Metalltechnik Fachstufe Arbeitsblätter

vonHans-Günter Albert, Dietmar Morgner, Bernhard Schellmann

1. Auflage

Europa Lehrmittel 2010

Verlag C.H. Beck im Internet:www.beck.de

ISBN 978 3 8085 1773 4

schnell und portofrei erhältlich bei beck-shop.de DIE FACHBUCHHANDLUNG

EUROPA-FACHBUCHREIHEfür Metallberufe

Metalltechnik FachstufeArbeitsblätterunterrichtsbegleitende, fächerübergreifende Aufgaben

Autoren:Hans-Günter Albert ChemnitzDietmar Morgner ChemnitzBernhard Schellmann Kißlegg

Lektorat:Bernhard Schellmann Kißlegg

Bildbearbeitung:Zeichenbüro des Verlages Europa-Lehrmittel, Ostfildern

Das vorliegende Buch wurde auf der Grundlage der neuen amtlichen Rechtschreibregeln erstellt.

3. Auflage 2010

Druck 5 4 3 2 1

Alle Drucke derselben Auflage sind parallel einsetzbar, da sie bis auf die Behebung von Druckfehlern untereinanderunverändert bleiben.

ISBN 978-3-8085-1773-4

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© 2010 by Verlag Europa-Lehrmittel, Nourney, Vollmer GmbH & Co. KG, 42781 Haan-Gruitenhttp://www.europa-lehrmittel.deSatz: Grafische Produktionen Neumann, 97222 RimparDruck: Media-Print Informationstechnologie, 33100 Paderborn

VERLAG EUROPA-LEHRMITTEL � Nourney, Vollmer GmbH & Co. KGDüsselberger Straße 23 � 42781 Haan-Gruiten

Europa-Nr.: 17719

MTF - 001-003 - Titelei:MTF - 001-003 - Titelei 19.10.2010 10:26 Uhr Seite 1

Einführung

Für wen ist das Buch? Das Buch ist für alle, die sich mit der Technologie Metall undden Gebieten Technische Mathematik und Arbeitsplanung inder Ausbildung und im Unterricht auseinander setzen odersich auf eine Prüfung im Metallbereich vorbereiten. Das Ar-beitsheft ist für die Fachstufe der Berufsschule und das tech-nische Gymnasium bzw. die Fachoberschulen geeignet. Diedritte Auflage beinhaltet Normänderungen und aktualisierteAbbildungen.

Was erwartet Sie? Sie finden in den Arbeitsblättern, nach den Themengebietenzur Fachstufe derMetalltechnik geordnet, Fragestellungen, Ar-beitsaufträge und Merksätze. Mit den Arbeitsblättern wirdFachwissen durch praxisnahe Aufgabenstellungen vermitteltund überprüft.

Wie sind die Blätter aufgebaut? Der Schwerpunkt im Arbeitsheft liegt auf der Technologie. DieThemen werden fächerübergreifend mit Aufgaben aus derTechnischen Mathematik und Arbeitsplanung ergänzt.Die einzelnen Fachgebiete sind mit drei verschiedenen Farbenhervorgehoben:

Merksätze undwichtige Formeln sind rot unterlegt bzw. rot ein-gerahmt.

Die wichtigsten Formeln und Tabellen zur Lösung der Aufga-ben finden Sie auf der Innenseite des vorderenUmschlags. Alsweitere Lösungshilfe empfehlen wir das Tabellenbuch.

Die Themen schließen mit den weiterführenden Aufgaben ab,die auf einem separaten Blatt zu lösen sind.

Für den Lehrer und Ausbilder Alle Lösungsvorschläge sind im Lehrerheft enthalten. Die Auf-gaben und Fragen können teilweise auch abweichend von dervorgegebenen Lösung bearbeitet werden.

Wir wünschen Ihnen viel Freude beim Bearbeiten der Themen!

