Konstruktionselemente

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Konstruktionselemente
Kapitel 7: Toleranzen, Passungen und Oberflächen
Prof. Dr.-Ing. Andreas Ettemeyer
Dipl.-Ing. Otto Olbrich
Fakultät 06 – Feinwerk- und Mikrotechnik, Physikalische Technik
Version 3.07 vom 03.03.2010
Hinweis:
Verbesserungs- und Korrekturvorschläge seitens der Leserschaft sind erwünscht.
Haftungsausschluss:
Die bereitgestellten Informationen sind mit großer Sorgfalt erstellt worden, Fehler sind jedoch
nicht auszuschließen. Für Schäden durch Nutzung oder Nichtnutzung fehlerhafter und/oder
unvollständiger in dieser Unterlage vermittelten Informationen haften wir nicht, es sei denn, es
liegt nachweislich Vorsatz oder grob fahrlässiges Verschulden vor.
Feinwerktechnische Konstruktion
- 7.2 -
Kapitel 07 Toleranzen und Passungen
Inhalt
7 Toleranzen, Passungen und Oberflächen........................................................................... 2
7.1 ISO-Toleranzen DIN ISO 286-1, -2 ................................................................... 2
7.1.1 Begriffe .................................................................................................................. 2
7.1.2. Grundtoleranz IT 1 bis IT 18 ................................................................................. 4
7.1.3 Lage der Toleranzfelder ........................................................................................ 4
7.2 Passungen ........................................................................................................ 6
7.2.1 Passungsarten ...................................................................................................... 6
7.2.2 System Einheitsbohrung ........................................................................................ 6
7.2.3 System Einheitswelle............................................................................................. 7
7.2.4 Passungsauswahl ................................................................................................. 8
7.2.5 Beispiele für Passungen .......................................................................................10
7.2.6 Zuordnung von Toleranzen und Fertigungsverfahren ...........................................10
7.2.7 Toleranzrechnung ................................................................................................11
7.3 Oberflächenabweichungen .............................................................................. 12
7.3.1 Allgemeines: .........................................................................................................12
7.3.2 Oberflächenrauheit DIN EN ISO 1302: .................................................................13
7.4 Werkstückkanten DIN ISO 13715.................................................................... 14
7.4.1 Definition ..............................................................................................................15
7.4.2 Beispiele...............................................................................................................15
7.4.3 Angabe in Zeichnung............................................................................................15
7.5 Allgemeintoleranzen (Freimaßtoleranzen) ...................................................... 16
7.5.1 Allgemeintoleranzen für Längen- und Winkelmaße DIN ISO 2768-1 ....................16
7.5.2 Allgemeintoleranzen für Form- und Lage DIN ISO 2768-2 ....................................16
7.5.3 Zeichnungseintraungen für Allgemeintoleranzen ..................................................18
7.5.4 Allgemeintoleranzen für nicht spanende Fertigungsmethoden..............................18
7.6 Darstellung von Form- und Lagetoleranzen .................................................... 18
7.7 Hüllbedingung und Maximum-Material-Prinzip ................................................ 26
7.7.1 Hüllbedingung ......................................................................................................26
7.7.2 Maximum-Material-Prinzip ....................................................................................26
7.8 Übung.............................................................................................................. 27
7.8.1 Toleranzberechnung.............................................................................................27
7 Toleranzen, Passungen, Oberflächen und Werkstückkanten
hauptsächlich bei Metallteilen angewendet
7.1 ISO-Toleranzen DIN ISO 286-1,
für glatte Werkstückflächen bei
kreiszylindrischer oder paralleler Form
7.1.1 Begriffe
Toleranz =
Differenz zwischen zugelassenem Größt- und Kleinstwert einer messbaren
Eigenschaft. Hier werden nur Toleranzen für mechanische Teile behandelt.
ISO-Toleranzen:
Beispiel für Zeichnung mit Toleranzangaben (Das Hoch- bzw. Tiefsetzen der Toleranzangabe wird immer weniger üblich)
Ettemeyer, Olbrich HOCHSCHULE MÜNCHEN Fk 06
V 3.07
- 7.3 -
Bezeichnungen bei ISO-Passungen
Nennmaß (N)
Im Maschinenbau und in der Feinwerktechnik alle Maße üblicherweise in mm
Keine explizite Angabe, oder im Schriftfeld "Maße in mm" angeben.
