Formelsammlung Fertigungstechnik (eBook)

Formeln - Richtwerte - Diagramme

Klaus Lochmann (Autor)

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2013 | 1. Auflage
482 Seiten
Carl Hanser Fachbuchverlag
978-3-446-43733-3 (ISBN)

Infos

Mit dieser konzentrierten Zusammenstellung von Formeln, Richtwerten und Diagrammen zu allen Verfahrenshauptgruppen werden dem Leser Bestimmungshilfen und Formeln zum Ur- und Umformen, Schneiden, Spanen, Abtragen, Generieren und in dieser Auflage auch zum Fügen, Beschichten und Ändern von Stoffeigenschaften sowie Bewertungshilfen für Zulieferungen an die Hand gegeben.

Prof. Dr.-Ing. habil. Prof. h. c. (CN) Klaus Lochmann, Werdau-Leunbitz

Inhalt

1 Größen, Einheiten, Toleranzen/Passungen, Werkstoffkennwerte 13
1.1 Physikalisch-technische Größen, SI- und weitere Einheiten, spezielle Umrechnungen 13
1.2 Vorschübe und Lastdrehzahlen an Werkzeugmaschinen 15
1.3 Zulässige Maß-, Form-, Lage- und Oberflächenabweichungen, Toleranzen und Passungen 16
1.4 Werkstoffe – Vergleichstabellen und Kennwerte 24
1.4.1 Bezeichnungssystematik typischer Maschinenbau-Werkstoffe 24
1.4.2 Übersichten zu Stahl- und Gusswerkstoffen 27
1.4.3 Kennwerte typischer Kunststoffe 34
1.4.4 Keramische und Verbundwerkstoffe (DIN ISO 4381 DIN 30910-1
1.5 Zielstellungen innerhalb der Fertigungstechnik 37
2 Urformtechnik (Gießen, Sintern, Abscheiden) 39
2.1 Werkstoffauswahl und erreichbare Teilequalitäten 39
2.2 Abmessungen und Gestaltung von Modellen und Gussteilen 41
2.3 Regeln und Hinweise zur form-, gieß-, putz- und bearbeitungsgerechten Gestaltung von Gussteilen 44
2.4 Verfahren der Urformtechnik (Hinweise, Berechnungen, Empfehlungen) 51
2.4.1 Urformen aus flüssigem, plastischem und teigigem Zustand (Gießen) 51
2.4.1.1 Gießen in verlorene Formen Sandformguss
2.4.1.2 Gießen in Dauerformen aus Stahl (und Keramik) 53
2.4.2 Urformen aus dem festen (körnigen) Zustand (Sintern) 59
2.4.3 Urformen aus dem ionisierten Zustand (Galvanoformung) 62
2.4.4 Urformen duro- und thermoplastischer Kunststoffe 62
3 Umformtechnik 65
3.1 Grundlagen der Metallumformung 65
3.2 Verfahren des Druckumformens 69
3.2.1 Längs- bzw. Reckwalzen 69
3.2.2 Glattwalzen gekrümmter und ebener Oberflächen (Feinwalzen, Prägepolieren, …) 70
3.2.3 Querwalzen 73
3.2.4 Freiformen (Schmieden) 73
3.2.5 Gesenkformen 74
3.2.5.1 Gesenkschmieden und Prägen 74
3.2.5.2 (Warm- und Kalt-)Stauchen 77
3.2.5.3 Strangpressen 80
3.2.5.4 Fließpressen 81
3.2.5.5 Einsenken 85
3.2.5.6 Gewindeherstellung (Gewindefurchen bzw. -formen und Gewindewalzen) 86
3.3 Zug-Druck-Umformung 89
3.3.1 Tiefziehen 89
3.3.2 Drücken/Fließdrücken 99
3.3.3 Durchziehen/Drahtziehen 101
3.4 Zugumformung 101
3.4.1 Rohrziehen (Verfahren und Kenngrößen) 101
3.4.2 Abstreckziehen (Verfahren und Berechnungen) 102
