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E-Book

Formelsammlung Fertigungstechnik

Formeln - Richtwerte - Diagramme

AutorKlaus Lochmann
VerlagCarl Hanser Fachbuchverlag
Erscheinungsjahr2013
Seitenanzahl482 Seiten
ISBN9783446437333
FormatPDF
KopierschutzWasserzeichen/DRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis23,99 EUR
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

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Inhaltsverzeichnis
1 Größen, Einheiten, Toleranzen/Passungen, Werkstoffkennwerte13
1.1 Physikalisch-technische Größen, SI- und weitere Einheiten, spezielle Umrechnungen13
1.2 Vorschübe und Lastdrehzahlen an Werkzeugmaschinen15
1.3 Zulässige Maß-, Form-, Lage- und Oberflächenabweichungen, Toleranzen und Passungen16
1.4 Werkstoffe – Vergleichstabellen und Kennwerte24
1.4.1 Bezeichnungssystematik typischer Maschinenbau-Werkstoffe24
1.4.2 Übersichten zu Stahl- und Gusswerkstoffen27
1.4.3 Kennwerte typischer Kunststoffe34
1.4.4 Keramische und Verbundwerkstoffe (DIN ISO 4381 DIN 30910-1 DIN 1494-1)36
1.5 Zielstellungen innerhalb der Fertigungstechnik37
2 Urformtechnik (Gießen, Sintern, Abscheiden)39
2.1 Werkstoffauswahl und erreichbare Teilequalitäten39
2.2 Abmessungen und Gestaltung von Modellen und Gussteilen41
2.3 Regeln und Hinweise zur form-, gieß-, putz- und bearbeitungsgerechten Gestaltung von Gussteilen44
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 Sandformguss51
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 Kunststoffe62
3 Umformtechnik65
3.1 Grundlagen der Metallumformung65
3.2 Verfahren des Druckumformens69
3.2.1 Längs- bzw. Reckwalzen69
3.2.2 Glattwalzen gekrümmter und ebener Oberflächen (Feinwalzen, Prägepolieren, …)70
3.2.3 Querwalzen73
3.2.4 Freiformen (Schmieden)73
3.2.5 Gesenkformen74
3.2.5.1 Gesenkschmieden und Prägen74
3.2.5.2 (Warm- und Kalt-)Stauchen77
3.2.5.3 Strangpressen80
3.2.5.4 Fließpressen81
3.2.5.5 Einsenken85
3.2.5.6 Gewindeherstellung (Gewindefurchen bzw. -formen und Gewindewalzen)86
3.3 Zug-Druck-Umformung89
3.3.1 Tiefziehen89
3.3.2 Drücken/Fließdrücken99
3.3.3 Durchziehen/Drahtziehen101
3.4 Zugumformung101
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 Zerteilen114
4.1.1 Verfahren und Maschinenhauptzeiten114
4.1.2 Anordnung von Werkstücken in Blechstreifen („Streifenbilder“)115
4.1.3 Werkzeuggestaltung und Berechnungen an Schnittwerkzeugen118
4.1.4 Berechnung des Kraft- und Arbeitsbedarfes beim Schneiden122
4.1.5 Besonderheiten beim Feinschneiden123
4.1.6 Schneiden mit Gummikissen125
4.2 Spanen und Abtragen (mit Generieren)125
4.2.1 Spanende Verfahren der Fertigungstechnik125
4.2.1.1 Begriffe, Größen, Zusammenhänge und Abläufe beim Spanen125
4.2.1.2 Kräfte und Leistungen beim Spanen128
4.2.1.3 Zeitaufwand und Wege beim Spanen132
4.2.1.4 Bedeutung und Einflüsse der Schnittgeschwindigkeit133
4.2.1.5 Standgrößen und Standkriterien137
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-Bearbeitungen150
