Wiesbaden, 1993
Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt.
Jede Verwertung in anderen als den gesetzlich zugelassenen Fällen bedarf
deshalb der vorherigen schriftlichen Einwilligung des Verlages.
Umsch1aggestaltung: Hanswerner Klein, Leverkusen
Satz: Vieweg, Wiesbaden
Gedruckt auf säurefreiem Papier
V
Vorwort
Die Industriealisierung führte zur Systematisierung der Fertigungsprozesse. Die damit
verbundenen Bestrebungen zur Vereinheitlichung und Austauschbarkeit von Bauteilen
machten ein System notwendig, mit dem die Beschaffenheit, die Genauigkeit und die Form
beschrieben werden konnte. Gerade heute gewinnt unter steigendem Kostendruck die
wirtschaftliche Herstellung industrieller Güter mit festdefinierter Erzeugnisqualität
zunehmend an Bedeutung. Kundenanforderungen an Qualität und Preis machty damit den
sorgsamen Umgang mit Toleranzen erforderlich.
Internationale Vereinbarungen zur Erzeugnis-, Baugruppen- und Einzelteilaustauschbarkeit
sowie zum Aufbau von Qualitätssicherungssystemen, einschließlich deren Dokumentation
sowie Zertifizierung auch im Sinne einer Produkthaftung, verlangen detaillierte Aussagen
zum Toleranzverhalten.
Um diesen genannten Bedingungen zu entsprechen, werden Grundkenntnisse zum Themen
komplex "Toleranzen und Passungen" benötigt. Dabei sind die Organisationsform, der
Automatisierungsgrad und auch der Grad der Informationsverarbeitung im jeweiligen
Unternehmen zunächst von untergeordneter Bedeutung. Spezielles Grundwissen wird
insbesondere von den technischen Fachkräften in den Bereichen Konstruktion, Fertigungs
planung, Teilefertigung und Montage sowie Qualitätswesen verlangt. Aber auch in organisa
torischen und wirtschaftlichen Bereichen, wie z.B. in der Markterkundung, bei der Vertrags
anbahnung, der Servicetätigkeit sowie der Kundendienstarbeit wird die Bedeutung und
Notwendigkeit von Grundkenntnissen zu diesem Themenkomplex erkannt. Dieses Buch
stellt die erforderlichen Grundlagen für Facharbeiter, Techniker und Ingenieure zusammen.
Bei der Darstellung des Stoffes wird auf der Basis einer systematischen Gliederung in den
Hauptabschnitten grundsätzlich von einer allgemeinverständlichen Darstellung des Inhalts
ausgegangen, Möglichkeiten einer fertigungstechnischen Realisierung gezeigt sowie auf
Varianten zur meßtechnischen Nachweisführung hingewiesen. Ergänzung finden die
Ausführungen durch zugeordnete Regeln, ausgewählte Beispielbetrachtungen und Übungs
aufgaben. Als thematische Schwerpunkte werden nach grundsätzlichen Bemerkungen zu den
geometrischen Abweichungen die historisch bereits seit langer Zeit bekannten Toleranzen
für Maße unter Berücksichtigung ihres aktuellen Standes betrachtet. Daran schließen sich
Ausführungen zu ihrem Zusammenwirken in Passungen an. Dem Entwicklungstrend nach
Erzeugnissen mit hoher Produktqualität gerecht werdend, sind die weiteren geometrischen
Toleranzen zur Funktionsgewährleistung, wie Form- und Lagetoleranzen sowie Oberflä
chenrauheiten in die Betrachtungen einbezogen. Ergänzende Ausführungen zum Zusam
menwirken von Toleranzen in Maßketten, Hinweise zur wirtschaftlich günstigen Toleranz
auswahl und die Berücksichtigung von Toleranzen in Bereichen mit rechnerunterstützten
Arbeitsweisen runden das Buch unter Einbeziehung eines Ausblickes ab.
