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Prozessorientierte Statistische Tolerierung im Maschinen- und Fahrzeugbau

Mathematische Grundlagen – Toleranzverknüpfungen – Prozesskontrolle – Maßkettenrechnung – Praktische Anwendungen Studienausgabe

von Klein, Bernd Fach: Technik/ Ingenieurwesen;

Jede industrielle Herstellung technischer Produkte ist mit Schwankungen behaftet, welche Abweichungen von den Sollmaßen verursachen. Diese Abweichungen dürfen aber nicht die Produktqualität beeinflussen, weshalb alle Maß- und Geometrietoleranzen funktions- und herstellgerecht gewählt werden müssen. Hierbei gilt die Leitregel: "Toleranzen so eng wie nötig und so weit wie möglich", da die Größe von Toleranzfeldern etwa quadratisch in die Fertigungskosten eingeht.
In dem Buch wird eine neue Methodik zur Ermittlung sinnvoller Toleranzen entwickelt. Diese Methodik beruht auf statistischen Gesetzmäßigkeiten und kann unterschiedliche Prozessbedingungen simulieren. Ziel ist es, mit großen Fertigungstoleranzen unter Beibehaltung der notwendigen Funktionstoleranzen zu einer wirtschaftlicheren Herstellung und Montage zu kommen.
Die vorliegende Neuauflage berücksichtigt dabei die neue Technologie-, Maß- und Geometrietoleranznormung nach dem ISO/GPS-System.
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Details
ISBN 9783838551647
UTB-Titelnummer E5164
Auflagennr. 5. Aufl.
Erscheinungsjahr 2017
Erscheinungsdatum 30.06.2017
Einband Nein
Formate UTB e-Only
Originalverlag UVK
Umfang 227 S.
Inhalt
1 Einleitung
2 Umfeld der Statistischen Tolerierung
2.1 Toleranzgerechte Konstruktion
2.2 Toleranzgerechte Fertigung
2.3 Toleranzgerechte Qualitätssicherung
3 Berechnung von Maßketten
3.1 Grundbegriffe der Tolerierung
3.2 Beschreibung der Maßtoleranzzone
3.3 Entstehung von Maßketten
3.4 Bedeutung des Schließmaßes und der Schließmaßtoleranz
3.5 Arithmetische Berechnung von Toleranzketten
4 Grundlagen der Statistischen Tolerierung
4.1 Mathematische Grundlagen
4.1.1 Allgemeine Statistik
4.1.2 Ermittlung von Verteilungen
4.1.3 Großserienverteilung
4.1.3.1 Allgemeine Beschreibung von stetigen Verteilungen
4.1.3.2 Beschreibung der Gauß´schen Normalverteilung
4.1.4 Zusammenhang zwischen Standardabweichung und Toleranz
4.2 Verknüpfung mehrerer Maße
4.2.1 Maßketten
4.2.2 Mittelwertsatz
4.2.3 Abweichungsfortpflanzungsgesetz
4.2.4 Anwendung des Abweichungsfortpflanzungsgesetzes und des Mittelwertsatzes 27 4.2.4.1 Behandlung linearer Maßketten
4.2.4.2 Behandlung ebener Maßketten
4.2.4.3 Elektrische Schaltung als Maßkette
4.2.5 Zentraler Grenzwertsatz
4.2.5.1 Nachweis des zentralen Grenzwertsatzes
4.2.5.2 Beispiel für die Verknüpfung mehrerer Maße
4.3 Die Faltung
5 Analyse von Grundproblemen bei der Maßketten-Verknüpfung
5.1 Symbolische Montage von rechteckig verteilten Sollmaßen
5.1.1 Tolerierungsparameter
5.1.2 Tabellarische Ergebnisübersicht
5.1.3 Toleranzanalyse
5.2 Symbolische Montage von dreieckig verteilten Sollmaßen
5.2.1 Tolerierungsparameter
5.2.2 Tabellarische Ergebnisübersicht
5.2.3 Toleranzanalyse
5.3 Symbolische Montage von normal- und dreieckig verteilten Sollmaßen
5.3.1 Tolerierungsparameter
5.3.2 Tabellarische Ergebnisübersicht
5.3.3 Toleranzanalyse
5.4 Symbolische Montage von normalverteilten Sollmaßen
5.4.1 Tolerierungsparameter
5.4.2 Tabellarische Ergebnisübersicht
5.4.3 Toleranzanalyse
5.5 Symbolische Montage von normalverteilten Sollmaßen
5.5.1 Tolerierungsparameter
5.5.2 Tabellarische Ergebnisübersicht
5.5.3 Toleranzanalyse
5.5.4 Sensitivitätsanalyse
5.6 Symbolische Montage normalverteilter Sollmaße mit Spiel
5.6.1 Tolerierungsparameter
5.6.2 Tabellarische Ergebnisübersicht
5.6.3 Toleranzanalyse
5.7 Symbolische Montage zweier Sollmaße mit Form- und Lagetoleranz