Herbst 2010 Die Autoren

Technologie – blau

Technische Mathematik – grün

Arbeitsplanung – gelb

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Inhalte

QualitätssicherungPassungen 4Endmaße 6Winkelmessung 7Fühlhebelmessgerät 8Feinzeiger 9Rauheitskenngrößen 10Form- und Lagetoleranzen 12Qualitätsmanagement 14Qualitätskontrolle 16

TrenntechnikZerspanprozess 18Schneidstoffe 20Schnittkräfte 22Werkzeugmaschine 24Fräsen 26Schleifen 28Honen und Läppen 30Scherschneiden 32Thermisches Trennen und Erodieren 34Wasserstrahltechnik und Laserschneiden 36

FügenWelle-Nabe-Verbindung 38Schutzgasschweißen 40Kunststoffschweißen 42

MaschinentechnikLager 44Reibung und Schmierung 46Wellen, Achsen und Kupplungen 48Führungen und Achsantriebe 50Hauptantriebe und Motoren 52Zahnrad 54Riemen-, Zahnrad- und Kettentrieb 56

WerkstofftechnikNormbezeichnungen von Eisenwerkstoffen 58Fe-Fe3C-Schaubild 60Wärmebehandlung von Stählen, Glühen und Härten 62Wärmebehandlung von Stählen, Oberflächenhärten und Vergüten 64Nichteisenmetalle 66Sinterwerkstoffe 68Korrosion, Korrosionsschutz 70Kunststoffe 72Härteprüfung 74Zugfestigkeitsprüfung und Kerbschlagbiegeversuch 76Technologische und zerstörungsfreie Prüfverfahren 78

UmformtechnikGrundlagen der Umformtechnik 80Biegen und Biegeverfahren 82Druckumformen 84Zug-Druckumformen 85Gesenkschmieden 86

Steuerungs- und RegelungstechnikSteuern und Regeln 88Logische Verknüpfungen, SPS, Kontaktsteuerung und E-Pneumatik 90Pneumatische Steuerungen 92Hydraulische Steuerungen 94

Flexible FertigungSensorik, Wegmessung 96CNC-Maschinen, CAD 98NC-Technik 100Handhabungstechnik 106Komplexaufgabe Säulenbohrmaschine SSB 40 108

Firmenverzeichnis 112

MTF - 001-003 - Titelei 14.08.2006 16:45 Uhr Seite 3

1 Folgende Bilder zeigen Baugruppen mit unterschiedlichen Funktionen.Welche Funktionseinheiten sind abgebildet?Beschreiben Sie kurz die Funktion der aufgeführten Einzelteile.Geben Sie an, welche Eigenschaft/en die jeweilige Passung zwischen den Teilen aufweisen muss,

um deren Funktion sicherzustellen, und geben Sie jeweils ein Beispiel an.

2 Sie sollen die Bohrungen mit Durchmesser d = 12H7 für denZylinderstift herstellen.

Geben Sie das Höchst-, das Mindestmaß und die Toleranzfür die Bohrungen an.

Go = Gu = T =

Welche Funktion hat der Zylinderstift?

Welches Passmaß hat der Durchmesser des zugehörigen Zylinderstifts nach DIN EN ISO 28734?Geben Sie auch hierfür das Höchst-, das Mindestmaß und die Toleranz an.

d: Go = Gu = T =

Geben Sie die Grenzen von Spiel bzw. Übermaß dieser Passung an.

Tragen Sie die vollständige Bemaßung der Passung in den Zeichnungsausschnitt ein.

PassungenQualitätssicherung

Datum:

4

Fügeteil 1

Fügeteil 2

Bezeichnung derFunktionseinheit

Relevante Teile Rad und RadreifenKolben und Zylinder-

bohrungPinole und Reitstock-

bohrung

Funktion derPassung

Eigenschaft/en

Zu wählendePassungsart

Beispiel (Ein-heitsbohrung)

MTF - 004-017 14.08.2006 16:46 Uhr Seite 4

3 DieAbbildung zeigt eine einfacheBohrvorrichtung.Geben Sie den einzelnen Teilen jeweils eine

sinnvolle Bezeichnung.Kennzeichnen Sie die Stellen in der Zeichnung

farbig, die als Passungen ausgeführt seinmüssen.4 Beschreiben Sie, welche Merkmale die Passun-

gen in den folgenden zwei Beispielen aufweisen müssen, um die Funktion der Vorrichtung zu ge-währleisten.

Welche Passungsarten kommen zur Anwendung?

5 Wählen Sie jeweils eine geeignete Passung aus dem ISO-Passungssystem für die beiden Beispieleaus und geben Sie die zugehörigen Werte an.

6

Weiterführende Aufgabe:

7 Wählen Sie für folgende Anwendungen jeweils eine geeignete Passung aus und geben Sie die Gren-zen von Spiel oder Übermaß an: Kulissenstein in einer Führung für Nennmaß 20 mm, Lagerbuchseim Gehäuse für Nennmaß 54 mm, Schrumpfring auf einer Welle für Durchmesser 240 mm.

