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Skript Sommersemester 2017; Konstruktionslehre Semester 1. Für Maschinenbauer...

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Technisches Zeichnen

Konstruktionslehre Studiengang Mechatronik 1. Semester Prof. Dr.-Ing. M. Reichle

Inhaltsverzeichnis

-I-

Inhaltsverzeichnis 1 Grundbegriffe ............................................................................................ 1 1.1 Normung ............................................................................................. 1 1.2 Blattformate ........................................................................................ 1 1.3 Schriftfeld nach DIN EN ISO 7200 (Ersatz für DIN 6771-1) ................... 2 1.4 Maßstäbe DIN EN ISO 5455 ................................................................ 3 1.5 Linienarten nach DIN ISO 128.............................................................. 4 1.6 Schriftzeichen und Normschrift nach DIN EN ISO 3098-0 ..................... 5 1.7 Geometrische Grundkonstruktionen ..................................................... 7 1.7.1 Strecken, Winkel, Dreiecke und Kreise ...................................... 7 1.7.2 Regelmäßige Vielecke in einem gegebenen Kreis .................... 10 1.7.3 Kreisanschlüsse durch Kreisbögen .......................................... 11 1.8 Normzahlen nach DIN 323 ................................................................. 13 2 Normgerechte Zeichnungserstellung ..................................................... 15 2.1 Anordnung der Ansichten................................................................... 15 2.2 Maßeintragungen .............................................................................. 16 2.3 Radiusbemaßung, Durchmesserbemaßung, Kugelbemaßung .............. 17 2.4 Schnittdarstellung .............................................................................. 18 2.4.1 Schnittarten ............................................................................ 18 2.4.2 Schraffuren ............................................................................. 20 2.5 Schrägen .......................................................................................... 21 2.5.1 Neigung .................................................................................. 21 2.5.2 Verjüngung ............................................................................. 22 2.5.3 Kegelbemaßung ...................................................................... 22 2.6 Gewindedarstellung ........................................................................... 24 2.7 Oberflächenbehandlungen ................................................................. 27 2.8 Oberflächen ...................................................................................... 28 2.8.1 Rauheit und Welligkeit von Oberflächen ................................... 28 2.8.2 Form- und Lageabweichungen (DIN ISO 1101 und DIN ISO 5459)33

Inhaltsverzeichnis

- II -

3 Prinzipdarstellung mit Elementsymbolen............................................... 37 4 Lesen und Verstehen technischer Zeichnungen .................................... 39 Literatur ....................................................................................................... 40

Grundbegriffe

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1 Grundbegriffe 1.1 Normung - DIN-Normen des DIN (Deutsches Institut für Normung e.V.) - EN-Normen (europäische Normen): CEN (Comité Européen de Normalisation) und CENELEC (Comité Européen de Normalisation Elektrotechniques) - ISO-Normen der ISO (International Organization for Standardization) Beispiel: Benummerungssystem einer Zylinderschraube mit Schlitz international europäisch national

EN DIN EN

ISO 1207 ISO 1207 ISO 1207

1.2 Blattformate Die Blattformate sind nach drei Grundsätzen aufgebaut (Bild 1.1): 1. Metrische Formatordnung: Die Formate basieren auf dem metrischen Maßsystem. Die Fläche des Ausgangsformates ist gleich der metrischen Flächeneinheit, d. h. A = x·y = 1 m². 2. Formatentwicklung durch Halbieren: Die Formate lassen sich durch fortgesetztes Halbieren des Ausgangsformates entwickeln. Die Flächen zweier aufeinander folgenden Formate verhalten sich wie 2:1. 3. Ähnlichkeit der Formate: Die Seiten x und y der Formate verhalten sich wie die Seiten eines Quadrats zu dessen Diagonale. Für die Seiten eines Formates gilt: x : y = 1: 2 Daraus ergibt sich für das A0-Format mit x 0 ·y 0 = 1 m² und x : y = 1: 2 : x 0 = 0,841 und y 0 = 1,189.

Bild 1.1:

Papier-Endformate nach DIN EN ISO 216

Grundbegriffe

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Bei den Blattgrößen nach DIN ISO 5457 ist zwischen unbeschnittenem Blatt, beschnittener Zeichnung und Zeichenfläche zu unterscheiden (siehe Bild 1.2).

