09 Grundlagen der Maschinenkonstruktion I

Question 1

Schritte der Konstruktion

Answer 1

• Planen und Klären der Aufgabe
• Konzipieren
• Entwerfen
• Ausarbeiten

Question 2

Konstruktionssystematik

Answer 2

o Die Intuition und Erfahrung des Konstrukteurs, in Kombination mit methodischem Vorgehen, ist der Schlüssel zur erfolgreichen Konstruktion.
o Konstruktionsmethodik: Stellt Hilfsmittel für die einzelnen Schritte des Konstruktionsprozesses zur Verfügung
o 70% der Produktkosten werden durch die Konstruktion festgelegt

Question 3

Lastenheft

Answer 3

Definiert das Was und Wofür -> So allgemein wie möglich, so genau wie nötig

Vom Auftraggeber festgelegte Gesamtheit der Forderungen an die Lieferungen und Leistungen eines Auftragnehmers innerhalb eines (Projekt-)Auftrags

Question 4

Pflichtenheft

Answer 4

Definiert das Wie und Womit

Vom Auftragnehmer erarbeitete Realisierungsvorhaben auf der Basis des vom Auftraggeber vorgegebenen Lastenheftes

Question 5

Konzipieren - Festlegung technologischer Parameter (5)

Answer 5

o Automatisierungsgrad
o Leistungsparameter
o Arbeitsraumgröße
o Anzahl der Achsen
o Baugröße der Maschine

Question 6

Serielle Kinematik

Answer 6

Einzelne Bewegungsachsen sind der Reihe nach aufeinander aufgebaut

Question 7

Parallele Kinematik

Answer 7

Einzelne Bewegungsachsen sind parallel angeordnet und greifen zusammen an der Arbeitsplattform an

Question 8

Vorteile Paralleler Kinematiken (5)

Answer 8

 Ein Stellelement muss nur die eigene Masse tragen und nicht zusätzlich die der Glieder davor -> Reduzierung der bewegten Masse
 Hohe Geschwindigkeiten, Beschleunigungen
 Höhere Präzision
 Kompaktere Bauweise
 Hohe Steifigkeit

Question 9

Entwerfen - Auslegung einer WZM auf Steifigkeit

Answer 9

o Bei Auslegung auf Festigkeit wird ein minimales Gewicht eines Bauteils angestrebt und der elastische Bereich des Materials bis auf einen Sicherheitsbereich ausgenutzt.

o In definierten Missbrauchslastfällen wir eine bleibende plastische Verformung toleriert

-> Im Werkzeugmaschinenbau wird auf max. Steifigkeit am TCP ausgelegt
-> Festigkeit kein Konstruktionskriterium, da keine hohen Spannungen erreicht werden
-> Auslegung im Werkzeugmaschinenbau immer auf Steifigkeit

Question 10

Festigkeit - Oberhalb der Streckgrenze gilt:

Answer 10

• Kein lineares Verhalten
• Bleibende, plastische Verformungen

Question 11

Unterschied Stahl-Guss

Answer 11

o Stahl und Grauguss sind Eisen-Kohlenstoff-Legierungen, die weitere metallische und nichtmetallische Legierungselemente wie Silicium, Mangan oder Chrom beinhaltet
o Materialersparnisse (-> geringeres Gewicht) durch Stahlkonstruktion bei gleichen Belastungen
o Bei Stahlkonstruktionen entfallen Kosten für aufwendige Modelle -> Besonders geeignet für Einzelausführungen

Question 12

Lamellengraphit

Answer 12

Einfachste Gusseisen-Sorte
 Kohlenstoff liegt in dünnen, unregelmäßig geformten Graphitlamellen vor
 Gusseisen kann keinen hohen Zugkräften standhalten, da die Lamellen als Kerben und somit als Sollbruchstellen wirken

Question 13

Unterschied Stahl-Guss:
- Dichte, E-Modul, Zugfestigkeit, Schmelztemperatur
- Wärmeleitfähigkeit, Dämpfung

Answer 13

Dichte, E-Modul, Zugfestigkeit, Schmelztemperatur:
Guss < Stahl

Wärmeleitfähigkeit, Dämpfung:
Guss > Stahl

Question 14

Herstellungsprozess eines Gussteils (8 Schritte)

Answer 14

• Unterkasten und Modellhälfte liegen auf der Ausstampfplatte
• Formsand einfüllen und zur Stabilisierung mit Bentonit, Öl, CO2 oder Kaltharzen versetzen und dann verdichten
• Kasten wenden, im Gießbett ablegen, zweite Modellhälfte auflegen, Zulauf- und Steigermodell setzen, Oberkasten aufsetzen
• Formsand einfüllen und feststampfen
• Oberkasten abheben, Modelle entfernen
• Kerne einlegen um Hinterschneidungen oder Hohlräume realisieren zu können
• Formkasten zulegen und beschweren (oder verklammern) und Abgießen
• Kasten ausleeren, Gussstück entnehmen, Steiger und Zulauf abtrennen

-> Herstellung von Gussformen lohnt sich meistens erst bei großen Stückzahlen

Question 15

Gestaltungshinweise für Gussteile

Answer 15

• Formschrägen von ca. 3° bis 5° vorsehen, um Form nicht zu schädigen
• Keine scharfen Ecken oder Kanten, da dort sonst eine größere Gefahr für Risse entsteht
• Materialanhäufung vermeiden

Question 16

Gestaltungsregeln für Schweißverbindungen (6)

Answer 16

o Schweißgeeignete Grundwerkstoffe verwenden, d.h. hinreichend suaber und kohlenstoffarm (C ≤ 0,2%)
o Zugänglichkeit der Schweißnähte ermöglichen
o Keine Gusskonstruktion nachahmen
o Bleche mit möglichst gleichen Wandstärken zusammenschweißen (Kerbwirkung)
o Einseitige Kehlnähte nach Möglichkeit vermeiden
o Möglichst so konstruieren, dass in den Normallagen PA und PB geschweißt werden kann

Question 17

Mineralguss

Answer 17

o Mineralguss hat geringeren E-Modul (ca. 30-40 N/mm2) -> Um Vergleichbarer Betten herzustellen, werden diese aus dem Vollen hergestellt
o Gießformen für Mineralguss werden meistens aus abnehmbaren Platten hergestellt, nicht aus Sand

Question 18

Auslegung- und Gestaltungskriterien

Answer 18

o Statische Belastung
o Dynamische Belastung
o Thermische Belastung