VI Vorwort
Bei der Zusammenstellung des Stoffes nutzte der Autor u.a. die von Tschochner vor
nunmehr ca. 40 Jahren in seinem Buch "Toleranzen- Passungen- Grenzlehren" veröffent
lichten Grundlagen. Ergänzung finden diese Betrachtungen einerseits durch die Auswertung
der im Literaturverzeichnis aufgeführten thematischen Arbeiten sowie ausführlicher
Auswertungen von Normen des ost- und westeuropäischen Territoriums einschließlich der
ISO-Normen. Wesentliche Ergänzung findet das Buch durch eigene theoretische und
praktische Arbeiten des Autors auf diesem Gebiet. Dazu gehören u.a. Grundlagenfor
schungsarbeiten zur Maßkettentheorie, Mitarbeitsaktivitäten in nationalen Normenarbeits
kreisen, Ausarbeitung von Betriebsnormen, Durchführung mehrjähriger Aus- und Weiterbil
dungszyklen für Facharbeiter und Ingenieure verschiedenartiger Fachdisziplinen
insbesondere in Unternehmen des Maschinen-, Anlagen-und Gerätebaus.
Meinen Dank möchte ich dem Lehrstuhl von Herrn Prof. Dr.- Ing. B. Klein insbesondere
Herrn Dipl.- Ing. F. Mannewitz von der Gesamthochschule Kassel sowie Herrn R. Uhlig für
die Durchsicht des Manuskriptes aussprechen. Ebenfalls bedanken möchte ich mich bei den
Mitarbeitern des Instituts für Fertigungstechnik und Qualitätssicherung der Technischen
Universität Magdeburg sowie dem Vieweg Verlag für die mir erwiesene Unterstützung.
Anregungen und Hinweise zur Weiterentwicklung des Buches sind mir jederzeit
willkommen.
Magdeburg, im März 1993 Siegfried Szyminski
VII
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung ....................................................................................................................... 1
2 Grundlegende Betrachtungen ....................................................................................... 5
3 Geometrische Abweichungen ...................................................................................... 11
3.1 Übersicht und Begriffe .......................................................................................... 11
3.2 Anwendung geometrischer Abweichungen ........................................................... 14
4 Maßtoieranzen ............................................................................................................. 18
4.1 Grundbegriffe ....................................................................................................... 18
4.2 Toleranzsystem für Längenmaße .......................................................................... 25
4.2.1 Allgemeine Begriffe ................................................................................ 25
4.2.2 Grundlagen des 150-Toleranzsystems ..................................................... 28
4.2.3 Grundaufbau des ISO-Toleranzsystems ................................................... 30
4.2.4 ISO-Toleranzsystem für Nennmaße kleiner als 500 mm .......................... 31
4.2.5 ISO-To1eranzsystem für Nennmaße im Bereich von 500 mm
bis 3150 mm ........................................................................................... 33
4.2.6 Toleranzsystem für Nennmaße im Bereich von 3150 mm bis
10 000 mm .............................................................................................. 33
4.3 Toleranzsystem für Winkelmaße ........................................................................... 34
4.4 Funktionsgerechtheit ............................................................................................. 34
4.5 Fertigungsgerechtheit. ........................................................................................... 37
4.6 Prüfgerechtheit ..................................................................................................... 38
4.7 Austauschbaugerechtheit.. ..................................................................................... 40
4.8 Zeichnungseintragung ........................................................................................... 40
4.9 Regeln .................................................................................................................. 41
4.10 Übungsaufgaben ................................................................................................... 43
5 Form-und Lagetoleranzen .......................................................................................... 45
5.1 Allgemeines .......................................................................................................... 45
5.2 Arten und Auswerteprinzipe ................................................................................. 49
5.2.1 Arten ....................................................................................................... 49
VIII Inhaltsverzeichnis
5.2.2 Auswertestrategien von Istprofilen .......................................................... 52
5.3 Zeichnungseintragung ........................................................................................... 56
5.3.1 Allgemeine Hinweise .............................................................................. 56
5.3.2 Zusatzbedingungen und vereinfachende Eintragung in Zeichnungen ....... 58
5.3.3 Besonderheiten bei der Bezugsstellenfestlegung ...................................... 60
5.3.4 Theoretisch genaue Maße ........................................................................ 61
5.4 Funktions-, Fertigungs-, Prüf-und Austauschbaugerechtheit ................................ 61
5.5 Regeln .................................................................................................................. 63
6 Formtoleranzen ............................................................................................................ 65
6.1 Geradheitstoleranz ................................................................................................ 65
6.2 Ebenheitstoleranz .................................................................................................. 68
6.3 Rundheitstoleranz ................................................................................................. 69
6.4 Zylindrizitätstoleranz ............................................................................................ 70
6.5 Profil einer vorgegebenen Linie ............................................................................ 71
6.6 Profil einer vorgegebenen Fläche .......................................................................... 71
6.7 Regeln .................................................................................................................. 72
6.8 Übungsaufgaben ................................................................................................... 73
7 Lagetoleranzen ............................................................................................................. 74