Bild 1.2:

Fertigblatt

Die Formate können sowohl in der Hoch- als auch in der Querlage verwendet werden. Das Schriftfeld wird stets in der rechten unteren Ecke angebracht. Kommt die Stückliste auch auf das Zeichenblatt, dann wird diese oberhalb des Schriftfeldes angebracht. Die Formate der Hauptreihe A zeigt Tabelle 1.1.

Tabelle 1.1: Formate der Hauptreihe A

1.3 Schriftfeld nach DIN EN ISO 7200 (Ersatz für DIN 6771-1) Eine technische Zeichnung erhält ein Schriftfeld mit Angaben zur Benennung des dargestellten Bauteils/Baugruppe, dem Maßstab, Bearbeiter, Änderungszustand, Zeichnungsnummer, usw. Die Zeichnung ist so zu falten, dass das Schriftfeld nach dem Falten auf die Größe DIN A4 sichtbar in der rechten unteren Ecke erscheint.

Grundbegriffe

Bild 1.3:

-3-

Schriftfeld nach DIN EN ISO 7200

1.4 Maßstäbe DIN EN ISO 5455 Der in der Zeichnung angewendete Maßstab (Tabelle 1.2) ist in das Schriftfeld einzutragen. Werden mehr als ein Maßstab benötigt, werden die Maßstäbe in die Nähe der Positionsnummern oder der Kennbuchstaben geschrieben, z. B. X 10:1, oder bei einem Schnitt, z. B. A-B 5:1.

Tabelle 1.2: Festgelegte Maßstäbe

Grundbegriffe

-4-

1.5 Linienarten nach DIN ISO 128 Die DIN ISO 128-20 enthält allgemein gültige Regeln für die Ausführung von Linien:

Bild 1.4:

Linienarten nach DIN ISO 128-24

Grundbegriffe

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Mit den Kennzahlen werden die Linienarten festgelegt, z. B. 01 für die Volllinie. Wird als Kennziffer eine 1 oder 2 hinzugefügt, so kann es sich um eine schmale Volllinie 01.1 oder eine breite Volllinie handeln. Beim Überdecken von Linien in technischen Zeichnungen gilt folgende Rangfolge: a) sichtbare Kanten und Umrisse (01.2)

(A)

b) verdeckte Kanten und Umrisse (02.1)

(F)

c) Schnittebene (04.2)

(J)

d) Mittellinie (04.1)

(G)

e) Schwerlinie (05.1)

(K)

f) Maßhilfslinie (01.1)

(B)

Bild 1.5:

Anwendungsbeispiele für Linienarten mit Kennzahlen nach DIN ISO 128-24

1.6 Schriftzeichen und Normschrift nach DIN EN ISO 3098-0 Überwiegend wird vertikale Normschrift bei automatischer Beschriftung, kursive Normschrift bei freihändiger Beschriftung angewandt.

Grundbegriffe

Bild 1.6:

Schriftzeichen und Normschrift nach DIN EN ISO 3098-0

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Grundbegriffe

1.7 Geometrische Grundkonstruktionen 1.7.1 Strecken, Winkel, Dreiecke und Kreise

1)

2)

3)

4)

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Grundbegriffe

6)

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Grundbegriffe

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Grundbegriffe 1.7.2 Regelmäßige Vielecke in einem gegebenen Kreis

1)

2)

3)

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Grundbegriffe

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1.7.3 Kreisanschlüsse durch Kreisbögen

1)

2)

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Grundbegriffe

3)

4)

5)

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Grundbegriffe

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1.8 Normzahlen nach DIN 323 Zur Vermeidung willkürlicher Abstufungen bei der Typisierung von Maschinen und Geräten in Bezug auf Baugrößen, Leistungen, Drehmomente, Drehzahlen, Drücke, Durchlauf- oder Fördermengen und auf sonstige physikalische Größen wurden mit DIN 323 Normzahlen festgelegt. Die Normzahlen NZ sind in einer geometrischen Reihe gestuft, wobei das Verhältnis eines Gliedes (einer Zahl) zum vorherigen Glied konstant bleibt. Dieses Verhältnis heißt Stufensprung q. Allgemein:

qr = r 10

Es sind vier Grundreihen genormt. Sie werden nach dem Erfinder der Normzahlen Renard mit dem Buchstaben R und der Stufenzahl r = 5, 10, 20 und 40 je Dezimalbereich gekennzeichnet: Grundreihe R5

mit Stufensprung q5 = 5 10 ≈ 1,60

Grundreihe R10

mit Stufensprung q10 = 10 10 ≈ 1,25

Grundreihe R20

mit Stufensprung q20 = 20 10 ≈ 1,12

Grundreihe R40

mit Stufensprung q40 = 40 10 ≈ 1,06

Der Stufensprung wird auf die 2. Stelle nach dem Komma gerundet. Dadurch entsteht bei Berechnungen mit Normzahlen ein Fehler von weniger als 2 % gegenüber der „genauen Berechnung“. Normzahlreihen dürfen auch abgeleitet werden, wenn z. B. ein bestimmter Anfangswert oder Stufensprung vorgegeben ist. Abgeleitete Reihen werden mit R r/p bezeichnet und enthält nur jedes p-te Glied einer Grundreihe. Der Stufensprung einer abgeleiteten Reihe ist:

qr / p = qrp

3 Beispiel: R 10/3 hat den Stufensprung q10 / 3 = q10 = 1,253 ≈ 2 . Damit ergibt sich

die Zahlenfolge (Verdoppelungsreihe) 1 2 4 8 16 32 usw.

Grundbegriffe

Tabelle 1.3: Normzahlen nach DIN 323

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Normgerechte Zeichnungserstellung

Bild 1.7:

- 15 -

Beispiel: Anwendung der Normzahlen bei Getriebebaureihen

2 Normgerechte Zeichnungserstellung 2.1 Anordnung der Ansichten

Bild 2.1:

Schriftzeichen und Normschrift nach DIN EN ISO 3098-0

Im angelsächsischen Raum werden die Seitenansichten im Vergleich zur DIN vertauscht. Die linke Seitenansicht steht links neben der Vorderansicht und nicht rechts, bzw. umgekehrt.

Normgerechte Zeichnungserstellung

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In Zusammenbauzeichnungen werden die Teile in Gebrauchslage dargestellt. In Einzelteilzeichnungen sind die Teile in beliebiger Achsenlage darstellbar. Es sollte hierbei jedoch die Fertigungslage bevorzugt werden. Dies entspricht z. B. bei Wellen, Achsen, Bolzen usw. der Einspannlage in der Drehmaschine. Als Vorderansicht ist unter Berücksichtigung der Gebrauchs- oder Fertigungslage die Ansicht zu wählen, die an Form und Abmessung des Gegenstandes möglichst viele Informationen liefert. Sind die normalen Ansichten zur eindeutigen Darstellung des Teiles nicht ausreichend, so sind entsprechende Schnittdarstellungen zu zeichnen.

2.2 Maßeintragungen

Bild 2.3: Längenmaße

Bild 2.2: Blechbemaßung

Bild 2.4: Winkelmaße

Bemaßungsregeln: - Unsichtbare Kanten (Strichlinie) werden nicht bemaßt. - Bei gleichdicken Teilen (Blechen) kann die Dicke des Teiles auch allgemein durch t = Dicke angegeben werden.

Normgerechte Zeichnungserstellung

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- Die erste Maßlinie ist ca. 10 mm von der Körperkante entfernt, die weiteren Maßlinien untereinander im Abstand von ca. 7 mm. - Anstatt der Maßpfeile sind auch Punkte, Schrägstriche oder Kreise zulässig. - 1. Grundregel (Bild 2.3): Die Lesbarkeit der Maßzahlen muss von unten und von rechts gegeben sein. - 2. Grundregel (Bild 2.4): Die „Füße“ müssen immer nach unten zeigen, d. h. eine Maßzahl darf nicht auf dem Kopf stehen

2.3 Radiusbemaßung, Durchmesserbemaßung, Kugelbemaßung

Bild 2.5: Radiusbemaßung Bemaßungsregel: - Den Maßzahlen für Radien ist immer ein R voranzustellen. - Der Radiusmittelpunkt ist nur dann zu bemaßen, wenn er aus fertigungstechnischen oder funktionellen Gründen benötigt wird.