Das Nennmaß kann eine ganze Zahl oder eine Dezimalzahl sein
Überflüssige Nullen nach dem Komma werden nicht geschrieben.
Das Vorzeichen ist dem physikalischen Sinn nach immer + und wird nicht geschrieben.
Bei der graphischen Darstellung von Toleranzen entspricht die Nulllinie dem Nennmaß.
Istmaß (I)
messtechnisch am fertigen Werkstück ermitteltes Maß bei 20°C Bezugstemperatur.
Faustregel für Messmittel: Auflösung soll mind. 1/10 der Toleranz sein
Beispiel:
Toleranzen der Größenordnung Zehntel kann bei Maßen bis einige 100 mm mit der Schieblehre
gemessen werden.
Bei Toleranzen von Hundertstel bis µm wird z.B. mit Mikrometerschraube, Messuhr, Messmaschine, pneumatischer Messdüse gemessen.
Toleranz (T, Maßtoleranz)
Vollkommene Exaktheit ist fertigungstechnisch weder machbar, noch funktionell notwendig.
Toleranzangabe bestimmt, in welchen Grenzen das Istmaß vom Nennmaß abweichen darf.
Beispiel: 20 +1/-0,5
Istmaß darf jeden Wert zwischen 19,5 und 21 annehmen.
Toleranz ist 1,5.
Die graphische Darstellung nennt man Toleranzfeld.
Grenzmaß (G)
Zulässige Maße, zwischen denen das Istmaß liegen soll
Höchstmaß (Go)
Größtes zulässiges Grenzmaß
Mindestmaß (Gu)
V 3.07
- 7.4 -
Kleinstes zulässiges Grenzmaß
Abmaß (E, e)
Algebraische Differenz zwischen einem Maß und dem Nennmaß.
Abmaß kann auch negativ sein.
Abmaße für Wellen mit Kleinbuchstaben,
Abmaße für Bohrungen mit Großbuchstaben
Oberes Abmaß (ES, es):
Differenz zwischen Höchstmaß und Nennmaß.
Unteres Abmaß (EI, ei):
Differenz zwischen Mindestmaß und Nennmaß.
(Bezeichnung E kommt von franz. „écart“ = Abstand; ES = écart supérieur,
EI = écart inférieur)
7.1.2. Grundtoleranz IT 1 bis IT 18
Die Grundtoleranz gibt die Toleranzfelder für Grenzmaße und Passungen an.
Bezeichnet Gruppen mit gleichem Genauigkeitsniveau für alle Nennmaße
Verwendung:
1 bis 4 für Lehren und Messwerkzeuge
5 bis 11 Feinwerktechnik, Geräte- und Maschinenbau
12 bis 18 für grobe Produkte
Beispiel:
Im Nennmaßbereich über 6 bis 10mm und mit dem Grundtoleranzgrad IT8 ist die (Grund)Toleranz = 22µm,
Toleranzen werden unterschieden nach
Maßtoleranzen
Lagetoleranzen
Formtoleranzen
Rauhigkeitstoleranzen
In der Zeichnung wird das Nennmaß angegeben. Das Teil kann aber nicht exakt hergestellt
werden. Daher ist die Angabe der zulässigen Toleranz erforderlich. Zeichnungen ohne Toleranzangaben sind unvollständig und damit unbrauchbar!
7.1.3 Lage der Toleranzfelder
Lage des Toleranzfeldes wird angegeben durch das Grundabmaß (DIN ISO 286).
Grundabmaß
Bezeichnung durch große Buchstaben (Bohrungen - Innenmaße)
Bezeichnung durch kleine Buchstaben (Wellen - Außenmaße)
das Abmaß, das der Nulllinie am nächsten liegt.
ist abhängig vom Buchstaben und bei einem Buchstaben für alle Toleranzgrade immer gleich,
mit Ausnahmen bei den Buchstaben JS bis ZC und js bis k.
V 3.07
- 7.5 -
Die Toleranz kann eindeutig beschrieben werden durch Kombination aus einem Buchstaben
(Lage des Toleranzfeldes) und einer Zahl (Breite des Toleranzfeldes)
Für die Toleranzfeldlage H ist das untere Abmaß immer 0, das obere +
Für die Toleranzfeldlage h ist das obere Abmaß immer 0, das untere –
Beispiel: Für das Toleranzfeld IT8 gilt im Nennmaßbereich 6 … 10mm die Toleranz 22µm.