3.5 Biegeformen (Biegen) 102
3.6 Besonderheiten der Hochgeschwindigkeits- und -energieumformung (Teilebearbeitung mit Schockwellen) 110
4 Trennen – Schneiden/Zerteilen, Spanen und Abtragen (Generieren) 114
4.1 Schneiden und Zerteilen 114
4.1.1 Verfahren und Maschinenhauptzeiten 114
4.1.2 Anordnung von Werkstücken in Blechstreifen („Streifenbilder“) 115
4.1.3 Werkzeuggestaltung und Berechnungen an Schnittwerkzeugen 118
4.1.4 Berechnung des Kraft- und Arbeitsbedarfes beim Schneiden 122
4.1.5 Besonderheiten beim Feinschneiden 123
4.1.6 Schneiden mit Gummikissen 125
4.2 Spanen und Abtragen (mit Generieren) 125
4.2.1 Spanende Verfahren der Fertigungstechnik 125
4.2.1.1 Begriffe, Größen, Zusammenhänge und Abläufe beim Spanen 125
4.2.1.2 Kräfte und Leistungen beim Spanen 128
4.2.1.3 Zeitaufwand und Wege beim Spanen 132
4.2.1.4 Bedeutung und Einflüsse der Schnittgeschwindigkeit 133
4.2.1.5 Standgrößen und Standkriterien 137
4.2.1.6 Schnittgeschwindigkeiten, Vorschübe und Oberflächenqualitäten (Rauheiten) 138
4.2.1.7 Spanarten, Spanformen, Bearbeitbarkeit (Spanbarkeit) 139
4.2.1.8 Schneidstoffe und Wirkmedien (Kühl-, Schmier-, Spül-Mittel) 144
4.2.1.9 Besonderheiten beim Spanen harter Werkstoffe bei Trocken- sowie HSC- und HPC-Bearbeitungen 150
4.2.1.10 Verfahrenstypische Besonderheiten beim Spanen (jeweils Berechnungen zu Komponenten der Spanungskraft, Leistungen, Maschinenhauptzeiten) 151
4.2.1.11 Fein-, Mikro- und Präzisionsbearbeitung 186
4.2.1.12 Herstellung von Verzahnungen 206
4.2.1.13 Berechnung und Gestaltung ausgewählter Spanungswerkzeuge 224
4.2.2 Abtragen und Generieren 231
4.2.2.1 Verfahren der Abtragtechnik 231
4.2.2.2 Generieren von Bauteilen (Rapid Product Development/Rapid Prototyping) 253
4.2.3 Optimierung von Spanungsvorgängen und Maschinenauslastungen 256
5 Fügetechnik – Übersichten zum Schweißen und Schneiden, Löten, Kleben und zu sonstigen Fügeverfahren 260
5.1 Schweißen und Schneiden 260
5.1.1 Schweißeignung, -sicherheit, -möglichkeiten (Schweiß-, Schweißfolgeplan) 260
5.1.2 Verfahren zum Schweißen und Schneiden 262
5.1.3 Schweißgerechte Konstruktion von Bauteilen 283
5.1.3.1 Stoß- und Nahtarten, Formen von Schweißfugen 283
5.1.3.2 Zeichnerische Darstellungen von Schweißverbindungen 286
5.1.3.3 Abmessungen von Schweißnähten, Berechnungen einfacher Schweißverbindungen Nahtwertigkeit und Nahtformkoeffizient
5.1.3.4 Schrumpfungen an geschweißten Teilen 289
5.1.3.5 Grundsätze und typische Beispiele schweißgerechter Konstruktion von Bauteilen 291
5.1.3.6 Kennzeichnung von Schweißpositionen und Rationalisierungsansätze beim Schweißen 298
5.2 Löten von Einzelteilen und Baugruppen 299
5.2.1 Einteilung/Zuordnung von Lötverfahren, Löteignung/Lötbarkeit 299
5.2.2 Lötverbindung, Lote und Flussmittel, Lötbarkeit von Werkstoffen, Verfahrensvarianten 302
