Formelsammlung Fertigungstechnik

1 Größen, Einheiten, Toleranzen/Passungen, Werkstoffkennwerte

1.1 Physikalisch-technische Größen, SI- und weitere Einheiten, spezielle Umrechnungen

1.2 Vorschübe und Lastdrehzahlen an Werkzeugmaschinen

1.3 Zulässige Maß-, Form-, Lage- und Oberflächenabweichungen, Toleranzen und Passungen

1.4 Werkstoffe – Vergleichstabellen und Kennwerte

1.4.1 Bezeichnungssystematik typischer Maschinenbau-Werkstoffe

1.4.2 Übersichten zu Stahl- und Gusswerkstoffen

1.4.3 Kennwerte typischer Kunststoffe

1.4.4 Keramische und Verbundwerkstoffe (DIN ISO 4381; DIN 30910-1; DIN 1494-1)

1.5 Zielstellungen innerhalb der Fertigungstechnik

2 Urformtechnik (Gießen, Sintern, Abscheiden)

2.1 Werkstoffauswahl und erreichbare Teilequalitäten

2.2 Abmessungen und Gestaltung von Modellen und Gussteilen

2.3 Regeln und Hinweise zur form-, gieß-, putz- und bearbeitungsgerechten Gestaltung von Gussteilen

2.4 Verfahren der Urformtechnik (Hinweise, Berechnungen, Empfehlungen)

2.4.1 Urformen aus flüssigem, plastischem und teigigem Zustand (Gießen)

2.4.1.1 Gießen in verlorene Formen; Sandformguss

2.4.1.2 Gießen in Dauerformen aus Stahl (und Keramik)

2.4.2 Urformen aus dem festen (körnigen) Zustand (Sintern)

2.4.3 Urformen aus dem ionisierten Zustand (Galvanoformung)

2.4.4 Urformen duro- und thermoplastischer Kunststoffe

3 Umformtechnik

3.1 Grundlagen der Metallumformung

3.2 Verfahren des Druckumformens

3.2.1 Längs- bzw. Reckwalzen

3.2.2 Glattwalzen gekrümmter und ebener Oberflächen (Feinwalzen, Prägepolieren, …)

3.2.3 Querwalzen

3.2.4 Freiformen (Schmieden)

3.2.5 Gesenkformen

3.2.5.1 Gesenkschmieden und Prägen

3.2.5.2 (Warm- und Kalt-)Stauchen

3.2.5.3 Strangpressen

3.2.5.4 Fließpressen

3.2.5.5 Einsenken

3.2.5.6 Gewindeherstellung (Gewindefurchen bzw. -formen und Gewindewalzen)

3.3 Zug-Druck-Umformung

3.3.1 Tiefziehen

3.3.2 Drücken/Fließdrücken

3.3.3 Durchziehen/Drahtziehen

3.4 Zugumformung

3.4.1 Rohrziehen (Verfahren und Kenngrößen)

3.4.2 Abstreckziehen (Verfahren und Berechnungen)

3.5 Biegeformen (Biegen)

3.6 Besonderheiten der Hochgeschwindigkeits- und -energieumformung (Teilebearbeitung mit Schockwellen)

4 Trennen – Schneiden/Zerteilen, Spanen und Abtragen (Generieren)

4.1 Schneiden und Zerteilen

4.1.1 Verfahren und Maschinenhauptzeiten

4.1.2 Anordnung von Werkstücken in Blechstreifen („Streifenbilder“)

4.1.3 Werkzeuggestaltung und Berechnungen an Schnittwerkzeugen

4.1.4 Berechnung des Kraft- und Arbeitsbedarfes beim Schneiden

4.1.5 Besonderheiten beim Feinschneiden

4.1.6 Schneiden mit Gummikissen

4.2 Spanen und Abtragen (mit Generieren)

4.2.1 Spanende Verfahren der Fertigungstechnik

4.2.1.1 Begriffe, Größen, Zusammenhänge und Abläufe beim Spanen

4.2.1.2 Kräfte und Leistungen beim Spanen

4.2.1.3 Zeitaufwand und Wege beim Spanen

4.2.1.4 Bedeutung und Einflüsse der Schnittgeschwindigkeit

4.2.1.5 Standgrößen und Standkriterien

4.2.1.6 Schnittgeschwindigkeiten, Vorschübe und Oberflächenqualitäten (Rauheiten)

4.2.1.7 Spanarten, Spanformen, Bearbeitbarkeit (Spanbarkeit)

4.2.1.8 Schneidstoffe und Wirkmedien (Kühl-, Schmier-, Spül-Mittel)

4.2.1.9 Besonderheiten beim Spanen harter Werkstoffe bei Trocken- sowie HSC- und HPC-Bearbeitungen

4.2.1.10 Verfahrenstypische Besonderheiten beim Spanen (jeweils Berechnungen zu Komponenten der Spanungskraft, Leistungen, Maschinenhauptzeiten)