4.2.1.10 Verfahrenstypische Besonderheiten beim Spanen (jeweils Berechnungen zu Komponenten der Spanungskraft, Leistungen, Maschinenhauptzeiten)151
4.2.1.11 Fein-, Mikro- und Präzisionsbearbeitung186
4.2.1.12 Herstellung von Verzahnungen206
4.2.1.13 Berechnung und Gestaltung ausgewählter Spanungswerkzeuge224
4.2.2 Abtragen und Generieren231
4.2.2.1 Verfahren der Abtragtechnik231
4.2.2.2 Generieren von Bauteilen (Rapid Product Development/Rapid Prototyping)253
4.2.3 Optimierung von Spanungsvorgängen und Maschinenauslastungen256
5 Fügetechnik – Übersichten zum Schweißen und Schneiden, Löten, Kleben und zu sonstigen Fügeverfahren260
5.1 Schweißen und Schneiden260
5.1.1 Schweißeignung, -sicherheit, -möglichkeiten (Schweiß-, Schweißfolgeplan)260
5.1.2 Verfahren zum Schweißen und Schneiden262
5.1.3 Schweißgerechte Konstruktion von Bauteilen283
5.1.3.1 Stoß- und Nahtarten, Formen von Schweißfugen283
5.1.3.2 Zeichnerische Darstellungen von Schweißverbindungen286
5.1.3.3 Abmessungen von Schweißnähten, Berechnungen einfacher Schweißverbindungen Nahtwertigkeit und Nahtformkoeffizient286
5.1.3.4 Schrumpfungen an geschweißten Teilen289
5.1.3.5 Grundsätze und typische Beispiele schweißgerechter Konstruktion von Bauteilen291
5.1.3.6 Kennzeichnung von Schweißpositionen und Rationalisierungsansätze beim Schweißen298
5.2 Löten von Einzelteilen und Baugruppen299
5.2.1 Einteilung/Zuordnung von Lötverfahren, Löteignung/Lötbarkeit299
5.2.2 Lötverbindung, Lote und Flussmittel, Lötbarkeit von Werkstoffen, Verfahrensvarianten302
5.2.3 Lötgerechte Konstruktion von Bauteilen Zeichnerische Darstellung von Lötverbindungen307
5.3 Kleben von Bauteilen310
5.3.1 Aufbau von Klebeverbindungen Vorteile, Anwendungsgrenzen und Besonderheiten beim Kleben310
5.3.2 Klebstoffarten (DIN EN 923) Grundvorgänge beim Kleben311
5.3.3 Empfehlungen zur klebegerechten Konstruktion und Festigkeitsprüfung von Bauteilen312
5.3.4 Gesundheits- und Arbeitsschutz beim Kleben316
5.4 Übersicht zu sonstigen Verfahren zur Verbindung von Bauteilen und Baugruppen316
6 Beschichten – Herstellung fest haftender metallischer und nichtmetallischer Schichten317
6.1 Beschichten mit metallischen Überzügen318
6.2 Beschichten mit nichtmetallischen Überzügen323
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, Anlassen326
7.1 Zusammenhänge bei der Änderung von Stoffeigenschaften (Thermische, Thermo-chemische und thermo-mechanische Verfahren)326
7.2 Temperaturverläufe bei typischen Wärmebehandlungsverfahren329
7.2.1 Glühverfahren für Eisenwerkstoffe329
7.2.2 Glühmethoden für Leichtmetalle330
7.2.3 Wärmebehandlungen mit signifikanten Änderungen der Stoffeigenschaften330
7.2.4 Härten auf Martensit und Vergüten332
7.2.5 Nitrieren von Werkstoffen332
7.3 Wärme-, Abkühl-, Halte- und Perlitisierungszeiten bei der Wärmebehandlung von Stahlwerkstoffen333
7.4 Zusammenhänge zur Ermittlung von Aufkohlungs- und Nitrierzeiten335
7.5 Temperaturverläufe beim Abkühlen/Abschrecken337