5.2.3 Lötgerechte Konstruktion von Bauteilen Zeichnerische Darstellung von Lötverbindungen
5.3 Kleben von Bauteilen 310
5.3.1 Aufbau von Klebeverbindungen Vorteile, Anwendungsgrenzen und Besonderheiten beim Kleben
5.3.2 Klebstoffarten (DIN EN 923) Grundvorgänge beim Kleben
5.3.3 Empfehlungen zur klebegerechten Konstruktion und Festigkeitsprüfung von Bauteilen 312
5.3.4 Gesundheits- und Arbeitsschutz beim Kleben 316
5.4 Übersicht zu sonstigen Verfahren zur Verbindung von Bauteilen und Baugruppen 316
6 Beschichten – Herstellung fest haftender metallischer und nichtmetallischer Schichten 317
6.1 Beschichten mit metallischen Überzügen 318
6.2 Beschichten mit nichtmetallischen Überzügen 323
6.3 Beschichten aus dem gas- oder dampfförmigen Zustand (PVD – Physical Vapour Deposition, CVD – Chemical Vapour Deposition) 324
7 Änderungen von Stoffeigenschaften – Härten, Glühen, Vergüten, Anlassen 326
7.1 Zusammenhänge bei der Änderung von Stoffeigenschaften (Thermische, Thermo-chemische und thermo-mechanische Verfahren) 326
7.2 Temperaturverläufe bei typischen Wärmebehandlungsverfahren 329
7.2.1 Glühverfahren für Eisenwerkstoffe 329
7.2.2 Glühmethoden für Leichtmetalle 330
7.2.3 Wärmebehandlungen mit signifikanten Änderungen der Stoffeigenschaften 330
7.2.4 Härten auf Martensit und Vergüten 332
7.2.5 Nitrieren von Werkstoffen 332
7.3 Wärme-, Abkühl-, Halte- und Perlitisierungszeiten bei der Wärmebehandlung von Stahlwerkstoffen 333
7.4 Zusammenhänge zur Ermittlung von Aufkohlungs- und Nitrierzeiten 335
7.5 Temperaturverläufe beim Abkühlen/Abschrecken 337
8 Kalkulationen (Zeiten, Kosten, Preise, …) Arbeitsstudien und Investitionsrechnungen
8.1 Berechnungen von Kosten und Preisen 339
8.2 Bestimmung technisch-organisatorisch begründeter Durchlaufzeiten (DLZ) 340
8.3 Durchführung von Arbeitsstudien 343
8.4 Typische Methoden für/bei Investitionsrechnungen 343
Anhang 345
T 1 Allgemeine Übersichten 345
T 1.1 ISO-Toleranzen für Wellen und Bohrungen (Auszüge) 345
T 1.2 Erreichbare Rauheiten Rz in Abhängigkeit unterschiedlicher Bearbeitungsverfahren 349
T 1.3 Zusammenfassende Übersichten zu mechanischen Eigenschaften typischer Maschinenbauwerkstoffe (Auszüge) 350
T 1.3.1 Stahl- und Gusswerkstoffe 350
T 1.3.1.1 Unlegierte Baustähle DIN EN 10025
T 1.3.1.2 Vergütungsstähle DIN EN 10083-1/2
T 1.3.1.3 Einsatzstähle DIN EN 10084
T 1.3.1.4 Wälzlagerstähle DIN EN ISO 683-17
T 1.3.1.5 Automatenstähle DIN EN 10087
T 1.3.1.6 Gusseisen mit Lamellengraphit DIN EN 1561
T 1.3.1.7 Gusseisen mit Kugelgraphit DIN EN 1563
T 1.3.1.8 Stahlguss DIN 1681
T 1.3.1.9 Warmfester Stahlguss DIN EN 10213-2
T 1.3.1.10 Temperguss DIN EN 1562 (TGW und TGS)
T 1.3.2 Duro- und Thermoplaste 360
T 2 Tabellen zur Urformtechnik 363
