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Lernfeldprojekte zur Fachkunde Metall Abschlussprüfung Teil 1 – Lösungen – 1. Auflage VERLAG EUROPA-LEHRMITTEL · Nourney, Vollmer GmbH & Co. KG Düsselberger Straße 23 · 42781 Haan-Gruiten Europa-Nr.: 12623 EUROPA-FACHBUCHREIHE für metalltechnische Berufe

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Lernfeldprojekte zur Fachkunde MetallAbschlussprüfung Teil 1

– Lösungen –

1. Aufl age

VERLAG EUROPA-LEHRMITTEL · Nourney, Vollmer GmbH & Co. KG

Düsselberger Straße 23 · 42781 Haan-Gruiten

Europa-Nr.: 12623

EUROPA-FACHBUCHREIHE

für metalltechnische Berufe

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1. Aufl age 2016

Druck 5 4 3 2 1

Alle Drucke derselben Aufl age sind parallel einsetzbar, da sie bis auf die Behebung von Druckfehlern

untereinander unverändert sind.

Diesem Buch wurden die neuesten Ausgaben der DIN-Blätter und der VDI/VDE-Richtlinien zugrunde gelegt.

Verbindlich sind jedoch nur die DIN-Blätter und die VDI/VDE-Richtlinien selbst.

Verlag für DIN-Blätter: Beuth-Verlag GmbH, Burggrafenstr. 6, 10625 Berlin

Verlag für die VDE-Bestimmungen: VDE-Verlag GmbH, Bismarckstr. 33, 10625 Berlin

ISBN 978-3-8085-1262-3

Alle Rechte vorbehalten. Das Werk ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der gesetzlich

geregelten Fälle muss vom Verlag schriftlich genehmigt werden.

© 2016 by Verlag Europa-Lehrmittel, Nourney, Vollmer GmbH & Co. KG, 42781 Haan-Gruiten

http://www.europa-lehrmittel.de

Satz: Satz+Layout Werkstatt Kluth GmbH, 50374 Erftstadt

Umschlag: Grafi sche Produktionen Jürgen Neumann, 97222 Rimpar

Umschlagfotos: TESA/Brown & Sharpe, CH-Renens und Sauter Feinmechanik GmbH, Metzingen

Druck: Konrad Triltsch Print und digitale Medien GmbH, 97199 Ochsenfurt-Hohestadt

Autoren:Burmester, Jürgen Dipl.-Ing. Soest

Dillinger, Josef Studiendirektor München

Escherich, Walter Studiendirektor München

Metz, Willi Oberstudienrat München

Reißler, Ludwig Studiendirektor München

Lektor: Dillinger, Josef

Bildentwürfe: Die Autoren

Fotos: Leihgaben von Firmen (Verzeichnis, letzte Seite)

Der Abdruck des Umschlagbildes erfolgt mit freundlicher Genehmigung der Firma

Gleason-Pfauter Maschinenfabrik GmbH in 71636 Ludwigsburg.

Bildbearbeitung: Zeichenbüro des Verlags Europa Lehrmittel, Nourney, Vollmer GmbH & Co. KG,

73760 Ostfi ldern.

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3Vorwort

Vorwort

Das Arbeitsbuch „Lernfeldprojekte zur Fachkunde Metall“ bietet den Nutzern eine Vielfalt von Lernmöglich-

keiten für die Inhalte bis zur Abschlussprüfung Teil 1. Diese Lerninhalte werden anhand von Projekten vermit-

telt und befassen sich mit den Bereichen Fertigungstechnik, Bauelemente, Instandhaltung und Automatisie-

rungstechnik.

Für den Unterricht bietet das vorliegende Buch vier Lernträger

• Projekt „Tablethalter“,

• Projekt „Flügelzellenpumpe“,

• Projekt „Fahrradmontageständer“,

• Projekt „Bohrvorrichtung“.

Jedes Projekt beginnt mit einer Übersichtsseite, auf der neben der Beschreibung auch die Zuordnung zu den

Lernfeldern zu fi nden ist.

Die vier Projekte sind so gestaltet, dass sie an der Schule im Lernfeldunterricht hergestellt oder steuerungs-

technisch nachvollzogen werden können.