Die Lage ist für
8c8: -80
-102;
7H8: 0
+22;
9R8: -19
-41;
10x8: +34
+56;
die absolute Differenz ist überall 22 µm.
Bei gleichem Toleranzgrad werden die Toleranzen mit größer werdendem Nennmaßbereich
größer.
Beispiel: Für den Nennmaßbereich über 18 bis 30 ist für g das Grundabmaß -7 µm für alle Toleranzgrade (von 01 bis 18).
20g5 hat das obere Abmaß = -7 µm, untere Abmaß = -16 µm;
20g9 hat das obere Abmaß = -7 µm, untere Abmaß = -59 µm.
1
) bis 24 mm gilt x8, über 24 mm u8
Im Internet findet man ISO Toleranzen z.B. unter
http://medias.ina.de/medias/de!hp.tg.cat.body/tg_rot*CQNXFU#
V 3.07
- 7.6 -
7.2 Passungen
Passung ist die Beziehung zwischen gefügten Teilen mit bestimmten Toleranzen.
Eine Passung besagt, dass 2 Teile so gestaltet sind, dass sie ineinander gefügt werden
können.
Üblicherweise haben gefügte Teile im Passungsbereich die gleiche Gestalt und die Toleranzen
sind klein.
Am häufigsten handelt es sich um runde Teile, also Welle und Bohrung.
Die Referenztemperatur für die Anwendung des ISO-Toleranzsystems (und üblicherweise auch
für alle anderen Angaben in einer technischen Zeichnung) beträgt 20°C.
Bei unterschiedlichen Temperaturen der beiden Teile oder bei anderen Temperaturen und unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten können sich erheblich abweichende Passungsrelationen ergeben. Gezielt genutzt wird dies bei Schrumpfverbindungen.
Für die Hauptanwendung kleiner Toleranzen (= Passung) sollen die Toleranzgrade von Bohrung und Welle gleich sein oder sich um nicht mehr als 2 unterscheiden. Beispiele: Ø20H7/g7;
Ø10F8/h7; Ø12H5/x7.
Normalerweise nicht sinnvoll: Ø15H2/cl5.
7.2.1 Passungsarten
Bei ISO-Passungen gilt im Allgemeinen
Innen- und Außenteil haben gleiches Nennmaß.
Spielpassung
Bohrung und Welle sind so toleriert, dass sich beim Fügen immer ein Spiel ergibt, im Grenzfall
Spiel 0, d.h.
Mindestmaß der Bohrung ≥ Höchstmaß der Welle.
Übermaßpassung
Bohrung und Welle sind so toleriert, dass sich beim Fügen immer ein Übermaß ergibt, im
Grenzfall Übermaß fast 0, d.h.
Höchstmaß der Bohrung < Mindestmaß der Welle.
Übergangspassung
Bohrung und Welle sind so toleriert, dass beim Fügen entweder ein Übermaß oder ein Spiel
entsteht, abhängig von den (meist zufälligen) Istmaßen der Teile, d.h.
Höchstmaß der Welle > Mindestmaß der Bohrung und
Mindestmaß der Welle < Höchstmaß der Bohrung.
7.2.2 System Einheitsbohrung
Prinzip:
Einheitlich gleiche Bohrung mit Grundabmaß H
d.h. unteres Abmaß EI = 0
Welle je nach Passungsart größer
oder kleiner ausführen durch Grundabmaß a bis zc
Anwendung:
allgemeiner Maschinenbau
Kraftfahrzeug-, Werkzeug-, Elektro-,
Kraftmaschinenbau
Grund:
wirtschaftlich, da weniger empfindliche
Werkzeuge benötigt (Reibahlen, Kalibrierdorne, etc.)