T 2.1 Spezielle Übersicht zur Gestaltung von Radien und Übergängen an Gussteilen 363
T 2.2 Empfehlungen für zulässige Maßabweichungen an Gießereimodellen 363
T 3 Tafeln und Tabellen zur Umformtechnik 364
T 3.1 Formänderungsfestigkeiten und Fließkurven 364
T 3.1.1 Auswahl typischer Formänderungsfestigkeiten k fl = f(?) bei der Kaltverformung weichgeglühter Werkstoffe 364
T 3.1.2 Beispiele für Fließkurven typischer Maschinenbauwerkstoffe (Kaltumformung) 364
T 3.1.3 Einflüsse von Umformtemperaturen (Warmumformung), Umformgeschwindigkeiten auf das Verformungsverhalten metallischer Werkstoffe 366
T 3.2 Schmieden/Gesenkschmieden 367
T 3.2.1 Gestaltungsgrundsätze für Gesenkschmiedeteile 367
T 3.2.2 Zulässige Maß- und Oberflächenabweichungen 368
T 3.3 Richtwerte und Empfehlungen zum Stauchen 369
T 3.3.1 Nomogramm zur Bestimmung des Kraftbedarfes beim Kaltstauchen unterschiedlicher Werkstücke aus Stahl- und NE-Werkstoffen 369
T 3.3.2 Zulässige Formänderungen beim Stauchen 369
T 3.3.3 Erreichbare Maßgenauigkeiten beim Kaltstauchen 369
T 3.4 Werte für das Fließpressen 370
T 3.4.1 Nomogramme zur Ermittlung der Fließpresskraft 370
T 3.4.2 Empfehlungen zur Teilegestaltung beim Fließpressen 372
T 3.4.3 Herstellbare Teileabmessungen 372
T 3.4.4 Erreichbare Oberflächenabweichungen beim Kaltfließpressen 373
T 3.5 Gewindefurchen und -formen 373
T 3.5.1 Vorbohrdurchmesser für Metrische ISO-Regelgewinde DIN 13
T 3.5.2 Vorbohrdurchmesser für Whitworth-Gewinde BS 84
T 3.5.3 Vorbohrdurchmesser für US-Amerikanisches Unified-Grobgewinde UNC-2B
T 3.6 Gleichungen zum Tiefziehen 374
T 3.6.1 Berechnungen von Flächenelementen beim Tiefziehen 374
T 3.6.2 Bestimmung von Rondendurchmessern für typische Fertigteilformen 376
T 3.7 Zusammenhänge beim Biegen 379
T 3.7.1 Nomogramm zur Bestimmung von Biegekräften beim Biegen von V-Formen 379
T 3.7.2 Bestimmung der Gesenkweite in Abhängigkeit vom Biegehalbmesser 380
T 4 Spanen (Schneiden/Zerteilen) Abtragen
T 4.1 Tabellen und Richtwerte zum Spanen 381
T 4.1.1 Korrekturfaktoren für Schnittgeschwindigkeit und Spanwinkel 381
T 4.1.2 Korrekturfaktoren zur Berechnung von Schnittkräften 382
T 4.1.3 Spezifische Schnittkräfte der spanenden Fertigung 383
T 4.1.4 Richtwerte für Schnittgeschwindigkeiten v c in m min-1 384
T 4.1.5 Zusammenhänge zwischen Oberflächenrauheiten und Herstellkosten beim Spanen 387
T 4.1.6 Entstehungsbedingungen und Wirkungen von Spanarten 388
T 4.1.7 Wirkungen und Nutzungsmöglichkeiten typischer Bestandteile von KSSM (Kühl-, Schmier-, Spülmittel) auf Bearbeitungsvorgang und Arbeitsergebnis (vgl. VSI) 389
T 4.1.8 Spezielle verfahrensspezifische Richtwerte 389
T 4.1.8.1 Drehen (Lang-, Plan-, Fein-, Gewindedrehen) 389
T 4.1.8.1.1 Empfehlungen für Werkzeugwinkel beim Drehen mit Hartmetallen 389