Die Arbeitsblätter zu

• Wartung,

• Fertigen von Bauteilen mit handgeführten Werkzeugen,

• Fertigen von Bauteilen mit Maschinen,

• Herstellen einfacher Baugruppen,

• Pneumatik, Elektropneumatik, Hydraulik

dienen zur Einarbeitung und Vertiefung der Lerninhalte zur Facharbeiterprüfung Teil 1. Sie beinhalten sowohl

gebundene als auch ungebundene Aufgaben, die in Kombination mit dem Buch „Fachkunde Metall“ sowie

„Rechenbuch Metall“ und „Tabellenbuch Metall“ bearbeitet werden können.

Die Pneumatik- und Elektropneumatik-Schaltpläne sind nach der Referenznorm DIN EN 81346-2 erstellt. Er-

läuterungen zu dieser Norm befi nden sich im Anhang.

Dieses Lösungsheft enthält eine CD-ROM mit Zusatzmaterial zu den jeweiligen Projekten, die die Unterrichts-

vorbereitung und -durchführung erleichtern.

Eine interaktive, digitale Variante der Lernfeldprojekte (z.B. für den Einsatz am Whiteboard) ist als eigenstän-

diges Produkt lieferbar (Europa-Nr. 84040).

Das vorliegende Buch soll nicht nur auf die Abschlussprüfung Teil 1 vorbereiten, sondern auch Hilfestellung

bei schulischen Leistungskontrollen geben.

Die Autoren wünschen den Nutzern des Buches bei der Bearbeitung der Projekte viel Erfolg und sind für Kri-

tik, Verbesserungsvorschläge und Hinweise an [email protected] dankbar.

Herbst 2016 Die Autoren

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4 Inhaltsverzeichnis

Inhaltsverzeichnis1. Projekt Tablethalter 5

2. Projekt Flügelzellenpumpe 27

3. Projekt Fahrradmontageständer 59

4. Projekt Bohrvorrichtung 87

Unterrichtsprojekt Säulenbohrmaschine 124

Themenbereiche zur Facharbeiterprüfung Teil 1 132

Fertigen von Bauteilen mit handgeführten Werkzeugen 133

Fertigen von Bauteilen mit Maschinen 145

Herstellen von einfachen Baugruppen 160

Instandhaltung 172

Elektrotechnik 175

Automatisierungstechnik 176

Anhang Referenznorm DIN EN 81346-2 202

ISO 1219-2 206

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5Lernfeldprojekte zur Fachkunde Metall Projekt Tablethalter

1. Projekt Tablethalter

ProjektbeschreibungIm Zuge der fortschreitenden Technisierung werden Tablet-PCs unter anderem für die Darstellung von

Fertigungszeichnungen in der Werkstatt verwendet. Das Unterrichtsprojekt Tablethalter wurde entwi-

ckelt, um einen Tablet-PC in Arbeitshöhe auf dem Werktisch positionieren zu können.

Er steht kippsicher auf drei Standfüßen. Die Neigung der Blechauflage für die mobilen Endgeräte ist

verstellbar, die Klemmleisten links und rechts lassen sich auf die unterschiedlichen Breiten und Tiefen

verschiedener Tabletmodelle justieren und mithilfe von Rändelmuttern arretieren.

Einordnung des Projektes in den UnterrichtDas vorliegende Unterrichtsprojekt Tablethalter ist konzipiert für das erste Ausbildungsjahr industrieller

und handwerklicher Metallberufe wie Feinwerk-, Industrie-, Zerspanungs- oder Werkzeugmechaniker.

Der Einsatz in berufsvorbereitenden vollzeitschulischen Bildungsgängen wie der Berufsfachschule ist

ebenfalls möglich.

Die Aufgabenstellungen bearbeiten schwerpunktmäßig die Inhalte des Lernfeldes „Fertigen von Bautei-len mit handgeführten Werkzeugen“.

Zielsetzung des ProjektesDie Inhalte des Lernfeldes werden an verschiedenen Bauteilen des Lernträgers bearbeitet, unter ande-

rem folgende Inhalte:

• Einzelteilzeichnungen analysieren und erstellen

• Allgemeintoleranzen ermitteln

• Arbeitspläne anfertigen

• Maße prüfen und beurteilen

• Grundlagen des Trennens und Umformens erlernen

• Zuschnittslängen berechnen

• Biegeumformen vorbereiten und durchführen

• Eigenschaften metallischer Werkstoffe erfahren

• Prüfungen an Werkstoffen kennenlernen

• Stückliste bearbeiten

• Bohrbearbeitung und Gewindeherstellung planen.

Die Anwendung von mathematischen Grundlagen und die Arbeit mit dem Tabellenbuch soll im Hinblick

auf die Facharbeiterprüfung Teil 1 anhand von verschiedenen Aufgabenstellungen durchgängig geübt

werden.