4.2.1.11 Fein-, Mikro- und Präzisionsbearbeitung

4.2.1.12 Herstellung von Verzahnungen

4.2.1.13 Berechnung und Gestaltung ausgewählter Spanungswerkzeuge

4.2.2 Abtragen und Generieren

4.2.2.1 Verfahren der Abtragtechnik

4.2.2.2 Generieren von Bauteilen (Rapid Product Development/Rapid Prototyping)

4.2.3 Optimierung von Spanungsvorgängen und Maschinenauslastungen

5 Fügetechnik – Übersichten zum Schweißen und Schneiden, Löten, Kleben und zu sonstigen Fügeverfahren

5.1 Schweißen und Schneiden

5.1.1 Schweißeignung, -sicherheit, -möglichkeiten (Schweiß-, Schweißfolgeplan)

5.1.2 Verfahren zum Schweißen und Schneiden

5.1.3 Schweißgerechte Konstruktion von Bauteilen

5.1.3.1 Stoß- und Nahtarten, Formen von Schweißfugen

5.1.3.2 Zeichnerische Darstellungen von Schweißverbindungen

5.1.3.3 Abmessungen von Schweißnähten, Berechnungen einfacher Schweißverbindungen; Nahtwertigkeit und Nahtformkoeffizient

5.1.3.4 Schrumpfungen an geschweißten Teilen

5.1.3.5 Grundsätze und typische Beispiele schweißgerechter Konstruktion von Bauteilen

5.1.3.6 Kennzeichnung von Schweißpositionen und Rationalisierungsansätze beim Schweißen

5.2 Löten von Einzelteilen und Baugruppen

5.2.1 Einteilung/Zuordnung von Lötverfahren, Löteignung/Lötbarkeit

5.2.2 Lötverbindung, Lote und Flussmittel, Lötbarkeit von Werkstoffen, Verfahrensvarianten

5.2.3 Lötgerechte Konstruktion von Bauteilen; Zeichnerische Darstellung von Lötverbindungen

5.3 Kleben von Bauteilen

5.3.1 Aufbau von Klebeverbindungen; Vorteile, Anwendungsgrenzen und Besonderheiten beim Kleben

5.3.2 Klebstoffarten (DIN EN 923); Grundvorgänge beim Kleben

5.3.3 Empfehlungen zur klebegerechten Konstruktion und Festigkeitsprüfung von Bauteilen

5.3.4 Gesundheits- und Arbeitsschutz beim Kleben

5.4 Übersicht zu sonstigen Verfahren zur Verbindung von Bauteilen und Baugruppen

6 Beschichten – Herstellung fest haftender metallischer und nichtmetallischer Schichten

6.1 Beschichten mit metallischen Überzügen

6.2 Beschichten mit nichtmetallischen Überzügen

6.3 Beschichten aus dem gas- oder dampfförmigen Zustand (PVD – Physical Vapour Deposition, CVD – Chemical Vapour Deposition)

7 Änderungen von Stoffeigenschaften – Härten, Glühen, Vergüten, Anlassen

7.1 Zusammenhänge bei der Änderung von Stoffeigenschaften (Thermische, Thermo-chemische und thermo-mechanische Verfahren)

7.2 Temperaturverläufe bei typischen Wärmebehandlungsverfahren

7.2.1 Glühverfahren für Eisenwerkstoffe

7.2.2 Glühmethoden für Leichtmetalle

7.2.3 Wärmebehandlungen mit signifikanten Änderungen der Stoffeigenschaften

7.2.4 Härten auf Martensit und Vergüten

7.2.5 Nitrieren von Werkstoffen

7.3 Wärme-, Abkühl-, Halte- und Perlitisierungszeiten bei der Wärmebehandlung von Stahlwerkstoffen

7.4 Zusammenhänge zur Ermittlung von Aufkohlungs- und Nitrierzeiten

7.5 Temperaturverläufe beim Abkühlen/Abschrecken

8 Kalkulationen (Zeiten, Kosten, Preise, …); Arbeitsstudien und Investitionsrechnungen

8.1 Berechnungen von Kosten und Preisen

8.2 Bestimmung technisch-organisatorisch begründeter Durchlaufzeiten (DLZ)

8.3 Durchführung von Arbeitsstudien

8.4 Typische Methoden für/bei Investitionsrechnungen

Anhang

T 1 Allgemeine Übersichten

T 1.1 ISO-Toleranzen für Wellen und Bohrungen (Auszüge)