5.7.1 Tolerierungsparameter
5.7.2 Tabellarische Ergebnisübersicht
5.7.3 Toleranzanalyse
5.7.4 Form- und Lagetoleranzen
5.8 Sollmaßabstimmung für eine Baugruppenfunktionalität
5.8.1 Tolerierungsparameter
5.8.2 Toleranzanalyse
5.9 Übergreifendes Beispiel zur Toleranzanalyse
5.9.1 Montagesituation
5.9.2 Aufstellung des Maßplans
5.9.3 Arithmetische Tolerierung
5.9.4 Statistische Tolerierung
5.9.5 Montagesimulation
6 Toleranzsynthese
7 Robust Design
7.1 Praktische Bedeutung
7.2 Herkömmliche Toleranzphilosophie
7.3 Japanische Toleranzphilosophie
7.4 Beispiel zur Quantifizierung des Qualitätsverlustes
7.4.1 Definitionen zum Toleranzdesign
7.4.2 Ermittlung einer wirtschaftlichen Toleranz
7.4.3 Bewertung des tatsächlichen Qualitätsverlustes
7.4.4 Problematik der Herstellungstoleranzen
7.5 Praktischer Ansatz
8 Überwachung eines Produktionsprozesses
8.1 Fähigkeitsnachweise
8.2 Die Qualitätsregelkarte (QRK)
9 Statistische Prozesslenkung
9.1 Prozessgüte und Prozessfähigkeit
9.2 Prozessgüte
9.3 Prozessfähigkeitsindizes
9.3.1 Relative Prozessstreubreite
9.3.2 Prozessfähigkeit
9.3.3 Prozessfähigkeitsindex
9.3.4 Bewertung der Prozessfähigkeit
9.3.5 Prozessbeurteilung
9.3.6 Maschinenfähigkeitsindizes
9.3.7 Messmittelfähigkeit
10 Simulationder Montage einer Baugruppebeigleichverteilten Fertigungstoleranzen
10.1 Arithmetische Berechnung
10.2 Statistische Berechnung
10.3 Simulation
10.4 Bauteilpool
11 Toleranzrechnung an linearen Systemen
11.1 Analyse einer Presspassung
11.1.1 Zeichnerische Darstellung
11.1.2 Tolerierungsparameter
11.1.3 Tabellarische Ergebnisübersicht
11.1.4 Berechnungen
11.2 Analyse einer Spielpassung
11.2.1 Zeichnerische Darstellung
11.2.2 Konstruktionsparameter
11.2.3 Tabellarische Kurzübersicht
11.2.4 Berechnungen
11.3 Analyse eines Türfeststellers
11.3.1 Zeichnerische Darstellung
11.3.2 Maßgrößen aller Einzelteile
11.3.3 Vektorieller Maßplan
11.3.4 Tabellarische Kurzübersicht
11.3.5 Berechnungen
11.4 Analyse einer Laufrolle
11.4.1 Zeichnerische Darstellung
11.4.2 Parameter
11.4.3 Maßplan
11.4.4 Betrachtung der Form- und Lagetoleranzen der Baugruppe
11.4.5 Tabellarische Kurzübersicht
11.4.6 Berechnungen
11.5 Toleranzkennzeichnung nach alter DIN 7186
12 Toleranzrechnung an nichtlinearen Systemen
12.1 Anwendungsumfeld
12.2 Vorgehen
12.3 Volumentolerierung
12.4 Bestimmung eines Lochabstandes
12.5 Schaltung von Ohm´schen Widerständen
12.6 Schubkurbelgetriebe
12.7 Reibschlussverbindung
13 Toleranzen und Passungen in der Kunststofftechnik
13.1 Einflussfaktoren auf Maßungenauigkeiten in der Kunststofftechnik
13.1.1 Fertigungsbedingte Maßabweichungen
13.1.2 Anwendungsbedingte Maßabweichungen
13.2 Ursachen für die Maßabweichungen
13.3 Einflussfaktoren auf Werkzeug- und Formteilma
13.4 Verarbeitungsschwindung
13.5 Beispiel zur Tolerierung von Kunststoffteilen
13.5.1 Verteilungsgesetzmäßigkeit
13.5.2 Auswertung
13.5.2.1 Ermittlung des Maßverhaltens
13.5.2.2 Ermittlung der Schwindungsverteilung
14 Rechnerunterstützte Toleranzsimulation
15 Voraussetzung für die Statistische Tolerierung
A Anhang
B Glossar
C Fallbeispiele zur Statistischen Tolerierung
D Einige Softwareprogramme zur Tolerierung
E Literatur
Stichwortverzeichnis
Autoreninfo

Klein, Bernd

Univ.-Prof. em. Dr.-Ing. Bernd Klein war 28 Jahre lang Leiter des Fachgebietes für Leichtbau-Konstruktion an der Universität Kassel. Seine Arbeitsgebiete waren Konstruktiver Leichtbau, FEM, Konstruktionsmethodik und Betriebsfestigkeit. Er verfügt über zwölf Jahre Erfahrung im Maschinen- und Fahrzeugbau und ist seit 32 Jahren in der beruflichen Weiterbildung engagiert. Über fünfzehn Jahre leitete er den Arbeitskreis E&K beim VDI und war sieben Jahre Vorsitzender des VDI-Nordhessen.

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