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6 Projekt Tablethalter Lernfeldprojekte zur Fachkunde Metall

1. GrundplatteDie Werkstatt benötigt zur Fertigung der

Grundplatte eine Einzelteilzeichnung, da

bisher nur das CAD-Modell existiert.

Sie bekommen die Aufgabe, die Erstellung

der technischen Zeichnung vorzubereiten

und durchzuführen.

120°

ø4

0,1

5

ø6

0,2

ø4

,5

ø10+0,3+0,1

ø4,5

ø4,5

ø8

ø8

R3

40

20±0,1

t = 8

3. Aufgabe

Bei der Fertigung eines Werkstückes können Maße nie genau eingehalten werden. Die Maße erhalten

deshalb eine Tolerierung. Maße ohne Toleranzangaben sollen hier den Allgemeintoleranzen nach DIN

ISO 2768 – m unterliegen. Ermitteln Sie für die folgenden Maße jeweils die Toleranz, oberes und unteres

Abmaß, Höchst- und Mindestmaß.

Grundmaß Oberes Abmaß Unteres Abmaß Höchstmaß Mindestmaß Toleranz

3 mm 0,1 mm – 0,1 mm 3,1 mm 2,9 mm 0,2 mm

Ø 4,5 mm 0,1 mm – 0,1 mm 4,6 mm 4,4 mm 0,2 mm

40 mm 0,3 mm – 0,3 mm 40,3 mm 39,7 mm 0,6 mm

120° 0°20´ – 0°20´ 120°20´ 119°40´ 40´

2. Aufgabe

Aus welchen Elementen besteht eine Maßangabe für ein Längenmaß?

Maßlinie, Maßhilfslinie, Maßlinienbegrenzung (Pfeil), Maßzahl

1. Aufgabe

In technischen Zeichnungen werden verschiedene Linienarten verwendet. Tragen Sie die jeweilige

Linienart und die entsprechende Verwendung in die Tabelle ein.

Linienart Verwendung

Volllinie, schmal Maß- und Maßhilfslinien, Schraffuren

Freihandlinie Ausbrüche, manuelle Teilbegrenzungen

Volllinie, breit Sichtbare Kanten und Umrisse

Strichlinie, schmal Verdeckte Kanten und Umrisse

Strich-Punktlinie (langer Strich), schmal Mittel-, Symmetrielinien, Lochkreise

Strich-Punktlinie (langer

Strich), breitKennzeichnung von Schnittebenen

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7Lernfeldprojekte zur Fachkunde Metall Projekt Tablethalter

4. Aufgabe

Erstellen Sie auf Basis

des CAD-Modells eine

Vorderansicht der

Grundplatte im Maß-

stab 1 : 1 und bemaßen

Sie nach Norm. Kenn-

zeichnen Sie den

Schnittverlauf des

nebenstehenden

Schnittes, und zeich-

nen Sie ihn in Ihrer

Ansicht ein.

ASchnitt A-A

8

œ8

œ8

œ10

œ4,5

œ4,5

œ4,5

3,2A

120}

œ65 œ40

40

20

R3

5. Aufgabe

Das Material der Grundplatte liegt als Flachstab mit der Länge Œ = 3000 mm vor. Es soll zuerst auf Maß

gesägt werden. Nach welchen Kriterien wählen Sie das Handsägeblatt aus und welche Zahnteilung

verwenden Sie?

Das zu verwendende Sägeblatt wird nach der Festigkeit des Werk-

stoffes und nach der Werkstückdicke ausgewählt. Die Grundplatte

besteht aus S235JRC +C und weist eine mittlere Festigkeit auf.

Es kann ein Sägeblatt mit mittlerer Teilung (22 Zähne/inch) verwendet

werden.

6. Aufgabe

Benennen Sie die unten abgebildeten Sägeblattformen, die ein Freischneiden des Sägeblattes ermög-

lichen.

Form des Sägeblattes

Freischneiden der

Zähne durchGeschränkte

Form

Gestauchte

Form

Gewellte

Form

7. Aufgabe

Welche Arbeitsregeln sollten beim Sägen beachtet werden?

Sägeblatt fest einspannen, Zähne zeigen in Stoßrichtung, Benutzung

der ganzen Sägeblattlänge, Werkstück nahe der Schnittstelle spannen.

