Toleranzdesign

im Maschinen- und Fahrzeugbau

Bernd Klein

• Publisher: De Gruyter Oldenbourg
• Year: 2017
• Print ISBN: 9783110555103
• eBook ISBN: 9783110555493
• Edition: 4
• Topic: Technology & Engineering
• Subtopic: Automotive Transportation & Engineering
• Index: Technology & Engineering

Die globalisierte Fertigung beruht auf einer eindeutigen Produktbeschreibung. Fertigungsunterlagen müssen überall gelesen und gleich interpretiert werden. Das Normenwerk hat hierzu das Konzept der Geometrischen Produktspezifizierung (GPS) geschaffen. Die GPS-Regeln geben vor, wie Bauteile dimensionell, geometrisch und oberflächentechnologisch zu beschreiben sind. Hierzu wurden eine Vielzahl von Normen und Kurzzeichen geschaffen, die ein Konstrukteur als spezielles Wissen beherrschen und als Beschreibungssprache erlernen muss.

Dieses Buch stellt das Tolerierungssystem im Zusammenhang dar, leistet Hilfestellung bei der Interpretation wesentlicher Normen und der Nutzung von Tolerierungsprinzipien und zeigt die Anwendung anhand von konkreten Beispiele, so dass die gewünschte Bauteilfunktionalität letztlich auch gewährleistet ist. Durch die Darlegung des DIN-ISO- und des ASME-Konzeptes auch in der CAD-Konstruktion ist das Buch inhaltlich hoch aktuell.

Prof. em. Dr.-Ing. Bernd Klein

hat 10 Jahre in der Industrie verbracht und 28 Jahre das Fachgebiet LeichtbauKonstruktion an der Universität Kassel geleitet. Schwerpunkte seiner Tätigkeit sind FEM, Betriebsfestigkeit, konstruktiver Leichtbau und Innovationsmanagement.

„Nicht weil die Dinge schwierig sind, wagen wir sie nicht,

sondern weil wir sie nicht wagen, sind sie schwierig.“

(Seneca)

Vorwort zur 1. Auflage

Die deutsche Maschinen- und Fahrzeugindustrie ist heute dem Zwang ausgesetzt, Produkte hoher Funktionalität und Qualität zu günstigen Kosten herzustellen, um sich am Weltmarkt behaupten zu können. Externe Fertigungsstätten in Billiglohnländern versprechen hier eine Entlastung, was sich jedoch manchmal als Trugschluss erweist. Die Gründe sind meist darin zu suchen, dass das notwendige Fertigungs-know-how nur lückenhaft übertragen wird. Oft sind die mitgelieferten technischen Zeichnungen unvollständig, mehrdeutig oder sinnwidrig. Die Konsequenz ist eine nicht spezifikationsgerechte Fertigung mit viel Nach- und Anpassarbeit, wodurch jede Kalkulation hinfällig wird.

Wie lässt sich dies vermeiden? – Durch eindeutige Zeichnungen. Hierzu gehören: die Vereinbarung eines gemeinsamen Tolerierungsgrundsatzes, die Angabe von Allgemeintoleranzen, eine richtige Bemaßung, die Einschränkung von Geometrieabweichungen durch Form- und Lagetoleranzen sowie deren Lehrung und eine Maßkettensimulation, um die Montage zu gewährleisten. Ziel ist also eine vollständige „Produktspezifizierung (GPS)“ durch Maße, Geometrie und Oberfläche mit modernen CAD-Techniken und eine zweck-gerechte Prüfung aller funktionalen Anforderungen mit CAQ-unterstützten Mess-technologien.

Viele Entwickler, Konstrukteure und Fertigungsplaner haben mittlerweile die Bedeutung der Geometrischen Produktbeschreibung inklusive der erforderlichen Tolerierung für die Funktionalität und Prozesssicherheit erkannt und sind daher bemüht, das Normenwerk richtig anzuwenden. Für diese Zielgruppe ist auch das vorliegende Manuskript erstellt worden, welches in vielen Seminaren erprobt worden ist. Keine Theorie kann aber so vielfältig sein, wie die Praxis sie benötigt. Insofern wird immer noch die ein oder andere kleine Lücke bleiben. Damit ist der Leser gefordert, sich aktiv mit dem Thema auseinander zu setzen. Für konstruktive Hinweise zum Inhalt bin ich daher dankbar.

