Fachschule für Technik schriftliche Prüfung Sondershäuser Landstraße 39 99974 Mühlhausen Kon/FT copyright: Grywatsch 12. April 2015 Konstruktion Aufgabe I Konstruktionssystematik / Anforderungsliste Informationen Für den Antrieb einer Förderanlage wurden ein Elektromotor und ein im Stillstand schaltbares Getriebe ausgewählt und entwickelt. Die konstruktive Lösung wurde dimensioniert und anschließend umgesetzt. Durch Veränderung der Produktion, speziell der Variabilität und Losgrößen pro Auftrag, musste ein neues Konzept entwickelt werden, da durch Schaltbarkeit im Stillstand die komplette Anlage außer Betrieb genommen werden musste. Das neue Konzept sieht vor die Schaltbarkeit des Getriebes im Betrieb zu realisieren, wozu eine Kupplung auf der Zwischenwelle vorgesehen werden soll. Sie erhalten den konstruktiven Auftrag das vorhandene Getriebe durch eine im Betrieb schaltbare Kupplung zu ergänzen. Als Basis für Ihre konstruktive Lösung erhalten Sie eine Skizze (siehe beiliegende Skizze) mit der schematischen Darstellung des Getriebes und der Angabe der vorhandenen Daten. Die Konstruktionssystematik nach VDI 2222 sieht die Analyse der Aufgabenstellung als grundlegenden ersten Schritt vor, in dessen Folge eine Anforderungsliste entstehen soll. Aufgabe 1. Wozu dient eine Anforderungsliste? 2. Welche Informationen sollten enthalten sein? 3. Wie sollten die Anforderungen benannt sein? 4. Erstellen Sie für die Aufgabenstellung eine Anforderungsliste mit den wichtigen Daten für die Konzeption der Kupplung, nutzen Sie hierfür die beigefügte vereinfachte Anforderungsliste!
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Aufgabe I Konstruktionssystematik / Anforderungsliste · 2. Erstellen Sie eine Berechnungsskizze zur Errechnung der notwendigen Spannkraft und ermitteln Sie diese in Abhängigkeit
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Fachschule für Technik schriftliche Prüfung Sondershäuser Landstraße 39
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Aufgabe I
Konstruktionssystematik / Anforderungsliste
Informationen Für den Antrieb einer Förderanlage wurden ein Elektromotor und ein im Stillstand schaltbares Getriebe ausgewählt und entwickelt. Die konstruktive Lösung wurde dimensioniert und anschließend umgesetzt. Durch Veränderung der Produktion, speziell der Variabilität und Losgrößen pro Auftrag, musste ein neues Konzept entwickelt werden, da durch Schaltbarkeit im Stillstand die komplette Anlage außer Betrieb genommen werden musste. Das neue Konzept sieht vor die Schaltbarkeit des Getriebes im Betrieb zu realisieren, wozu eine Kupplung auf der Zwischenwelle vorgesehen werden soll. Sie erhalten den konstruktiven Auftrag das vorhandene Getriebe durch eine im Betrieb schaltbare Kupplung zu ergänzen. Als Basis für Ihre konstruktive Lösung erhalten Sie eine Skizze (siehe beiliegende Skizze) mit der schematischen Darstellung des Getriebes und der Angabe der vorhandenen Daten. Die Konstruktionssystematik nach VDI 2222 sieht die Analyse der Aufgabenstellung als grundlegenden ersten Schritt vor, in dessen Folge eine Anforderungsliste entstehen soll. Aufgabe
1. Wozu dient eine Anforderungsliste?
2. Welche Informationen sollten enthalten sein? 3. Wie sollten die Anforderungen benannt sein? 4. Erstellen Sie für die Aufgabenstellung eine Anforderungsliste mit den wichtigen Daten für
die Konzeption der Kupplung, nutzen Sie hierfür die beigefügte vereinfachte Anforderungsliste!