8 Kalkulationen (Zeiten, Kosten, Preise, …) Arbeitsstudien und Investitionsrechnungen339
8.1 Berechnungen von Kosten und Preisen339
8.2 Bestimmung technisch-organisatorisch begründeter Durchlaufzeiten (DLZ)340
8.3 Durchführung von Arbeitsstudien343
8.4 Typische Methoden für/bei Investitionsrechnungen343
Anhang345
T 1 Allgemeine Übersichten345
T 1.1 ISO-Toleranzen für Wellen und Bohrungen (Auszüge)345
T 1.2 Erreichbare Rauheiten Rz in Abhängigkeit unterschiedlicher Bearbeitungsverfahren349
T 1.3 Zusammenfassende Übersichten zu mechanischen Eigenschaften typischer Maschinenbauwerkstoffe (Auszüge)350
T 1.3.1 Stahl- und Gusswerkstoffe350
T 1.3.1.1 Unlegierte Baustähle DIN EN 10025350
T 1.3.1.2 Vergütungsstähle DIN EN 10083-1/2351
T 1.3.1.3 Einsatzstähle DIN EN 10084354
T 1.3.1.4 Wälzlagerstähle DIN EN ISO 683-17355
T 1.3.1.5 Automatenstähle DIN EN 10087356
T 1.3.1.6 Gusseisen mit Lamellengraphit DIN EN 1561357
T 1.3.1.7 Gusseisen mit Kugelgraphit DIN EN 1563358
T 1.3.1.8 Stahlguss DIN 1681358
T 1.3.1.9 Warmfester Stahlguss DIN EN 10213-2359
T 1.3.1.10 Temperguss DIN EN 1562 (TGW und TGS)359
T 1.3.2 Duro- und Thermoplaste360
T 2 Tabellen zur Urformtechnik363
T 2.1 Spezielle Übersicht zur Gestaltung von Radien und Übergängen an Gussteilen363
T 2.2 Empfehlungen für zulässige Maßabweichungen an Gießereimodellen363
T 3 Tafeln und Tabellen zur Umformtechnik364
T 3.1 Formänderungsfestigkeiten und Fließkurven364
T 3.1.1 Auswahl typischer Formänderungsfestigkeiten k fl = f(?) bei der Kaltverformung weichgeglühter Werkstoffe364
T 3.1.2 Beispiele für Fließkurven typischer Maschinenbauwerkstoffe (Kaltumformung)364
T 3.1.3 Einflüsse von Umformtemperaturen (Warmumformung), Umformgeschwindigkeiten auf das Verformungsverhalten metallischer Werkstoffe366
T 3.2 Schmieden/Gesenkschmieden367
T 3.2.1 Gestaltungsgrundsätze für Gesenkschmiedeteile367
T 3.2.2 Zulässige Maß- und Oberflächenabweichungen368
T 3.3 Richtwerte und Empfehlungen zum Stauchen369
T 3.3.1 Nomogramm zur Bestimmung des Kraftbedarfes beim Kaltstauchen unterschiedlicher Werkstücke aus Stahl- und NE-Werkstoffen369
T 3.3.2 Zulässige Formänderungen beim Stauchen369
T 3.3.3 Erreichbare Maßgenauigkeiten beim Kaltstauchen369
T 3.4 Werte für das Fließpressen370
T 3.4.1 Nomogramme zur Ermittlung der Fließpresskraft370
T 3.4.2 Empfehlungen zur Teilegestaltung beim Fließpressen372
T 3.4.3 Herstellbare Teileabmessungen372
T 3.4.4 Erreichbare Oberflächenabweichungen beim Kaltfließpressen373
T 3.5 Gewindefurchen und -formen373
T 3.5.1 Vorbohrdurchmesser für Metrische ISO-Regelgewinde DIN 13 DIN ISO 965-1373
T 3.5.2 Vorbohrdurchmesser für Whitworth-Gewinde BS 84373
T 3.5.3 Vorbohrdurchmesser für US-Amerikanisches Unified-Grobgewinde UNC-2B ASME B 1.1 ISO 5864374
T 3.6 Gleichungen zum Tiefziehen374
T 3.6.1 Berechnungen von Flächenelementen beim Tiefziehen374
T 3.6.2 Bestimmung von Rondendurchmessern für typische Fertigteilformen376
T 3.7 Zusammenhänge beim Biegen379
