Toleranz (Technik)
Die Toleranz bezeichnet den Zustand eines Systems, in dem eine von einer störenden Einwirkung verursachte Abweichung vom Normalzustand (noch) keine Gegenregulierung oder Gegenmaßnahme notwendig macht oder zur Folge hat. Im engeren Sinn ist Toleranz die Abweichung einer Größe vom Normzustand oder Normmaß, das die Funktion eines Systems gerade noch nicht gefährdet.
Inhaltsverzeichnis
- 1 Fertigungstoleranz
- 1.1 Maßtoleranz
- 1.2 Längen und Winkel
- 1.3 Form- und Lagetoleranz
- 1.4 Tolerierungsgrundsatz
- 1.4.1 Hüllprinzip
Das gefertigte Formelement muss innerhalb der geometrisch idealen Hülle liegen. Für ein Dokument, z. B. eine Zeichnung, die vom Kunden an den Lieferanten weitergegeben wird und die Hüllbedingung als Tolerierungsgrundsatz festlegt, gilt:
- Jede Zylinderform und alle einander gegenüberliegenden parallelen Flächen unterliegen der Hüllbedingung, sofern sie bemaßt sind.
- Die geometrischen (Form-)Abweichungen müssen innerhalb der vorgegebenen Maßabweichungen liegen.
- Von den Form- und Lagetoleranzen sind über die Hüllbedingung lediglich die Parallelität (indirekt: Ebenheit, Geradheit) und die Zylinderform (indirekt: Geradheit, Kreisform) abgedeckt. Abweichende Form- und Lagetoleranzen müssen zusätzlich angegeben werden. (Anmerkung: das Hüllprinzip nach DIN 7184-1 (zurückgezogen, Vorgänger von DIN 7167) umfasste auch Rechtwinkligkeitstoleranzen)
Nach DIN 7167 galt automatisch die Hüllbedingung, wenn in einem Dokument (z. B. einer Zeichnung) kein Tolerierungsgrundsatz eingetragen wurde. Für das Außerkraftsetzen der Hüllbedingung war es erforderlich, die Norm EN ISO 8015 im Dokument anzugeben.
Seit April 2011 wurde jedoch die DIN 7167 zurückgezogen und durch die EN ISO 14405 ersetzt. Diese schreibt vor, dass standardmäßig das Unabhängigkeitsprinzip nach EN ISO 8015 gilt. Das Hüllprinzip muss nun also extra gekennzeichnet werden, wenn es angewandt werden soll, vorzugsweise mit „Size ISO 14405 E“ über dem Schriftfeld; alternativ: „DIN 7167“ oder bei Allgemeintoleranzen nach „ISO 2768 - mK - E“ durch das angehängte „E“ (siehe ISO 2768-2).
Unabhängigkeitsprinzip (EN ISO 8015)
Maß-, Form-, Lage- und Oberflächentoleranzen sind jeweils unabhängig voneinander zu betrachten. Wenn in einem Dokument, z. B. einer Kundenzeichnung, das Unabhängigkeitsprinzip als Tolerierungsgrundsatz angegeben wurde, dann steht im Zeichnungskopf die Norm EN ISO 8015, die die Hüllbedingung außer Kraft setzt. Bei dieser Norm werden nur die wichtigsten Geometrieelemente in eine Hülle gepackt. Dies erfolgt durch die Eintragung eines „E“ zu dem jeweiligen Maß, für welches die Hüllbedingung gelten soll.
Nach ISO 14405-1 gilt das Unabhängigkeitsprinzip, wenn ein Dokument keinen Tolerierungsgrundsatz nennt. Da diese Regelung das genaue Gegenteil zur alten Regelung ist, sollten Zeichnungen nach dem Unabhängigkeitsprinzip mit „Size ISO 14405“ oder „ISO 8015“ gekennzeichnet werden. Alte gleichbedeutende Angaben: „Tolerierung DIN 2300“ und „Tolerierung ÖNORM M 1300“(Österreich).
Passungsangaben nach ISO
Das System der Passungsangaben nach ISO wird auch IT-System genannt. IT bedeutet dabei: „ISO-Toleranz“.