V 3.07
- 7.7 -
7.2.3 System Einheitswelle
Prinzip:
Einheitlich gleiche Welle mit Grundabmaß h
D.h. oberes Abmaß es = 0
Bohrung je nach Passungsart größer
oder kleiner ausführen durch Grundabmaß A bis ZC
Anwendung:
Feinmechanik
Textil-, Landmaschinenbau
Transmissionen
Grund:
Häufige Verwendung glatter durchgehender Wellen mit drehenden,
gleitenden, festsitzenden Teilen
Passungen beim System Einheitsbohrung:
Toleranzfelder für Außenmaße (Wellen):
Toleranzfelder für Innenmaße (Bohrungen):
Passungen beim System Einheitswelle:
V 3.07
- 7.8 -
7.2.4 Passungsauswahl
Spielpassung bei Kombination von H mit a bis h oder h mit A bis H
Das Mindestspiel wird umso größer, je weiter vorn im Alphabet der H oder h zugeordnete
Buchstabe ist.
Übergangspassung bei Kombination von H mit j bis etwa r oder h mit J bis etwa R
Übermaßpassung bei Kombination H mit etwa ab p bis zc oder h mit etwa ab P bis ZC.
Etwa ab den Buchstaben r, p, R, P, kombiniert mit H, h, ergibt sich sicherer dann eine Übermaßpassung, wenn der Toleranzgrad bei H, h kleiner ist, meist ≤7, z.B. Übermaßpassung:
8R7/h6; 15H6/p8.
Übergangspassungen ergeben sich z.B. mit 8R7/h7; 12R8/h9.
Das Mindestübermaß wird umso größer, je weiter hinten im Alphabet der zugeordnete Buchstabe ist und je kleiner der Toleranzgrad bei H, h ist.
H7/x6 hat ein größeres Mindestübermaß als H7/r6.
Auch H6/x7 hat ein größeres Mindestübermaß als H8/x7.
V 3.07
- 7.9 -
1
bis Nennmaß
24
H8
x8
darüber
V 3.07
H8
u8
- 7.10 -
7.2.5 Beispiele für Passungen
7.2.6 Zuordnung von Toleranzen und Fertigungsverfahren
V 3.07
- 7.11 -
7.2.7 Toleranzrechnung
größtes Spiel oder kleinstes Übermaß = oberes Abmaß Bohrung - unteres Abmaß Welle
gS oder kÜ = ES – ei; Ergebnis > 0 : bedeutet Spiel, < 0 : bedeutet Übermaß
kleinstes Spiel oder größtes Übermaß = unteres Abmaß Bohrung - oberes Abmaß Welle
kS oder gÜ = EI – es; Ergebnis > 0 : bedeutet Spiel, < 0 : bedeutet Übermaß
Beispiel:
20H6/m6 hat die Abmaße H6 (0/+13); m6 (+8/+21)
ES - ei = 13 - 8 = 5 µm;
das größte Spiel ist 5 µm.
EI - es = 0 - 21 = -21 µm; das größte Übermaß ist 21 µm.
Typische Fragestellung für Passungen:
Das kleinste Übermaß soll mindestens ... µm betragen oder
das größte Spiel soll höchstens ... µm betragen oder
gegeben ist die Toleranzklasse eines Teils und gesucht eine dazu passende ISO-Toleranz des
anderen Teils.
Dann schreibe Formel als Ungleichung und löse nach der gesuchten Größe auf.
gS oder kÜ ≥ ES - ei
kS oder gÜ ≤ EI – es
Beispiel:
Gegeben Ø12m6 = ∅12 +7 µm/+18 µm;
Gesucht: zugehörige Bohrung, damit das Übermaß höchstens 15 µm und das Spiel höchstens
45 µm beträgt. Mit der gesuchten ISO-Toleranz sollen das vorgegebene Spiel und Übermaß
möglichst nah erreicht werden.
Lösung rechnerisch:
gÜ ≤ EI – es; EI ≥ gÜ + es; EI ≥ –15 + 18; EI ≥ 3;
gS ≥ ES – ei; ES ≤ gS + ei; ES ≤ 45 + 7; ES ≤ 52;
Ergebnis ∅12G9 mit EI = +6; ES = +49
Bei Übergangspassung ist natürlich das Übermaß das größte Übermaß und das Spiel das
größte Spiel
Lösung graphisch
ES ≤52
ES =+49
Größtspiel = 42
∅12G9
Übermaß ≤15
Spiel ≤45
es=+18
∅12m6
ei=+7
Nennmaß = 0
Welle
EI ≥3
Bohrung
Grenzwerte
EI =+6
Lösung
Größtübermaß 12
Am nächsten kommt ∅12G9 = ∅12 +6 µm/+49µm. Damit kann ein Übermaß von 12 und ein
Spiel von 42 µm auftreten, es ist also eine Übergangspassung. Anmerkung: Diese Passung
lässt sich weder Einheitsbohrung noch Einheitswelle zuordnen.