Bild 2.6: Durchmesserbemaßung

Bild 2.7: Kugelkopf

Normgerechte Zeichnungserstellung

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Bemaßungsregel: - Den Maßzahlen für Durchmesser ist immer ein ∅ voranzustellen (Bild 2.6). - Den Maßzahlen für die Kugelbemaßung ist ein S (sphärisch) voranzustellen, gefolgt von einem ∅ oder R Zeichen (Bild 2.7).

2.4 Schnittdarstellung Zur Verdeutlichung verdeckter Kanten sind Schnittdarstellungen anzufertigen. In einer Schnittdarstellung werden keine verdeckten Kanten gezeichnet.

2.4.1 Schnittarten

a) längs

b) quer

Bild 2.8: Vollschnitte

Bild 2.9: Halbschnitte: ein Viertel wird herausgeschnitten

Normgerechte Zeichnungserstellung

Bild 2.10:

Schnittkenn-

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Bild 2.11:

zeichnung

geknickter

Bild 2.12:

Schnittverlauf

Teilschnitt (Ausbruch)

Ist der Verlauf des Schnittes nicht mittig, so ist dessen Verlauf besonders zu kennzeichnen (Bild 2.10 und Bild 2.11). Im Teilschnitt wird ein Bereich eines Werkstückes heraus gebrochen. Die Abgrenzung erfolgt durch eine Freihandlinie (Zickzacklinie, Bild 2.12).

a) L-Profile Bild 2.13:

b) Welle mit Passfedernut Profilschnitt

Der Umriss des Profils wird im Profilschnitt (Bild 2.13) mit dünner Linie in die Ansicht gedreht und schraffiert.

Bild 2.14:

Normteile und Verrippungen

Vollquerschnitte, Normteile Verrippungen werden nicht geschnitten dargestellt.

Normgerechte Zeichnungserstellung

Bild 2.15:

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Profilschnitte an Wellen

Das Bild 2.15 zeigt eine abweichende Anordnung von symmetrischen Profilschnitten, d. h. Schnittdarstellung nicht in Richtung des Pfeils sondern unterhalb.

Bild 2.16:

Klappung

Bild 2.17:

Rundungen

Darstellungsregeln: - Schnitte können zur Vermeidung schiefer Projektionen um schrägliegende Kanten geklappt werden (Bild 2.16). - Körperkanten, die wegen Rundungen nicht vorhanden sind, können durch „Lichtkanten“ (schmale Volllinie) angedeutet werden (Bild 2.17).

2.4.2 Schraffuren Beim Zusammentreffen mehrerer Schnittflächen sind die Schraffurlinien entgegengesetzt und mit geändertem Schraffurabstand zu zeichnen (Bild 2.18).

Normgerechte Zeichnungserstellung

Bild 2.18:

Zusammentreffen ge

- 21 -

Bild 2.19:

Schnitte kleiner Flächen

schnittener Flächen Schmale, kleine Schnittflächen werden voll geschwärzt gezeichnet (Bild 2.19).

Bild 2.20:

Schraffurarten

Unterschiedliche Werkstoffe können durch spezielle Schraffurmuster verdeutlicht werden.

2.5 Schrägen 2.5.1 Neigung

Bild 2.21:

Neigung

Normgerechte Zeichnungserstellung Die Neigung wird als Verhältnis (oder in Prozent) angegeben, z. B. Neigung = 1/100.

2.5.2 Verjüngung

Bild 2.22:

Verjüngung

Verjüngung =

a−b l

2.5.3 Kegelbemaßung

Bild 2.23:

(Außen-) Kegeldarstellung

Kegelverjüngung: C = Einstellwinkel: tan

D −d , L

α D− d C = = 2 2 ⋅L 2

Kegelbemaßung: - das Kegelverhältnis C - Durchmesser D - Durchmesser d - Länge L - Einstellwinkel α/2

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Normgerechte Zeichnungserstellung

Bild 2.24:

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Innenkegeldarstellung

Tabelle 2.1: Kegel nach DIN 254 Als Werkzeugkegel für Schäfte und Hülsen werden Morsekegel 0, 1, 2, 3, 4, 5 und 6 sowie metrische Kegel 4, 6 und 80…200 angewendet ().

