Baugruppenfunktions- und prozessorientierte Toleranzaufweitung
Frank Mannewitz
Baugruppenfunktions- und prozessorientierte Toleranzaufweitung
Teil 1: Die richtige Toleranzfestlegung
Technische Baugruppen werden in ihrer Funktion durch das Zusammenwirken der einzelnen Bauteile beeinflusst. Bezogen auf die Bauteiltoleranzen bedeutet dies, dass die Funktionstoleranz aus den Einzeltoleranzen resultiert. Damit kommt der Festlegung der Einzeltoleranzen eine bedeutende Aufgabe zu.
Toleranzfestlegung für Bauteile, was heißt das? Die Toleranzfestlegung bietet drei Alternativen. Erstens, die Übernahme von Toleranzen aus bereits bestehenden Konstruktionen; dieser Ansatz wird auch als Analogieschluss bezeichnet. Zweitens, die Festlegung nach Erfahrungswerten. Und schließlich drittens, die Berechnung der Toleranzfeldgrößen, kurz Toleranzen genannt. Die richtige Toleranzfestlegung ist anhand der genannten Alternativen nur in der Berechnung der Toleranzen gegeben, von vielen auch als Toleranzanalyse bezeichnet. Hierbei wird basierend auf der Funktionsmaßvorgabe für die zu berechnende Baugruppe die eigentliche Toleranzanalyse durchgeführt.
Vor der eigentlichen Toleranzberechnung des Funktionsmaßes müssen den funktionsbeeinflussenden Gliedern einer Maßkette Toleranzen zugewiesen werden. Die Größenordnungen der Einzeltoleranzen sind in der Regel durch die Erfahrungswerte des Entwicklers geprägt. Diese subjektive Toleranzfestlegung führt dann oftmals zu nicht wirtschaftlich einzuhaltenden Toleranzvorgaben.
Mit dem hier vorliegenden ersten Teil soll dieser Beitrag zunächst auf die Auswirkungen und die Bedeutung von unterschiedlichen Einzeltoleranzen in einer Maßkette aufmerksam machen. Und darüber hinaus dem Entwickler aufzeigen, auf welche Randbedingungen bei der Toleranzfestlegung zu achten sind.
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Teil 2: Gleichwertigkeit der Maßkettenglieder herstellen
Der erste Teil dieses Beitrages hat deutlich die große Bedeutung der individuellen Toleranzfestlegung für Maßkettenglieder aufgezeigt. Hierbei ist deutlich geworden, dass nicht ausschließlich die Größe der jeweiligen Einzeltoleranz den Einfluss auf das Funktionsmaß der Baugruppe ausübt, sondern darüber hinaus einige andere Einflussgrößen des einzelnen Maßkettengliedes von Bedeutung sind.
Hier sind neben der jeweiligen Toleranzfeldgröße die Maßkettengliederanzahl, der Linearitätskoeffizient, die Fertigungsverteilung und -parameter sowie die Prozesssicherheit der Baugruppenfunktion zu nennen.
Einige dieser Einflussgrößen sind durch die Baugruppenanordnung respektive -kinematik, wie auch durch die Fertigungstechnologie festgelegt. Jedoch sind die Größenordnungen der zu wählenden Einzeltoleranzen, wie bereits im ersten Teil erwähnt, durch die Erfahrungswerte des Entwicklers geprägt.
Aufgrund des kausalen Zusammenhangs zwischen Toleranzen und Fertigungskosten ist es daher für eine gegebene Baugruppenfunktion von entscheidender Bedeutung, ein Optimum in der Toleranzfestlegung zu erzielen.
Dieser Beitrag soll, mit dem hier vorliegendem zweiten Teil, dem Entwickler einen Lösungsansatz aufzeigen, der es ihm ermöglicht, bei gegebenen Randbedingungen die Einzeltoleranzen so festzulegen, dass alle Einzeltoleranzen den gleichen Einfluss auf die Baugruppenfunktion ausüben.