V 3.07
- 7.12 -
In der Feinwerktechnik häufig angewendete Toleranzklassen
Toleranzgrad Bemerkung
7 bis 9 für normale Genauigkeitsteile wie Gleitlager.
11
für geringere Genauigkeit, z.B. Bohren mit Spiralbohrer, Stanzen.
5 bis 6 für präzise Passungen, z.B. hochgenauer Wälzlagersitz.
Grundabmaß D bis G
kombiniert mit h für Spielpassungen.
bzw. d bis g
"
H
"
Grundabmaß J bis M
"
h für Übergangspassungen
bzw. j bis m
"
H
"
Grundabmaß R bis X
"
h für leichte bis feste Übermaßpassung
bzw. r bis x
"
H
"
Der Vorteil der Anwendung von ISO-Toleranzen und Passungen ist, dass bei gleichbleibender
Toleranzklasse (Buchstabe und Zahl) für alle Nennmaße in einem weiten Bereich die Funktionstauglichkeit, der Bearbeitungsaufwand und die Bearbeitungsmethode weitgehend gleich
bleiben.
ISO-Toleranzen werden häufig bei Teilen mit primärer Passungsfunktion angewendet. Sie sind
aber auch anwendbar für Teile, deren primäre Funktion keine Passung ist. Es ist aber auch
normgerecht, die Abmaße als Zahlenwerte zum Maß zu schreiben. Solche Zahlenwerte
können, müssen aber nicht den ISO-Abmaßen entsprechen.
7.3 Oberflächenabweichungen
7.3.1 Allgemeines:
fertigungstechnisch sind immer Abweichungen von der Idealgeometrie gegeben
Zusammenfassung der regelmäßigen und unregelmäßigen Abweichungen in 6 Gruppen
Gestaltabweichung 3.-5. Ordnung ist Rauheit (sie sind 1. und 2. Ordnung überlagert)
Erfassung der Gestaltabweichung aufwendig; daher oft Betrachtung von Schnitten
Abweichung 1. und 2. Ordnung mit Koordinaten-Messmaschinen oder optischen Scannern
messbar
Rauheit mit Profilometern messbar (Tastspitzen, optische Taster, Weisslicht Interferometer,
etc.)
V 3.07
- 7.13 -
7.3.2 Oberflächenrauheit DIN EN ISO 1302:
Hauptsächlich verwendete Rauigkeitswerte:
Mittenrauwert 0,025 0,05 0,1
0,2 0,4 0,63 1
1,6 2.5 4
6,3 10 16
25
40
Ra [µm]
gemittelte Rau0,25
0,4
0,63 1,6 2,5 4
6,3 10 16 25 40 63 100 160 250
tiefe Rz
[µm]
Die Werte für Ra und Rz entsprechen sich in etwa.
Hauptsächlich verwendete Rauigkeitsgrößen DIN EN ISO 4287
Mittenrauwert Ra:
arithmetisches Mittel der absoluten Beträge des Rauigkeitsprofils in der Messstrecke
Ra =
1
x = lm
lm
∫ h dx
x =0
gemittelte Rautiefe Rz:
Arithmetisches Mittel von (meist) 5
Einzelrautiefen innerhalb der
Messstrecke
Rz =
1
(z1 + z 2 + z 3 + z 4 + z 5 )
5
Es besteht keine mathematische
Beziehung zwischen Rmax, Rz, Ra.
Als grober Anhalt für spanende
Bearbeitung Rz≈10 Ra für Ra bis ≈5;
Rz≈5 Ra für Ra ≈>5 (siehe auch obige Tabelle).
Welligkeit
Es besteht kein ursächlicher und funktioneller Zusammenhang zwischen Rautiefe und Toleranz,
aber man sollte sicherstellen, dass:
Rz ≤ k ⋅T
Mit k Faktor zu Berücksichtigung der Funktionsanforderungen
k ≈ 0,5 wenn keine besonderen Anforderungen
k ≈ 0,25 bei geringen Anforderungen
k ≈ 0,1 bei hohen Anforderungen
k ≈ 0,01 bei sehr hohen Anforderungen an die Funktion
Erreichbare Rautiefen für verschiedene Fertigungsverfahren
V 3.07
- 7.14 -
Angabe der Rauheit in Zeichnungen nach DIN EN ISO 1302
Symbole
links: Grundsymbol, jedes Fertigungsverfahren darf angewendet werden um die Oberfläche
herzustellen.