Calden bei Kassel im Oktober 2005

B. Klein

Vorwort zur 4. Auflage

Das ISO-GPS-System hat sich in den letzten Jahren dynamisch entwickelt. Infolgedessen sind einige Normen überarbeitet worden und neue erschienen. Somit ist es eine bleibende Aufgabe ein Buch aktuell zu halten.

Die nunmehr vorliegende Fassung beinhaltet den Normenstand September 2017 bei der dimensionellen Bemaßung und Tolerierung sowie bei der Form- und Lagetolerierung. Besonderer Wert wurde darauf gelegt, nicht nur Norminhalte wiederzugeben, sondern die Grundintention herauszustellen und diese im Kontext mit ähnlichen Problemen und deren sinnvollen Lösung zu betrachten.

Eine Norm wird hierbei immer als eine Darlegung des Standes der Technik angesehen, das schließt nicht aus, dass manchmal etwas weiter geschaut werden musste um den Stand des Wissens einbinden zu können. Dies dient immer der Klarheit in der Anwendung, da Bemaßung und Tolerierung stets die funktionale, messtechnische und fertigungstechnische Perspektive im Fokus haben muss.

Mit der nunmehr vorliegenden Neuauflage möchte ich weiterhin der interessierten Leserschaft einen aktuellen und komprimierten Überblick über das für die Technik notwendige Gebiet der ISO-GPS-Normung bieten. Ich würde mich freuen, wenn das Buch weiterhin positiv von der Praxis aufgenommen wird.

Calden bei Kassel im November 2017

Bernd Klein

Inhaltsverzeichnis

Vorwort zur 1. Auflage

Vorwort zur 4. Auflage

1Allgemeines

1.1Einleitung

1.2Übersicht über die verwendeten Normen

2Grundlagen

3Entstehung von Form- und Lageabweichungen

4Grundbegriffe der Zeichnungstolerierung

4.1Maße und Toleranzen

4.1.1Maßtoleranzen

4.1.2Theoretisch exaktes Maß

4.1.3Geometrietoleranzzone

4.2Minimum-Bedingung für die Formabweichung

4.2.1Erklärung

4.2.2Ermittlung der Formabweichung

4.3Stufenmaße

5Zeichnungseintragung

5.1Angabe von Maßen in einer Zeichnung

5.2Beschreibung der Angaben am tolerierten Element

5.3Festlegung der Toleranzzone

5.3.1Zuweisung der Toleranzzone

5.3.2Gemeinsame Toleranzzone

5.3.3Begrenzung der Toleranzzone

5.3.4Projizierte und flexible Toleranzzone

5.4Zeichnungseintragung von Bezügen

5.4.1Mehrere Bezugselemente

5.4.2Bezug aus mehreren Bezugsflächen

5.4.3Bezugsstellenangabe

5.4.4Bezug über Formelementgruppen

5.4.5Zylindrische Bezugselemente

5.4.6Lageelemente von Bezügen

6Bildung von Bezügen

6.1Grundlagen

6.2Bezugselemente

6.2.1Kanten und Flächen

6.2.2Achsen und Mittelebenen als Bezüge

6.2.3Gemeinsame Bezugsachse aus zwei Elementen

6....

Table of contents

• Cover
• Titelseite
• Impressum
• Vorwort zur 1. Auflage
• Vorwort zur 4. Auflage
• Inhaltsverzeichnis
• 1 Allgemeines
• 2 Grundlagen
• 3 Entstehung von Form- und Lageabweichungen
• 4 Grundbegriffe der Zeichnungstolerierung
• 5 Zeichnungseintragung
• 6 Bildung von Bezügen
• 7 Maß-, Form- und Lagetoleranzen
• 8 Allgemeintoleranzen
• 9 Tolerierungsprinzipien
• 10 Tolerierungsgrundsätze
• 11 Toleranzverknüpfung durch Maßketten
• 12 Festlegung und Interpretation von Form- und Lagetoleranzen
• 13 Temperaturproblematik bei Toleranzen
• 14 Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit
• 15 Unterschiede zwischen DIN ISO und ASME
• 16 Referenz-Punkt-Systematik (RPS)
• 17 Geometrische Produktspezifikation/GPS
• 18 Erfahrungswerte für Form- und Lagetoleranzen
• 19 Übungen zur Zeichnungseintragung
• 20 Normgerechte Anwendungsbeispiele
• 21 Fallbeispiele
• 22 Im Text verwendete Zeichen, Abkürzungen und Indizes
• Literaturverzeichnis
• Sachwortverzeichnis