Inhalte des Arbeitsblatts
Übersicht aller Aufgaben und Lesetexte aus diesem Materialpaket.
Infoblatt / Fachtext
1. Grundlagen der Toleranzen und Passungen
Im Maschinen- und Werkzeugbau ist es unmöglich, Bauteile exakt auf ein vorgegebenes Maß (Nennmaß) zu fertigen. Es gibt immer kleine, unvermeidbare Abweichungen. Damit Bauteile wie Wellen und Bohrungen trotzdem zuverlässig zusammenpassen, werden **Toleranzen** festgelegt. Sie definieren den Bereich, in dem das tatsächliche Maß (Istmaß) eines Bauteils liegen darf, damit es seine Funktion erfüllt.
2. Grundbegriffe der Toleranzrechnung
Jedes tolerierte Maß wird durch vier grundlegende Größen bestimmt: **Nennmaß (N):** Das in der Zeichnung angegebene Idealmaß, auf das sich alle Abmaße beziehen. **Istmaß (I):** Das durch Messung am fertigen Werkstück festgestellte Maß. * Höchstmaß (G_O):** Das größte zulässige Maß. Formel: G_O = N + es (oberes Abmaß) * Mindestmaß (G_U):** Das kleinste zulässige Maß. Formel: G_U = N + ei (unteres Abmaß) Das Istmaß eines funktionstüchtigen Bauteils muss immer zwischen dem Mindest- und dem Höchstmaß liegen: G_U ≤ I ≤ G_O.
3. Toleranz und Passungsarten
Die **Toleranz (T)** ist die Differenz zwischen dem Höchstmaß und dem Mindestmaß. Sie gibt die gesamte zulässige Schwankungsbreite des Maßes an. Formel: T = G_O - G_U Wenn zwei Teile (z.B. Welle und Bohrung) zusammengefügt werden, entsteht eine **Passung**. Die Art der Passung hängt von der Lage der Toleranzfelder von Welle und Bohrung zueinander ab. Man unterscheidet drei grundlegende Passungsarten: | Passungsart | Beschreibung | Merkmal | |---|---|---| | **Spielpassung** | Das Toleranzfeld der Welle liegt vollständig unter dem der Bohrung. | Welle ist immer kleiner als Bohrung (es entsteht **Spiel**). | | **Übermaßpassung** | Das Toleranzfeld der Welle liegt vollständig über dem der Bohrung. | Welle ist immer größer als Bohrung (es entsteht **Übermaß**). | | **Übergangspassung** | Die Toleranzfelder von Welle und Bohrung überschneiden sich. | Je nach Istmaßen kann Spiel oder Übermaß entstehen. |
4. Schlüsselbegriffe im Überblick
| Begriff | Definition | |---|---| | **Nennmaß** | Das ideale Maß, das in der technischen Zeichnung angegeben ist. | | **Toleranz** | Die zulässige Abweichung vom Nennmaß (Höchstmaß - Mindestmaß). | | **Welle** | Fachbegriff für ein zylindrisches Außenteil (z.B. ein Bolzen, Stift). | | **Bohrung** | Fachbegriff für ein zylindrisches Innenteil (z.B. ein Loch). | | **Spiel** | Der positive Unterschied zwischen Bohrungs- und Wellenmaß bei einer Spielpassung. | | **Übermaß** | Der negative Unterschied (Überlappung) zwischen Bohrungs- und Wellenmaß bei einer Übermaßpassung. |
5. Das musst du wissen
* Toleranzen sind notwendig, weil eine exakte Fertigung auf das Nennmaß unmöglich ist. * Jedes Bauteil ist nur dann "Gut", wenn sein Istmaß zwischen Höchst- und Mindestmaß liegt. * Die Toleranz ist die Differenz zwischen Höchstmaß und Mindestmaß (T = G_O - G_U). * Eine Passung beschreibt, wie Welle und Bohrung zueinander passen. * Man unterscheidet Spiel-, Übergangs- und Übermaßpassungen.
Aufgabenstellung (6 Aufgaben)
- Die obere zulässige Abweichung vom Nennmaß definiert das ___, während die untere zulässige Abweichung das ___ festlegt.
- Ordne jeder Passungsart die korrekte Beschreibung zu.
- Spielpassung
- Übermaßpassung
- Übergangspassung
- Berechne das Höchstmaß (G_O), das Mindestmaß (G_U) und die Toleranz (T) des Passstifts.
Für einen Passstift ist das Nennmaß mit 20 mm angegeben. Das obere Grenzabmaß (es) beträgt +0,021 mm und das untere Grenzabmaß (ei) beträgt +0,008 mm.
- Ein gefertigtes Bauteil, dessen Istmaß genau dem Nennmaß entspricht, liegt immer innerhalb eines gültigen Toleranzbereichs.
- Ermittle durch Berechnung des Höchst- und Mindestspiels, um welche Passungsart es sich handelt, und begründe deine Entscheidung.
Eine Welle soll in eine Bohrung montiert werden. Die Maße sind wie folgt gegeben: **Bohrung:** Nennmaß 40 mm, Höchstmaß 40,030 mm, Mindestmaß 40,005 mm. **Welle:** Nennmaß 40 mm, Höchstmaß 39,995 mm, Mindestmaß 39,980 mm.
- Beurteile, warum die alleinige Angabe eines Nennmaßes in technischen Zeichnungen für die Fertigung in der Regel nicht ausreichend ist, und begründe deine Antwort mit einem Beispiel aus dem Werkzeugbau.