Mitte: Die Oberfläche wird durch materialabtragende Bearbeitung hergestellt.
rechts: Die Oberfläche darf nicht bearbeitet werden.
Beispiel für Angabe der höchstzulässigen Rauheit
Arithmetischer Rauwert Ra
gemittelte Rautiefe Rz
In DIN EN ISO 1302 werden weitere Möglichkeiten aufgeführt, die die Angabe der Oberflächenbeschaffenheit genauer zu spezifizieren.
V 3.07
- 7.15 -
7.4 Werkstückkanten DIN ISO 13715
7.4.1 Definition
1 Bereich der Abtragung
2 scharfkantiger Bereich
3 Bereich des Grates
a Maß der Abtragung
b Maß des Grates
7.4.2 Beispiele
Angabe
Bedeutung
1 Bereich der Abtragung, Freistich bevorzugen
2 scharfkantiger Bereich, Freistich bevorzugen
3 Bereich des Übergangs
a Maß der Abtragung
c Maß des Übergangs
Erklärung
Außenkante mit zul. Grat von 0 bis
0,3 mm; Gratrichtung unbestimmt.
Außenkante mit zul. Grat von 0 bis
0,05 mm oder zul Abtragung von 0 bis
0,05 mm; Richtung des Grates unbestimmt, Form der Abtragung beliebig.
7.4.3 Angabe in Zeichnung
In der Zeichnung soll im oder in der Nähe des Schriftfeldes auf diese Norm hingewiesen werden.
Wenn alle Kanten des Werkstücks denselben Zustand haben sollen, ist in dieses Symbol das
Maß reinzuschreiben.
Empfohlene Maße für Grat, Abtragung, Übergang. Die Maße gelten für +,−,±; + für Grat oder
Übergang, − für Abtragung
0,02
0,05
0,1
0,3
0,5
1
2,5
scharfkantig
Werkstückkanten mit Grat, Abtragung, Übergang
V 3.07
- 7.16 -
7.5 Allgemeintoleranzen (Freimaßtoleranzen)
7.5.1 Allgemeintoleranzen für Längen- und Winkelmaße DIN ISO 2768-1
Grenzabmaße für Längenmaße außer für gebrochene Kanten
Werte in mm
Grenzabmaße für gebrochene Kanten
Werte in mm
Grenzabmaße für Winkelmaße
7.5.2 Allgemeintoleranzen für Form- und Lage DIN ISO 2768-2
V 3.07
- 7.17 -
V 3.07
- 7.18 -
7.5.3 Zeichnungseintraungen für Allgemeintoleranzen
7.5.4 Allgemeintoleranzen für nicht spanende Fertigungsmethoden
DIN 1680-1 Gussrohteile Allgemeines, später DIN EN ISO 8062-3
DIN 1683-1 Gussrohteile aus Stahlguss
DIN 1684-1 Gussrohteile aus Temperguss
DIN 1685-1 Gussrohteile aus Gusseisen mit Kugelgraphit
DIN 1686-1 Gussrohteile aus Gusseisen mit Lamellengraphit
DIN 1687-1 Gussrohteile aus Schwermetalllegierungen
DIN 1688-1 Gussrohteile aus Leichtmetalllegierungen
DIN ISO 8062; EN ISO 8062-3 Gussstücke, Maßtoleranzen und Bearbeitungszugaben
DIN EN 755-1 bis -5 Aluminium Strangpressprofile
DIN 6930-1; -2 Stanzteile aus Stahl
DIN 7523-2, DIN 7527-1 bis -6 Schmiedestücke aus Stahl
DIN 7715-1; -5; -40 Gummiteile
DIN EN ISO 13920 Schweißkonstruktionen
DIN 16901 Kunststoff-Formteile
DIN 16941 Extrudierte Profile aus thermoplastischen Kunststoffen
DIN 40680-1 Keramische Werkstoffe für die Elektrotechnik
7.6 Darstellung von Form- und Lagetoleranzen
In der Zeichnung werden Toleranzen für Gestaltabweichungen mit Symbolen dargestellt:
V 3.07
- 7.19 -
Zusätzliche Symbole
V 3.07
- 7.20 -
V 3.07
- 7.21 -
V 3.07
- 7.22 -
V 3.07
- 7.23 -
V 3.07
- 7.24 -
V 3.07
- 7.25 -
V 3.07
- 7.26 -
Beispiele für Form- und Lagetoleranzen
Pfeil bezeichnet Element, das toleriert wird.