T 4.1.8.1.2 Werte zur Anpassung spezieller Bearbeitungsbedingungen 390
T 4.1.8.1.3 Richtwerte für Schnittgeschwindigkeiten und Vorschubwege beim Drehen mit Formwerkzeugen aus Schnellarbeitsstahl 390
T 4.1.8.1.4 Empfehlungen für Schnittgeschwindigkeiten beim Drehen spezieller Gusswerkstoffe mit Si3N4-Schneidkeramik 390
T 4.1.8.1.5 Empfehlungen für Werkzeugwinkel beim Drehen mit HM-Werkzeugen 391
T 4.1.8.1.6 Richtwerte für das Spanungsverhältnis „G“ 391
T 4.1.8.1.7 Vorschubwerte f und Eckenrundungen r E für das Drehen mit HM-Werkzeugen bei geforderten Rauheiten R m 392
T 4.1.8.1.8 Spezielle Richtwerte und Empfehlungen zum Gewindedrehen 393
T 4.1.8.2 Hobeln und Stoßen 399
T 4.1.8.3 Bohren (Bohren ins Volle, Auf-, Tief-, Fein-, Gewindebohren), Senken und Reiben 400
T 4.1.8.3.1 Richtwerte und Empfehlungen zum Bohren und Senken 400
T 4.1.8.3.2 Richtwerte für das Reiben 406
T 4.1.8.3.3 Besonderheiten beim Gewindebohren 409
T 4.1.8.3.4 Gegebenheiten und Bedingungen beim Tieflochbohren 411
T 4.1.8.4 Fräsen (inkl. Gewindeherstellung, HSC- Fräsen und Bearbeitung harter Werkstoffe) 418
T 4.1.8.4.1 Ermittlung günstiger Werkzeug-Kennwerte 418
T 4.1.8.4.2 Richtwerte für Bearbeitungsparameter 420
T 4.1.8.5 Sägen (Kreis- und Bandsägen) 426
T 4.1.8.6 Räumen (Außen-, Innen-) 427
T 4.1.8.7 Schleifen (Rund-, Flach-, Stech-, Zieh- und Schwingziehschleifen) Läppen und Polieren
T 4.1.8.8 Besonderheiten bei der Herstellung von Zahnrädern 432
T 4.1.8.9 Spanen spezieller Werkstoffe 437
T 4.1.8.9.1 Drehen, Bohren, Fräsen und Schleifen typischer Kunststoffe 437
T 4.1.8.9.2 Schnittgeschwindigkeiten in m min-1 beim Drehen und Fräsen von Graphit EK85 (vorrangig für Werkzeug- und Formenbau) 438
T 4.1.8.9.3 Drehen, Bohren und Fräsen von Titanlegierungen 439
T 4.2 Tabellen und Richtwerte zum Abtragen und Generieren 440
T 4.2.1 Ultraschallbearbeitung (USM) Berechnungen an Sonotroden
T 4.2.2 Elektrochemisches Abtragen (ECM) Abtragverhalten typischer Werkstoffgruppen bei Bearbeitung mit NaCl- und NaNO3-Elektrolytlösungen
T 4.2.3 Senk- und Drahterodieren (EDM) 442
T 4.2.4 Laserschweißen und -schneiden (LBM) 444
T 4.2.5 Generieren von Bauteilen (Rapid Product Development – RPD Rapid Prototyping – RP)
T 5 Tabellen, Richtwerte und Empfehlungen zum Fügen von Bauteilen, Beschichten und Ändern von Stoffeigenschaften 449
T 5.1 Übersichten zur Fügetechnik 449
T 5.2 Berechnungen und Empfehlungen für das Beschichten 464
T 5.3 Übersichten zur Stoffeigenschaftsänderung 465
Literaturverzeichnis 467
Sachwortverzeichnis 471

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 5.7.2013
• Verlagsort: München
• Sprache: deutsch
• Themenwelt: Technik ► Maschinenbau
• Schlagworte: Fertigungstechnik • Maschinenbau • Technik
• ISBN-10: 3-446-43733-9 / 3446437339
• ISBN-13: 978-3-446-43733-3 / 9783446437333