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Skizze:
Anforderungsliste
Anforderungsliste
J/N = Forderung
F = tolerierte Forderung
W = Wunsch
Auftrag Prüfung Konstruktion
Bearbeiter:
Klasse:
Aufgabe I: Konstruktionssystematik Datum:
Anforderungen
Nr. Bezeichnung/Anforderung
Ein
hei
t
Verantwortung
J/N Werte
Daten
F Erläuterung
Änderung
W
Unterschriften Blatt …
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Aufgabe II
Toleranzuntersuchung / Festlegung von Toleranzen
Informationen Beiliegende Konstruktionsunterlagen (Zusammenbauzeichnung Lagerung, Einzelteilzeich-nungen) sind das Ergebnis der konstruktiven Gestaltung einer Lagerstelle. Die Lagerung ist mit Radialrillenkugellager (DIN 625-1) als Festlager ausgeführt. Das Lager läuft in Öl, wel-ches durch eine entsprechende Schmierstelle (in den Darstellungen nicht erkennbar) in re-gelmäßigen Abständen erneuert wird. Die Abdichtung wird durch Spaltdichtung (Deckel rechts) und durch eine Labyrinthdichtung (Deckel links) realisiert. Die konstruktive Gestaltung erfolgte mit Hilfe des CAD-Systems SolidWorks und basiert auf idealen Nennmaßen, eine Festlegung bzw. Untersuchung hinsichtlich notwendiger Ferti-gungstoleranzen ist bisher nicht erfolgt. Sie erhalten den Auftrag die vorhandenen Unterla-gen hinsichtlich der Toleranzangaben zu prüfen und zu überarbeiten. Aufgabe
1. Wozu sind Toleranzen notwendig?
2. Was ist nach Möglichkeit bei der Toleranzangabe zu beachten? 3. Untersuchen Sie dargestellte konstruktive Lösung (Maßangaben) hinsichtlich der Funkti-
onssicherheit der Festlagerung. Setzen Sie die notwendigen Maße der Bauteile in Bezie-hung und legen Sie erforderliche Toleranzangaben fest! Sollten Änderungen der Nenn-maße notwendig sein können diese durchgeführt werden!
Hinweis: Nutzen Sie die Gesetzmäßigkeiten der Toleranzlehre in dem Sie die Haupt-sätze der Toleranzlehre anwenden!
Achtung: Für die übrigen Maße müssen keine Toleranzangaben gemacht werden!
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Aufgabe III
Vorrichtungsbau / Gestaltung von Bauelementen
Teil 1 Informationen Für die Lagerung einer Welle (hydrostatisches Gleitlagerung) wird eine Lagerbuchse (beilie-gende Zeichnung Kon_Prfg_III/1 - Lagerbuchse) aus Automatenmessing verwendet. Die Schmierung wird über Schmierkanäle im Lagergehäuse und die in der Buchse befindlichen Bohrungen realisiert. Die Lagerbuchsen werden auf einem Drehautomaten von Stange gefertigt anschließend ent-gratet und in einem abschließenden Arbeitsgang mit den Bohrungen (Spiralbohrer in Stän-derbohrmaschine) versehen. Das Auftragsvolumen beträgt 10.000 Stk weshalb die Erstel-lung einer Bohrvorrichtung vorgesehen ist. Die Recherche nach vorhandenen Lösungen ergab, dass es eine ähnliche Bohrvorrichtung vorhanden ist (1000 Konstruktionsbeispiele für die Praxis, Seite 33, Hanser-Verlag – siehe Skizze), welche in den notwendigen Abmessungen erstellt werden soll.
Quelle: Krahn, Eh, Lauterbach; 1000 Konstruktionsbeispiele für die Praxis, Hanser-Verlag
Sie erhalten die Aufgabe die notwendigen Spannelemente (Spannschraube, Kreuzgriff) zu dimensionieren und nach Katalog auszuwählen.
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Aufgabe
1. Warum ist die Erstellung einer Bohrvorrichtung für dieses Auftragsvolumen sinnvoll? 2. Erstellen Sie eine Berechnungsskizze zur Errechnung der notwendigen Spannkraft und
ermitteln Sie diese in Abhängigkeit des eingeleiteten Schnittmomentes (MC=3871 Nmm)! Dimensionieren Sie die Spannelemente (Spannschraube, Kreuzgriff)! Wählen Sie die Bauelemente nach den vorliegenden Katalogauszügen aus!
3. Weisen Sie die Funktionssicherheit für die Bohrvorrichtung mit denen von Ihnen ausge-
wählten Bauelementen nach!
Hinweis: Die Standsicherheit muss nicht nachgewiesen werden! Eine Toleranzuntersuchung (Position der Bohrbuchsen) muss nicht durchge-führt werden!