7.1 Richtungsto1eranzen .............................................................................................. 7 4
7 .1.1 Parallelitätstoleranz ................................................................................... 7 5
7 .1.2 Rechtwinkligkeitstoleranz ......................................................................... 78
7.1.3 Neigungstoleranz ....................................................................................... 78
7.2 Ortstoleranzen ...................................................................................................... 80
7 .2.1 Positionstoleranz ..................................................................................... 80
7.2.2 Koaxialitäts- und Konzentrizitätstoleranz ................................................ 82
7 .2.3 Symmetrietoleranz .................................................................................. 83
7.3 Lauftoleranzen ...................................................................................................... 84
7.3.1 Rundlauftoleranz ..................................................................................... 85
7 .3.2 Planlauftoleranz ...................................................................................... 86
7.3.3 Lauftoleranz ............................................................................................ 87
7.3.4 Gesamtlauftoleranz ................................................................................. 88
7.4 Regeln .................................................................................................................. 89
7.5 Übungsaufgaben ................................................................................................... 90
8 Oberflächenrauheit. ..................................................................................................... 91
8.1 Grundlagen ........................................................................................................... 91
8.2 Senkrechtkenngrößen ............................................................................................ 95
8.2.1 Maximale Rauheit ................................................................................... 96
8.2.2 Gernittelte Rauheit .................................................................................. 98
8.2.3 Arithmetischer Mittenrauhwert ............................................................. 101
8.3 Waagerechtkenngrößen und Profiltraganteile ...................................................... 103
Inhaltsverzeichnis IX
8.4 Funktionsgerechtheit. .......................................................................................... 104
8.5 Fertigungs-und Prüfgerechtheit... ....................................................................... 106
8.6 Zeichnungseintragung ......................................................................................... 107
8.7 Regeln ................................................................................................................ 109
9 All gemeintoieranzen .................................................................................................. 111
9.1 Grundlagenbetrachtungen ................................................................................... 111
9.2 Allgemeintaleranzen für Längen- und Winkelmaße ............................................ ll3
9.3 Allgemeintaleranzen für Form und Lage ............................................................ 114
9.4 Allgemeine Toleranzangaben für Oberflächemauheiten ..................................... 115
10 WerkstückspezifiSche Taleranzen ............................................................................. 117
10.1 In der Zerspanungstechnik .................................................................................. 117
10.2 Außerhalb der Zerspanungstechnik ..................................................................... 120
11 Passungen ................................................................................................................... 122
11.1 Grundlagenbetrachtungen ................................................................................... 122
11.2 Paßsysteme ......................................................................................................... 127
11.2.1 Vorbemerkung ...................................................................................... 127
11.2.2 System Einheitswelle ............................................................................ 129
11.2.3 System Einheitsbohrung ........................................................................ 130
11.2.4 Verbundsystem ..................................................................................... 131
11.3 Funktions-, Fertigungs-, Prüf-und Austauschbaugerechtheit .............................. 131
11.4 Zeichnungseintragung ......................................................................................... 135
11.5 Regeln ................................................................................................................ 135
11.6 Übungsaufgaben ................................................................................................. 136
12 Tolerierungsprinzipe ................................................................................................. 138
12.1 Vorbemerkungen ................................................................................................ 138
12.2 Hüllprinzip ......................................................................................................... 141
12.3 Unabhängigkeitsprinzip ...................................................................................... 143
12.4 Maximum-Material-Prinzip ................................................................................ 144
12.4.1 Inhaltliche Erläuterungen ...................................................................... 144
12.4.2 Ausgewählte Beispielbetrachtungen ...................................................... 146
12.5 Regeln ................................................................................................................ 148
13 Maßketten .................................................................................................................. 150
13.1 Inhalt .................................................................................................................. l50
13.2 Prinzipielle Vorgehensweise bei der Berechnung von Maßketten ........................ 154
13.3 Additive Methode ............................................................................................... 156
13.4 Statistische Methode ........................................................................................... 157