1. Feld ist Symbol für Art der Toleranz
2. Feld ist Toleranzwert
3. Feld dient für Buchstaben, die den Bezug bezeichnen
Tolerierungsgrundsatz nach DIN ISO 8015
Jede in der Zeichnung angegebene Maß-, Form- und Lagetoleranz muss unabhängig voneinander eingehalten werden, falls nicht eine besondere Beziehung angegeben wird.
7.7 Hüllbedingung und Maximum-Material-Prinzip
7.7.1 Hüllbedingung
Die Hüllbedingung besagt: Über eine Welle muss eine geometrisch ideale runde Hülse mit toleranzmäßig größtzulässigem ∅ und größerer Länge als
die Welle schiebbar sein, ohne die Welle zu verformen.
Zwei parallele Außenflächen müssen in einen Schlitz mit
toleranzmäßig größtzulässiger Weite und größerer
Länge und Breite als die Fläche passen, ohne das Teil
zu verformen. Analog muß in eine Bohrung ein toleHüllbedingung
ranzmäßig kleinster idealer Bolzen und zwischen zwei
parallele Innenflächen ein Paßstück mit kleinstzulässiger Weite passen. Die Hüllbedingung ist
nur sinnvoll, wenn für das Teil eine hohe Geradheit erforderlich ist.
Wenn für zylindrische oder parallele Flächen die Hüllbedingung gelten soll, ist sie durch ein E
im Kreis hinter der Maßangabe anzugeben. E
7.7.2 Maximum-Material-Prinzip
Sehr häufig müssen mehrere Teile zusammenpassen. Beispiel: Der Flansch eines Elektromotors hat einen Passsitz und wird mit 4 Schrauben angeschraubt. Neben der Einhaltung der
Maßtoleranz für die ∅ des Passsitzes und der Durchgangslöcher für die Schrauben, kommt es
hier sehr darauf an, dass die Löcher nicht zu den Gewinden versetzt sind.
Wenn also das Durchgangsloch im Flansch Kleinstmaß hat (Maximum an Material ist vorhanden), dann darf für die Positionstoleranz höchstens der in der Zeichnung eingetragene Toleranzwert ausgenutzt werden. Haben die Durchgangslöcher Größtmaß, dann darf die Positionstoleranz um den Betrag der ∅-Toleranz überschritten werden, und die Funktion ist noch voll
gewährleistet.
Die Angabe in der Zeichnung erfolgt durch Anfügen eines M im Kreis an die Toleranz und ggf.
zusätzlich an den Bezugsbuchstaben im Toleranzrahmen . M
Die Anwendung des Maximum-Material-Prinzips erfordert im allgemeinen Prüflehren.
Das Maximum-Material-Prinzip ermöglicht nicht generell größere Fertigungstoleranzen. Es ergibt sich aber ein gewisser Spielraum über die Aufteilung der Toleranzen. In dem angeführten
Beispiel 1 könnte eine Positionstoleranz ⊕ 0,25 der Anschraublöcher in Kauf genommen werden, wenn die Durchgangslöcher mit kleinerer ∅-Toleranz an der oberen Toleranzgrenze
∅ 7 ++00,,105 gefertigt werden können.
V 3.07
Bild 1 Maximum-Material-Prinzip
- 7.27 -
Bild 2 Maximum-Material-Prinzip
7.8 Übung
7.8.1 Toleranzberechnung
Vervollständigen Sie die folgenden Angaben:
Toleranzangabe 50+−0,011
0,005
Nennmaß =
oberes Abmaß =
unteres Abmaß =
Höchstmaß =
Mindestmaß =
Maßtoleranz =
Befindet sich das Istmaß 50,006 im Toleranzfeld?
V 3.07

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