Teil 2 (nur für Schwerpunkt Konstruktion) Informationen Die Zeichnung (Kon_Prfg_III/2 - Rasthebel) zeigt die konstruktive Lösung für einen Rasthe-bel. Durch diesen sollen verschiedene Positionen arretiert werden, wozu in die Bohrungen mit Winkellage 20° Zylinderstifte in der entsprechenden Position gesteckt werden.
Der Rasthebel wird als Gussteil angeliefert und anschließend nach Zeichnung spanend fertig bearbeitet. Als letzter Arbeitsgang erfolgt die Schlitzung (3 mm) um durch Verschraubung eine Klemmwirkung realisieren zu können. Die Schlitzung wird mit einem Sägeblatt einge-bracht.
Sie erhalten die Aufgabe für den Arbeitsgang sägen der Schlitzung 3 mm eine Vorrichtung zu konstruieren in der die bearbeiteten Bauteile aufgenommen werden können. Die Vorrich-tung soll auf dem Maschinentisch der Säge befestigt werden.
Aufgabe
4. Welche Aufgaben muss eine Vorrichtung erfüllen? 5. Konstruieren Sie eine Spannvorrichtung für den Rasthebel (Bearbeitungsgang Sägen)
und stellen Sie diese in der Qualität des verbesserten Bauprinzips dar inklusive Benen-nung der Bauelemente!
Hinweis: Es müssen keine Berechnungen zum Nachweis der Funktionssicherheit aus-
geführt werden! Es müssen keine Varianten konstruiert und diskutiert werden!
12
3 4
5
67
Bohrvorrichtung aus demVollen mit Spann- undVerschlusselementen
Seite 712 | 2.2 Schrauben und Muttern, Scheiben, Anschlagelemente
1
d1 d2 H12 d3 e ≈ h1 h2 Gewindestift DIN 6332
12 4,6 10 2,2 7 2,5 M 616 6,1 12 3 9 4 M 820 8,1 15 3,6 11 5 M 10 / M 1225 8,1 18 4,5 13 6 M 10 / M 1232 12,1 22 5,3 15 7 M 1640 15,6 28 5,6 16 9 M 20
Druckstücke DIN 6311 werden in Verbindung mit Schrauben mit Druck-zapfen (Gewindestifte DIN 6332, Knebelschrauben DIN 6304, DIN 6306) verwendet. Sie passen sich an unebene oder nicht parallele Flächen an und Verhindern eine Übertragung der Drehbewegung der Schraube auf das Werkstück.
siehe auch...•GewindestifteDIN6332→Seite710
•KnebelschraubenDIN6304/DIN6306→Seite310/311
Montagehinweis
Das Druckstück ist so zu halten, dass der Sprengring im Einstich liegt und mit der offenen Seite nach unten zeigt. Der Bolzen wird zur offenen Seite des Sprengringes so weit wie möglich geneigt und eingedrückt.
Hinweis
DIN 6311 DruckstückeAuszug
1 d1
2 Form
Bestellbeispiel1 2
DIN 6311-40-S
2 Form
S mit Sprengring
•Stahl einsatzgehärtet
•Sprengring Federstahldraht
•ISO-Passungen→Seite1263
•RoHS-konform
Ausführung
<K
ap
2.2
>
Seite 710 | 2.2 Schrauben und Muttern, Scheiben, Anschlagelemente
Der Druckzapfen der Gewindestifte DIN 6332 ist so ausgebildet, dass er sowohl direkt als auch in Verbindung mit einem Druckstück zum Spannen verwendet werden kann.
Der Zapfendurchmesser der Gewindestifte ist kleiner als der Kerndurch-messer der Gewinde, sodass sie sich auch zapfenseitig einschrauben lassen.
Durch den Spreng- bzw. Haltering des Druckstückes wird eine sehr einfache, lösbare Verbindung zwischen Gewindestift und Druckstück erzielt.