5

100

16

12

38

4

2

3

5

16

Bohrbuchse

Teil Nr.

�

�

Bezeichnung

�

�

�

�

Passungzwischen

Teilen 4 u. 2

Teilen 2 u. 5

Merkmale Passungsart

Kurzzeichen

Bedeutung

Passung

GuW

Mindestmaßder Welle

GoW GuB GoB Pü / Ps

Welchen Vorteil bietet das Passungssystem Einheitsbohrung?

MTF - 004-017:MTF - 004-017 19.10.2010 10:38 Uhr Seite 5

EndmaßeQualitätssicherung

Datum:

1 Die Höhe des Absatzes am abgebildeten Werkstückist durch eine Unterschiedsmessung zu bestimmen.Zur Prüfung stehen eine Messuhr mit Stativ und einSatz Endmaße zur Verfügung. Der Konstrukteur hatdas Maß auf 142h9 festgelegt.

Geben Sie Höchst- undMindestmaß der Höhe an.

Go = Gu =

Stellen Sie die Endmaß-kombination des Nenn-maßes zusammen:

2 Die Unterschiedsmessung ergibt eine Anzeige auf der Messuhr von +0,12 mm.

Bewerten Sie dieses Ergebnis!

Welche Vorteile hat es, wenn die Endmaßkombination möglichst gleich groß ist wie das zu prü-fende Maß?

3 Ein großes Problem bei Messungen im Bereich von hundertstel Millimetern, oder noch genauer, stelltdie Temperatur dar.

Geben Sie die Formel an mit der Längenänderungenvon Bauteilen in Abhängigkeit von ihrer Temperatur be-rechnet werden können:Welche Eigenschaft beschreibt der Längenausdehnungskoeffizient?

4 Geben Sie drei unterschiedliche Werkstoffe an, ausdenen Endmaße hergestellt werden.

Berechnen Sie die Längenänderung für die Endmaßkombination für jeden dieser Werkstoffe. DieAusgangslänge beträgt 142,000 mm. Der Temperaturunterschied beträgt ∆ϑ = 18 K.

5 Welche Folgerung für die Praxis ergeben sich aus diesen Rechenergebnissen?

6

90 010

40

60 30

70 20

80

50

90 010

40

60 30

70 20

80

50

1. Einstellen 2. Messen

Werk- stück

Endmaß- kombi- nation 100,000

40,000

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WinkelmessungQualitätssicherung

Datum:

1 Beim Umgang mit Winkeln werden unterschiedliche Bezeichnungen für verschieden große Winkel benutzt.Ergänzen Sie die Tabellen. Kennzeichnen Sie den entsprechenden Winkel im Bild farbig.

2 Lesen Sie die Anzeigen des Universalwinkelmessers ab und tragen Sie den jeweiligen Messwert aufder Linie unter dem Bild ein. Die Ablesegenauigkeit beträgt 5 Gradminuten.

Messwert: Messwert:

3 Der Morsekegel MK 2, Form B, eines Bohrers löst sich ständig aus seiner Aufnahme in der Bohrma-schine. Um die Ursache für diese Fehlfunktion einzugrenzen, soll der Winkel des Morsekegels mit Hil-fe eines Sinuslineals überprüft werden.

Welchen Kegelwinkel α müsste der Schaft haben?

Wie lautet die Formelzur Berechnung der erfor-derlichen Endmaßhöhe?

Berechnen Sie die Höhe zur Prüfung des Morsekegels.Länge des Sinuslineals sei l = 100 mm.

7

å

¿

6 045

30 15 0 15 30 456 0

von 0°5 0 4 0

3 02 0

8 0

7 0

6 0

¿

å

0

5 0 4 03 0

2 08 0

7 06 0

15 30 45 6 0

6 045

3015

von 0°

Feinzeiger

Werkstück

Endmaße

å

å

å

Lineal

E

L

Anwen-dungs-beispiel

Winkelbe-schreibung

Keilwinkel eines HM-

Drehmeißels für Stahl

Bezeichnung

Gradzahl

Spitzer Winkel

α < 90˚

Rechter Winkel Stumpfer Winkel

Anwen-dungs-beispiel

Winkelbe-schreibung

Zeichnen Sie den Morsekegel imMaßstab 2:1 auf einen Zeichenkar-ton. Brechen Sie die Darstellung5 mm nach dem Kegelschaft ab undbemaßen Sie die Zeichnung.

Bezeichnung

Gradzahl

Gestreckter Winkel Überstumpfer Winkel Vollwinkel

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