T 3.7.1 Nomogramm zur Bestimmung von Biegekräften beim Biegen von V-Formen379
T 3.7.2 Bestimmung der Gesenkweite in Abhängigkeit vom Biegehalbmesser380
T 4 Spanen (Schneiden/Zerteilen) Abtragen Generieren381
T 4.1 Tabellen und Richtwerte zum Spanen381
T 4.1.1 Korrekturfaktoren für Schnittgeschwindigkeit und Spanwinkel381
T 4.1.2 Korrekturfaktoren zur Berechnung von Schnittkräften382
T 4.1.3 Spezifische Schnittkräfte der spanenden Fertigung383
T 4.1.4 Richtwerte für Schnittgeschwindigkeiten v c in m min-1384
T 4.1.5 Zusammenhänge zwischen Oberflächenrauheiten und Herstellkosten beim Spanen387
T 4.1.6 Entstehungsbedingungen und Wirkungen von Spanarten388
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 Richtwerte389
T 4.1.8.1 Drehen (Lang-, Plan-, Fein-, Gewindedrehen)389
T 4.1.8.1.1 Empfehlungen für Werkzeugwinkel beim Drehen mit Hartmetallen389
T 4.1.8.1.2 Werte zur Anpassung spezieller Bearbeitungsbedingungen390
T 4.1.8.1.3 Richtwerte für Schnittgeschwindigkeiten und Vorschubwege beim Drehen mit Formwerkzeugen aus Schnellarbeitsstahl390
T 4.1.8.1.4 Empfehlungen für Schnittgeschwindigkeiten beim Drehen spezieller Gusswerkstoffe mit Si3N4-Schneidkeramik390
T 4.1.8.1.5 Empfehlungen für Werkzeugwinkel beim Drehen mit HM-Werkzeugen391
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 m392
T 4.1.8.1.8 Spezielle Richtwerte und Empfehlungen zum Gewindedrehen393
T 4.1.8.2 Hobeln und Stoßen399
T 4.1.8.3 Bohren (Bohren ins Volle, Auf-, Tief-, Fein-, Gewindebohren), Senken und Reiben400
T 4.1.8.3.1 Richtwerte und Empfehlungen zum Bohren und Senken400
T 4.1.8.3.2 Richtwerte für das Reiben406
T 4.1.8.3.3 Besonderheiten beim Gewindebohren409
T 4.1.8.3.4 Gegebenheiten und Bedingungen beim Tieflochbohren411
T 4.1.8.4 Fräsen (inkl. Gewindeherstellung, HSC- Fräsen und Bearbeitung harter Werkstoffe)418
T 4.1.8.4.1 Ermittlung günstiger Werkzeug-Kennwerte418
T 4.1.8.4.2 Richtwerte für Bearbeitungsparameter420
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 Polieren428
T 4.1.8.8 Besonderheiten bei der Herstellung von Zahnrädern432
T 4.1.8.9 Spanen spezieller Werkstoffe437
T 4.1.8.9.1 Drehen, Bohren, Fräsen und Schleifen typischer Kunststoffe437
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 Titanlegierungen439
T 4.2 Tabellen und Richtwerte zum Abtragen und Generieren440
T 4.2.1 Ultraschallbearbeitung (USM) Berechnungen an Sonotroden440
T 4.2.2 Elektrochemisches Abtragen (ECM) Abtragverhalten typischer Werkstoffgruppen bei Bearbeitung mit NaCl- und NaNO3-Elektrolytlösungen441
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)447
T 5 Tabellen, Richtwerte und Empfehlungen zum Fügen von Bauteilen, Beschichten und Ändern von Stoffeigenschaften449
T 5.1 Übersichten zur Fügetechnik449
T 5.2 Berechnungen und Empfehlungen für das Beschichten464
T 5.3 Übersichten zur Stoffeigenschaftsänderung465
Literaturverzeichnis467
Sachwortverzeichnis471

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