T 1.2 Erreichbare Rauheiten Rz in Abhängigkeit unterschiedlicher Bearbeitungsverfahren

T 1.3 Zusammenfassende Übersichten zu mechanischen Eigenschaften typischer Maschinenbauwerkstoffe (Auszüge)

T 1.3.1 Stahl- und Gusswerkstoffe

T 1.3.1.1 Unlegierte Baustähle; DIN EN 10025

T 1.3.1.2 Vergütungsstähle; DIN EN 10083-1/2

T 1.3.1.3 Einsatzstähle; DIN EN 10084

T 1.3.1.4 Wälzlagerstähle; DIN EN ISO 683-17

T 1.3.1.5 Automatenstähle; DIN EN 10087

T 1.3.1.6 Gusseisen mit Lamellengraphit; DIN EN 1561

T 1.3.1.7 Gusseisen mit Kugelgraphit; DIN EN 1563

T 1.3.1.8 Stahlguss; DIN 1681

T 1.3.1.9 Warmfester Stahlguss; DIN EN 10213-2

T 1.3.1.10 Temperguss; DIN EN 1562 (TGW und TGS)

T 1.3.2 Duro- und Thermoplaste

T 2 Tabellen zur Urformtechnik

T 2.1 Spezielle Übersicht zur Gestaltung von Radien und Übergängen an Gussteilen

T 2.2 Empfehlungen für zulässige Maßabweichungen an Gießereimodellen

T 3 Tafeln und Tabellen zur Umformtechnik

T 3.1 Formänderungsfestigkeiten und Fließkurven

T 3.1.1 Auswahl typischer Formänderungsfestigkeiten k fl = f(?) bei der Kaltverformung weichgeglühter Werkstoffe

T 3.1.2 Beispiele für Fließkurven typischer Maschinenbauwerkstoffe (Kaltumformung)

T 3.1.3 Einflüsse von Umformtemperaturen (Warmumformung), Umformgeschwindigkeiten auf das Verformungsverhalten metallischer Werkstoffe

T 3.2 Schmieden/Gesenkschmieden

T 3.2.1 Gestaltungsgrundsätze für Gesenkschmiedeteile

T 3.2.2 Zulässige Maß- und Oberflächenabweichungen

T 3.3 Richtwerte und Empfehlungen zum Stauchen

T 3.3.1 Nomogramm zur Bestimmung des Kraftbedarfes beim Kaltstauchen unterschiedlicher Werkstücke aus Stahl- und NE-Werkstoffen

T 3.3.2 Zulässige Formänderungen beim Stauchen

T 3.3.3 Erreichbare Maßgenauigkeiten beim Kaltstauchen

T 3.4 Werte für das Fließpressen

T 3.4.1 Nomogramme zur Ermittlung der Fließpresskraft

T 3.4.2 Empfehlungen zur Teilegestaltung beim Fließpressen

T 3.4.3 Herstellbare Teileabmessungen

T 3.4.4 Erreichbare Oberflächenabweichungen beim Kaltfließpressen

T 3.5 Gewindefurchen und -formen

T 3.5.1 Vorbohrdurchmesser für Metrische ISO-Regelgewinde; DIN 13; DIN ISO 965-1

T 3.5.2 Vorbohrdurchmesser für Whitworth-Gewinde; BS 84

T 3.5.3 Vorbohrdurchmesser für US-Amerikanisches Unified-Grobgewinde; UNC-2B; ASME B 1.1; ISO 5864

T 3.6 Gleichungen zum Tiefziehen

T 3.6.1 Berechnungen von Flächenelementen beim Tiefziehen

T 3.6.2 Bestimmung von Rondendurchmessern für typische Fertigteilformen

T 3.7 Zusammenhänge beim Biegen

T 3.7.1 Nomogramm zur Bestimmung von Biegekräften beim Biegen von V-Formen

T 3.7.2 Bestimmung der Gesenkweite in Abhängigkeit vom Biegehalbmesser

T 4 Spanen (Schneiden/Zerteilen); Abtragen; Generieren

T 4.1 Tabellen und Richtwerte zum Spanen

T 4.1.1 Korrekturfaktoren für Schnittgeschwindigkeit und Spanwinkel

T 4.1.2 Korrekturfaktoren zur Berechnung von Schnittkräften

T 4.1.3 Spezifische Schnittkräfte der spanenden Fertigung

T 4.1.4 Richtwerte für Schnittgeschwindigkeiten v c in m min-1

T 4.1.5 Zusammenhänge zwischen Oberflächenrauheiten und Herstellkosten beim Spanen