siehe auch...Druckstücke DIN 6311 → Seite 712•
Druckstücke GN 6311.1 → Seite 713•
Gewindestifte GN 913.2 (mit gehärtetem Kugelzapfen) → Seite 640•
Hinweis
DIN 6332 GewindestifteAuszug mit Druckzapfen
1 d1
2 Länge l
3 Form
Bestellbeispiel1 2 3
DIN 6332-M12-60-SK
3 Form
SK mit Innensechskant, Zapfen gehärtet
SKN mit Innensechskant, ungehärtet
Stahl•Festigkeitsklasse 5.8 -brüniert -
Form SK •Druckzapfen gehärtet
ISO-Passungen → Seite 1263•
RoHS-konform•
Ausführung
Grywatsch
Hervorheben
Seite 51|Neuheiten - 1.7 Sterngriffe, Flügelschrauben, Rändelschrauben
Spanbarkeit mittel sehr gut mittel schlechtSchmiedbarkeit gut schlecht – gutSchweißeignung ausgezeichnet schlecht gut gutBesondere Eigenschaften
antimagnetisches Gefüge geignet für Tieftempera turen verwendbar bis 700° C
antimagnetisches Gefüge
antimagnetisches, austenitisches Gefüge
austenitisches Gefüge
Korrosions- beständigkeit
gut
korrosionsbeständig in natürlicher Umgebung: Wasser, ländliche und städtische Atmo-sphäre ohne bedeu-tende Chlorid- oder Säurekonzentrationen, in den Bereichen für Nahrungsmittel und im landwirtschaftlichen Nahrungsmittelbereich
mittel
durch den Schwefel-gehalt Vorbehalte in säure- und chlorid-haltiger Umgebung
gut
korrosionsbeständig, Werkstoff ist weit-gehend vergleichbar mit 1.4301
gut
korrosionsbeständig in natürlicher Umgebung: Wasser, ländliche,städtische und industrielle Atmosphäre
Federn für Tempe-raturen bis 300 °C Werkzeuge (Messer) Bleche für Fahrzeubau Chemische- und Nahrungsmittel-Industrie
Die angegebenen Eigenschaften sind nur als Richtwerte aufzufassen. Eine Gewähr wird nicht übernommen. Die genauen Einsatz- bedingungen sind jeweils zu berücksichtigen.
Grywatsch
Hervorheben
|Technischer Anhang Seite 1275
Werkstoffeigenschaften von nichtrostenden Edelstählen
Werkstoff-Nr. 1.4404 Sintermaterial 1.4542 1.4567AiSi Standard 316 LHC 630 304 CuDiN / EN-Nummer (Sint C40) EN 10088-3 EN 10088-1; -3 Kurzname X 2 CrNiMo 17-12-2 – X 3 CrNiCu 18-9-4legierungs-Bestandteile %
C ≤ 0,08 % Si ≤ 0,9 % Mn ≤ 0,1 % Mo 2,0 … 4,0 Cr 16,0 … 19,0 Ni 10,0 … 14,0 %
C ≤ 0,06 % Si ≤ 0,6 % Mn ≤ 1,0 % P ≤ 0,03 % S ≤ 0,025 % Cr 15,0 … 16,5 % Mo ≤ 0,5 % Ni 4,0 … 5,0 %
C ≤ 0,04 % Si ≤ 1,0 % Mn ≤ 2,0 % P ≤ 0,045 % S ≤ 0,03 % Cr 17,0 … 19,0 % Ni 8,5 … 10,5 %
antimagnetisches Gefüge geeignet für Tieftemperaturen
Korrosions- beständigkeit
mittel
durch die größere Porosität von Sintermetall ist die Kor-rosionsbeständigkeit generell geringer als bei rostfreien Stählen. Vorbehalte insbesondere bei säure- und salzhaltiger Umgebung
gut
Korrosions- beständigkeit mit 1.4301 vergleichbar. Unempfindlich gegen inter-kristalline Korrosion
sehr gut
korrosionsbeständig in na-türlicher Umgebung: Wasser, ländliche und städtische At-mosphäre ohne bedeutende Säurekonzentrationen, in den Bereichen für Nahrungsmittel und im landwirtschaftlichen Nahrungs-mittelbereich
Hauptanwendungs- gebiete
Farben-, Öl-, Seifen- und Textil-Industrie, Elektronik Dekorative Zwecke (Kücheneinrichtungen)
Lebensmittelindustrie Landwirtschaft Chemische Industrie Maschinenbau Schifffahrt Elektronik Dekorative Zwecke (Kücheneinrichtung)
Die angegebenen Eigenschaften sind nur als Richtwerte aufzufassen. Eine Gewähr wird nicht übernommen. Die genauen Einsatz- bedingungen sind jeweils zu berücksichtigen.
Grywatsch
Hervorheben
Seite 367|1.7 Sterngriffe, Flügelschrauben, Rändelschrauben
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
1.1
1 2
d1 d2 d3 h1 h2 ≈ h3 t min.
