Funktionsorientiertes Toleranzdesign

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Bezüge

Bezüge werden nach Norm verwendet, um den Ort und/oder die Richtung eines Bauteils festzulegen, oder sie dienen dazu, den Ort und/oder die Richtung einer Toleranz festzulegen.

7.1	Begrifflichkeiten

Die Normensprache ist eine sehr abstrakte und regelbasierte Sprache. Bevor auf die Begrifflichkeiten von Bezügen eingegangen werden kann, müssen zuerst noch die grundlegenden Geometriebegriffe eingeführt werden. Bild 7.1 zeigt an einem Beispiel viele der Begriffe, die im Zusammenhang mit Bezügen verwendet werden.

 

Die folgende Tabelle 7.1 fasst die wesentlichen Begriffsdefinitionen der DIN EN ISO 17450-1 zusammen.

In Ergänzung dazu zeigt Tabelle 7.2 die weiteren Begriffsdefinitionen der DIN EN ISO 5459.

Auf Basis dieser Geometriebegriffe können nun die Begriffe zu Bezügen definiert werden. Tabelle 7.3 fasst diese wesentlichen Begriffsdefinitionen der DIN EN ISO 5459 zusammen.

   

7.2	Definition eines Bezugs

Die DIN EN ISO 5459 definiert einen Bezug als theoretisch genaues Geometrieelement (Ebene, Gerade, Punkt oder eine Kombination), auf das die Toleranzen anderer Geometrieelemente bezogen werden können.

Bezüge können sowohl aus Bezugselementen als auch aus Bezugsstellen gebildet werden. Bild 7.2, in Anlehnung an die DIN EN ISO 5459, zeigt die Symbole.

 

Die Buchstaben D und A5 stehen nur exemplarisch in den Symbolen und sind in der Zeichnung durch die korrekten Buchstaben bzw. Zahlen zu ersetzen. Generell werden für Bezüge Großbuchstaben verwendet. Bild 7.3 zeigt den Zusammenhang zwischen Bezugselement und Bezug.

 

Die Mantelfläche ist in beiden Fällen das Bezugselement. Im linken Beispiel ist das Bezugselement gleichzeitig der Bezug. Durch das Antragen des Bezugssymbols an den Maßpfeil im rechten Beispiel wird das abgeleitete Element zum Bezug.

Ein Bezug kann auch aus Bezugsstellen gebildet werden. Bild 7.4 zeigt dies exemplarisch.

 

Entsprechend DIN EN ISO 5459 werden sowohl die Bezugsstellen Z1, Z2, Z3 als auch das Bezugselement Z festgelegt. Darüber hinaus müssen die Bezugsstellen noch zum Bezug zusammengefasst werden. Da sich die Norm auf eine Zeichnung und nicht auf einen 3D-Datensatz bezieht, müssen noch die Theoretisch Exakten Dimensionen (TED) nach DIN ISO 7083 ergänzt werden. Der Grund liegt darin, dass im 3D-Datensatz die Koordinaten aller Bezugsstellen definiert/messbar sind, in der Zeichnung müssen die Bezugsstellen zueinander mittels TEDs definiert werden.

Ein weiterer Vorteil in der Definition von Bezugsstellen im 3D-Datensatz liegt in ihrer logischen Verknüpfung. Aus der Darstellung in Bild 7.5 ist erkennbar, dass beim Anklicken des Bezugs alle Bezugsstellen markiert werden.

 

Daher verzichten einige CAD-Programme darauf, die Bezugsstellen, wie in Bild 7.4 dargestellt, zusammenzufassen.

Wenn ein Bezug aus zwei Bezugselementen gebildet werden soll, stellt die DIN EN ISO 5459 die Möglichkeit eines gemeinsamen Bezugs zur Verfügung. Der gemeinsame Bezug ist im Toleranzrahmen (s. ausführlicher in Kapitel 8.2.1) zu erkennen und wird mittels "-" zwischen den einzelnen Bezügen gekennzeichnet. Für den gemeinsamen Bezug werden die Einzelbezüge vermittelt.

 

In diesem Beispiel (Bild 7.6) ist der gemeinsame Bezug die Mittelebene zwischen den Bezugsebenen A und B.

7.3	Verwendung von Bezugsstellen

Generell stellt sich die Frage bezüglich der Vor- und Nachteile der Verwendung von Bezugsstellen.

 

In der theoretisch exakten Konstruktion aus Bild 7.7 spielt es keine Rolle, in der Realität ist das Bezugselement jedoch mit Abweichungen behaftet. Daher ist die Grundfläche auch mit der Toleranz Profil einer Fläche toleriert. Das Bezugselement, in diesem Fall die Grundfläche, liegt in der Realität bei einem starren Bauteil immer an drei Punkten auf. Diese drei Punkte liegen bei jedem Teil fertigungsbedingt an verschiedenen Stellen. Dies bedeutet, dass das Bauteil jedes Mal ein bisschen anders verkippt ist. Dies hat Einfluss auf alle Messwerte an den anderen tolerierten Elementen des Bauteils. Zur Analyse ist daher die Verwendung von Bezugsstellen empfehlenswert (s. Bild 7.8).

 

Es kann keine generelle Empfehlung, immer Bezugselemente oder Bezugsstellen zu wählen, geben, da dies von vielen Parametern abhängig ist. Bild 7.9 gibt Hinweise, wie die Entscheidung gefällt werden kann.

 

Bezugsstellen bieten den Vorteil einer guten Reproduzierbarkeit, erfordern Aufnahmen. Die Aufnahmen müssen im Herstellungsprozess verwendet werden. Bei der Messung muss das Bauteil entweder real in der Messaufnahme ausgerichtet sein oder die Ausrichtung muss virtuell an den Bezugsstellen (rechnerische Ausrichtung) erfolgen.

7.4	Bezugsstellen bei nicht eigensteifen Bauteilen

Nicht eigensteife, also elastische Bauteile verformen sich bereits unter Eigengewicht. Dies zeigt Bild 7.10.

 

Das starre Bauteil verformt sich nicht bei der...