T 4.1.6 Entstehungsbedingungen und Wirkungen von Spanarten

T 4.1.7 Wirkungen und Nutzungsmöglichkeiten typischer Bestandteile von KSSM (Kühl-, Schmier-, Spülmittel) auf Bearbeitungsvorgang und Arbeitsergebnis (vgl. VSI)

T 4.1.8 Spezielle verfahrensspezifische Richtwerte

T 4.1.8.1 Drehen (Lang-, Plan-, Fein-, Gewindedrehen)

T 4.1.8.1.1 Empfehlungen für Werkzeugwinkel beim Drehen mit Hartmetallen

T 4.1.8.1.2 Werte zur Anpassung spezieller Bearbeitungsbedingungen

T 4.1.8.1.3 Richtwerte für Schnittgeschwindigkeiten und Vorschubwege beim Drehen mit Formwerkzeugen aus Schnellarbeitsstahl

T 4.1.8.1.4 Empfehlungen für Schnittgeschwindigkeiten beim Drehen spezieller Gusswerkstoffe mit Si3N4-Schneidkeramik

T 4.1.8.1.5 Empfehlungen für Werkzeugwinkel beim Drehen mit HM-Werkzeugen

T 4.1.8.1.6 Richtwerte für das Spanungsverhältnis „G“

T 4.1.8.1.7 Vorschubwerte f und Eckenrundungen r E für das Drehen mit HM-Werkzeugen bei geforderten Rauheiten R m

T 4.1.8.1.8 Spezielle Richtwerte und Empfehlungen zum Gewindedrehen

T 4.1.8.2 Hobeln und Stoßen

T 4.1.8.3 Bohren (Bohren ins Volle, Auf-, Tief-, Fein-, Gewindebohren), Senken und Reiben

T 4.1.8.3.1 Richtwerte und Empfehlungen zum Bohren und Senken

T 4.1.8.3.2 Richtwerte für das Reiben

T 4.1.8.3.3 Besonderheiten beim Gewindebohren

T 4.1.8.3.4 Gegebenheiten und Bedingungen beim Tieflochbohren

T 4.1.8.4 Fräsen (inkl. Gewindeherstellung, HSC- Fräsen und Bearbeitung harter Werkstoffe)

T 4.1.8.4.1 Ermittlung günstiger Werkzeug-Kennwerte

T 4.1.8.4.2 Richtwerte für Bearbeitungsparameter

T 4.1.8.5 Sägen (Kreis- und Bandsägen)

T 4.1.8.6 Räumen (Außen-, Innen-)

T 4.1.8.7 Schleifen (Rund-, Flach-, Stech-, Zieh- und Schwingziehschleifen); Läppen und Polieren

T 4.1.8.8 Besonderheiten bei der Herstellung von Zahnrädern

T 4.1.8.9 Spanen spezieller Werkstoffe

T 4.1.8.9.1 Drehen, Bohren, Fräsen und Schleifen typischer Kunststoffe

T 4.1.8.9.2 Schnittgeschwindigkeiten in m min-1 beim Drehen und Fräsen von Graphit EK85 (vorrangig für Werkzeug- und Formenbau)

T 4.1.8.9.3 Drehen, Bohren und Fräsen von Titanlegierungen

T 4.2 Tabellen und Richtwerte zum Abtragen und Generieren

T 4.2.1 Ultraschallbearbeitung (USM); Berechnungen an Sonotroden

T 4.2.2 Elektrochemisches Abtragen (ECM); Abtragverhalten typischer Werkstoffgruppen bei Bearbeitung mit NaCl- und NaNO3-Elektrolytlösungen

T 4.2.3 Senk- und Drahterodieren (EDM)

T 4.2.4 Laserschweißen und -schneiden (LBM)

T 4.2.5 Generieren von Bauteilen (Rapid Product Development – RPD; Rapid Prototyping – RP)

T 5 Tabellen, Richtwerte und Empfehlungen zum Fügen von Bauteilen, Beschichten und Ändern von Stoffeigenschaften

T 5.1 Übersichten zur Fügetechnik

T 5.2 Berechnungen und Empfehlungen für das Beschichten

T 5.3 Übersichten zur Stoffeigenschaftsänderung

Literaturverzeichnis

Sachwortverzeichnis