Datei:Groesse der Toleranzfelder.gifGröße der Toleranzfelder für die Grundtoleranzgrade IT1 bis IT10 im Nennmaßbereich von 80 bis 120 mmDie Passungsangabe mit dem Toleranzkurzzeichen ø30 H7 in einer Technischen Zeichnung (Maßeintragung nach DIN 406-12) bedeutet:
- Nennmaß des Bohrungsdurchmessers 30 mm
- Passungssystem: Einheitsbohrung
- Toleranzfeldlage: H (auf Nulllinie)
- Grundtoleranzgrad (Qualität): 7
Bei ø30 entspricht dies:
- Mindestmaß 30,000 mm (dieses Maß darf nicht unterschritten werden)
- Höchstmaß 30,021 mm (dieses Maß darf nicht überschritten werden)
- Größe des Toleranzfeldes 21 µm
Die Angabe von ø30 m6 bedeutet analog:
- Nennmaß des Wellendurchmessers 30 mm
- Toleranzfeldlage: m (über der Nulllinie)
- Grundtoleranzgrad (Qualität): 6
Bei ø30 entspricht dies:
- Mindestmaß 30,008 mm (dieses Maß darf nicht unterschritten werden)
- Höchstmaß 30,021 mm (dieses Maß darf nicht überschritten werden)
- Größe des Toleranzfeldes 13 µm
Beide Bauteile würden gemeinsam eine Übergangspassung ergeben, die sich in der Regel noch ohne besondere Hilfsmittel montieren lässt.
Festlegung der Toleranz
Die Toleranz wird bei der Konstruktion eines Bauteils ermittelt und in den Konstruktions- und Fertigungsunterlagen festgelegt. Sie kann über, unter oder beiderseits des Nennmaßes liegen. Der Konstrukteur gibt die Toleranz direkt in Zahlen zum Nennmaß an oder er verwendet je nach Passungssystem genormte Toleranzsymbole in der Maßangabe. Zur analytischen Bestimmung der Toleranzen dient die Toleranzanalyse und Toleranzsynthese.
Auch bei Nennmaßen ohne direkte Toleranzangabe (Freimaße) sind Toleranzen bzw. Vorgaben zur Maßgenauigkeit einzuhalten, die beim Konstruieren entsprechend beachtet werden müssen. Daher werden Angaben zur allgemeinen Maßgenauigkeit und Oberflächengüte im Schriftfeld der Technischen Zeichnung eingetragen, während spezifische Angaben zu speziellen Toleranzen oder Oberflächegüten direkt in der Zeichnung einzutragen sind.
Siehe auch
Nichtgeometrische Toleranzen
Außer den Fertigungstoleranzen sind auch Toleranzen der Umgebungsbedingungen, wie z. B. Betriebstemperatur oder Luftfeuchte festzulegen, um gefahrbringende Situationen und deren Risiken zu vermeiden und Sicherheitsmaßnahmen während der Konstruktion zu berücksichtigen.
Verwendungsbeispiele
In der Fahrzeugindustrie werden im Rahmen des Toleranzmanagements die Auswirkungen der einzelnen Toleranzen auf das Gesamtsystem untersucht und statistisch ausgewertet. Dies reduziert die Fehlerquote in frühen Phasen des Entwicklungsprozesses.
Literatur
- Hans Hoischen, Wilfried Hesser: Technisches Zeichnen. 32. Auflage. Cornelsen Verlag, Berlin 2009, ISBN 978-3-589-24132-3.
- Walter Jorden, „Form- und Lagetoleranzen“, 3. Auflage, Hanser Verlag München Wien 2004, ISBN 3-446-22754-7.
- Georg Henzold, „Form und Lage“, Beuth Verlag (DIN), ISBN 3-410-12658-9
- Georg Henzold, „Anwendung der Normen über Form- und Lagetoleranzen in der Praxis“, DIN-Normenheft 7, Beuth Verlag, ISBN 3-410-14821-3
- Susanna Labisch, Christian Weber: „Technisches Zeichnen“, 2. Auflage, Vieweg Verlag, Wiesbaden 2005, ISBN 3-8348-0057-0
- Verband Schweizerischer Maschinen-Industrieller, „VSM Normen-Auszug 2002“, Seite 53 bis 76, ISBN 3-905430-03-7
Weblinks
- 1.4.1 Hüllprinzip
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