Normgerechte Zeichnungserstellung

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Tabelle 2.2: Morsekegel und metrische Kegel nach DIN 228-1 und -2

2.6 Gewindedarstellung Außen- und Innengewinde werden in technischen Zeichnungen vereinfacht dargestellt (Bild 2.25).

Normgerechte Zeichnungserstellung

Bild 2.25:

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Gewindedarstellung

Normteile werden nicht geschnitten dargestellt. Zur Vereinfachung werden die Fasenkanten nicht gezeichnet (Bild 2.26).

Bild 2.26:

Schraubenverbindung: a) mit Fasen, b) vereinfachte Darstellung

Bei Schnittdarstellungen von Verschraubungen sind die Teile mit Außengewinde vollständig zu zeichnen. Bei Innengewinde der Außenteile wird nur der nicht verdeckte Teil gezeichnet (Bild 2.27).

Normgerechte Zeichnungserstellung

Bild 2.27:

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Stiftschraube DIN 938 und Rohrverschraubung

Tabelle 2.3: abgekürzte Gewindebezeichnungen Freistiche, Gewindeausläufe und Zentrierbohrungen sind genormt. Sie können als Einzelheit vollständig oder als Kurzzeichen vereinfacht dargestellt und bemaßt werden.

Normgerechte Zeichnungserstellung

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2.7 Oberflächenbehandlungen Bei Werkstücken mit Oberflächenbehandlung wird der geforderte Endzustand der Werkstücke in der Zeichnung angegeben. Bei Beschichtungen dürfen die Maße vor und nach der Behandlung gleichzeitig dargestellt werden.

Härteprüfverfahren: HB

= Brinellhärte

HV

= Vickershärte

HRC = Rockwellhärte (Kegel) HRB = Rockwellhärte (Kugel) Bild 2.28:

Beispiele für Härteangaben in Zeichnungen

Normgerechte Zeichnungserstellung

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2.8 Oberflächen 2.8.1 Rauheit und Welligkeit von Oberflächen Unter Rauheit versteht man regelmäßig oder unregelmäßig auftretende kurzwellige Gestaltabweichungen. Bei spanender Bearbeitung entsteht die Rauheit durch Einwirkung der Werkzeugschneide, bei spanlosen Herstellungsprozessen dagegen ist die Rauheit meist durch die Kristallstruktur des Werkstoffes oder durch chemische und physikalische Einwirkungen bestimmt. Die Oberflächenrauheit und deren Kenngrößen sind in DIN ISO 4287 definiert.

Bild 2.29:

Oberflächenschnitt

Nach Bild 2.29 lassen sich folgende Oberflächenprofile definieren: - Geometrisches Profil:

Profil des geometrisch vollkommen gedachten Körpers.

- Istprofil:

Profil der messtechnisch erfassten Oberfläche.

- Linie der Profilerhebung:

Parallele zum geometrischen Profil. Diese berührt das Istprofil im höchsten Punkt H.

- Arithmetische Profilmittellinie:

Parallele zum geometrischen Profil so gelegt, dass die Summe der darüber liegenden werkstofferfüllten Flächen gleich der Summe der darunter liegenden werkstofffreien Flächen ist: ∑A oi = ∑A ui .

- Linie der Profilvertiefungen:

Parallele zum geometrischen Profil. Diese berührt das Istprofil im tiefsten Punkt T.

In Bild 2.30 sind die wichtigsten Oberflächenmessgrößen zusammengefasst.

Normgerechte Zeichnungserstellung

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Oberflächenmessgrößen

Bild 2.30:

Bei spanend bearbeiteten Oberflächen gelten folgende Zusammenhänge: ,

Ra ≈ 0,1 ⋅ R1z15

Rmax ≈ R z

Ra ≈ 0,5 ⋅ R p

In technischen Zeichnungen wird die Oberflächenbeschaffenheit durch Symbole und zusätzlichen Angaben gekennzeichnet (Tabelle 2.4).

Tabelle 2.4: Angaben zur Oberflächenbeschaffenheit Werden aus besonderen Gründen Oberflächenangaben erforderlich, dann werden

diese

am rechten

(Tabelle 2.5).

Schenkel

des betreffenden

Symbols angegeben