32 M 6 12 20 10 9 1240 M 8 14 25 13 10 1450 M 10 18 32 20 12 1863 M 12 20 40 25 14 22
Kreuzgriffe GN 6335.2 mit vorstehender Edelstahl-Buchse (Grundmaße wie DIN 6335) weisen folgende Vorteile auf:
Die Auflagefläche steht genau senkrecht zur Bohrung und ist mit vollem Durchmesser aus Edelstahl. Die vorstehende Edelstahl-Buchse erlaubt eine einwandfreie Querstiftverbindung.
Hinweis
GN 6335.2 Kreuzgriffemit vorstehender Edelstahl-Buchse
1 d1
2 d2
3 Form4 Werkstoff
Bestellbeispiel
1 2 3 4
GN 6335.2-32-M6-E-NI
3 Form
E mit Gewinde-Sackloch
Kunststoff •Thermoplast (Polyamid PA)
schlagfest -schwarz, matt -
Buchse •Edelstahl NI nichtrostend, 1.4305
Edelstahl-Eigenschaften → Seite 1274•
Kunststoff-Eigenschaften → Seite 1271•
RoHS-konform•
Ausführung 4
Grywatsch
Hervorheben
<K
ap1
.7>
Seite 368 | 1.7 Sterngriffe, Flügelschrauben, Rändelschrauben
Wenn an der Auflagefläche des Kreuzgriffes gespannt werden soll, sind die Formen TE und SG vorzuziehen.
Hinweis
GN 6335.4 Kreuzgriffschraubenmit Stahl-Gewindestift
1 Form2 d1
3 d2
4 Länge l
Bestellbeispiel
1 2 3 4
GN 6335.4-SK-63-M12-50
1 Form
SK Kreuzgriff DIN 6335 Kunststoff (KU) Duroplast (PF)
ST Kreuzgriff DIN 6335 Kunststoff (KT) Thermoplast (Polyamid PA)
TE Kreuzgriff GN 6335.2 Kunststoff Thermoplast (Polyamid PA)
SG Kreuzgriff DIN 6335 Gusseisen (GG)
•Ausführung und Maße der Kreuzgriffe: - DIN 6335-KU / KT → Seite 365 - GN 6335.2 → Seite 366 - DIN 6335-GG → Seite 364
•Bei Form SK, ST, TE ist der Gewindestift verzinkt, blau passiviert und mit eingepresst bzw. eingespritzt.
•Bei Form SG ist der Gewindestift (brüniert) eingeschraubt und durch Querstift gesichert.
•Kunststoff-Eigenschaften → Seite 1271
•RoHS-konform
Ausführung
Grywatsch
Hervorheben
Fachschule für Technik schriftliche Prüfung Sondershäuser Landstraße 39
99974 Mühlhausen Kon/FT
copyright: Grywatsch 12. April 2015 Konstruktion
Aufgabe IV
Werkzeugbau / Erstellung eines Schneidwerkzeuges
Informationen Für den Rotor eines Elektromotors werden entsprechende Kerne aus Blechzuschnitten zusammengesetzt. Die Blechzuschnitte werden in Schneidwerkzeugen in großen Stück-zahlen hergestellt. Auf beiliegender Zeichnung ist ein Rotorblech dargestellt, welches durch ein Schneid-werkzeug hergestellt werden soll. Die Auftragsmenge beträgt 125.000 Stk. Sie erhalten die Aufgabe für das dargestellte Rotorblech (siehe Zeichnung) ein Schneidwerkzeug zu konstruieren, wobei die Ausführung (Folge- oder Gesamtschneid-werkzeug) von Ihnen frei wählbar ist. Aufgabe 1. Die Führung der aktiven Schneidelemente zueinander ist wesentlich für den Aufbau der
Werkzeuge, benennen Sie die Möglichkeiten der Werkzeugführung!
2. Als Ausführungsarten für Schneidwerkzeuge gibt es Gesamtschneid- und Folgeschneid-werkzeuge, stellen Sie Vor- und Nachteile gegenüber!
3. Entscheiden Sie sich für eine Ausführungsvariante und Begründen Sie Ihre Entscheidung
(kurz in Stichworten)! 4. Konstruieren Sie ein Werkzeug für die Herstellung des Rotorbleches und stellen Sie Ihre
Lösung in der Qualität des verbesserten Bauprinzips mit Benennung der Bauelemente dar!
Hinweis: Es müssen keine Berechnungen ausgeführt werden!
Es müssen nur die wesentlichen Bauelemente dargestellt werden!