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8 Projekt Tablethalter Lernfeldprojekte zur Fachkunde Metall

8. Aufgabe

Um die Wirtschaftlichkeit der Herstellung überprüfen

zu können, soll für die Grundplatte das Verhältnis

von Werkstück zu Abfall errechnet werden.

a) Berechnen Sie das Volumen und die Masse

des Rohteils 80 × 70 × 8 mm (rStahl = 7,85 kg/dm3).

b) Berechnen Sie das Volumen und die Masse des Werkstückes unter Verwendung des Tabellenbuches.

Als Abfall für die Bohrungen/Senkungen werden 1751 mm³ angenommen.

Hinweis: Unterteilen Sie die Grundplatte in einzelne Grundkörper!

80

70

VRohteil = Œ · b · h

VRohteil = 80 mm · 70 mm · 8 mm

VRohteil = 44.800 mm3 = 44,8 cm3

mRohteil = VRohteil · r mRohteil = 44,8 cm3 · 7,85 g/cm3 = 351,68 g

xx-3

V1V2

V3 V4

14

4020

R3

VWerkstück = 3 · V1 + V2 + 3 · V3 + 6 · V4 – VBohrungen

Berechnung von x:

x = 40 mm – (1/6 · √¯̄3̄ · 20 mm)

x = 34,23 mm

V1 = l · b · h = (x – 3 mm) · 20 mm · 8 mm

V1 = 4996,2 mm3

V2 = AΔ · h = 1/4 · √¯̄3̄ · (20 mm)2 · 8 mm

V2 = 1385,6 mm3

V3 = l · b · h = 3 mm · 14 mm · 8 mm

V3 = 336 mm3

V4 = 1/4 · π r2 · h = 1/4 · π (3 mm)2 · 8 mm

V4 = 56,5 mm3

VWerkstück = 3 · 4996,8 mm3 + 1385,6 mm3 + 3 · 336 mm3 +

6 · 56,5 mm3 – 1751 mm3

VWerkstück = 15.970 mm3 = 15,97 cm3

mWerkstück = VWerkstück · rmWerkstück = 15,970 cm3 · 7,85 g/cm3 = 125,4 g

Verhältnis Werkstück zu Abfall:

VAbfall = VRohteil – VWerkstück = 44.800 mm3 – 15.970 mm3 = 28.830 mm3

Verhältnis x = 15.970 mm3 : 28.830 mm3 = 0,55 : 1

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9Lernfeldprojekte zur Fachkunde Metall Projekt Tablethalter

9. Aufgabe

Nach dem Zusägen des Flachstabes auf

das Rohmaß 70 × 80 × 8 mm bekommen

Sie die Aufgabe, den Anriss der Grund-

platte zu erstellen.

Skizzieren Sie die einzelnen Schritte

rechts.

80

70

10. Aufgabe

Für den Anriss stehen Ihnen verschiedene Werkzeuge zur Verfügung. Benennen Sie die Werkzeuge in

der Tabelle.

Höhenreißer

(digital)

Parallelreißer

Höhenreißer

mit Strichskale

Anreißplatte

Spitzzirkel Reißnadel Körner Stangenzirkel

11. Aufgabe

Worauf müssen Sie achten, wenn Sie die Bohrungsmittelpunkte körnen?

Der Körner wird schräg angesetzt, damit beim Anlegen das Anriss-

kreuz zu sehen ist. Dann wird der Körner aufgerichtet und leicht

angekörnt, um ggf. noch korrigieren zu können.

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10 Projekt Tablethalter Lernfeldprojekte zur Fachkunde Metall

12. Aufgabe

Nach der Erstellung des Werkstückes werden die verschiedenen Maße geprüft. Hierfür stehen Ihnen

verschiedene Prüfgeräte zur Verfügung.

Benennen Sie die Prüfgeräte und ordnen Sie zu, ob es sich um ein Messgerät oder eine Lehre handelt.

Messschieber Radienlehre Messuhr Bügelmessschraube

Messgerät Lehre Messgerät Messgerät

Winkelmesser Haarwinkel Stahlmaß Grenzlehrdorn

1 2 3 4 + 2545H70

Messgerät Lehre Messgerät Lehre

13. Aufgabe

Ermitteln Sie die Prüfmaße L1 und L2.

ø65ø40

b1

L1

L2

b2

sin 60° = b1/20 mm | · 20 mm

sin 60° · 20 mm = b1

b1 = 1/2 · √¯̄3̄ · 20 mm = 17,32 mm

L1 = 2 · b1 = 34,64 mm

sin 60° = b2/32,5 mm | · 32,5 mm

sin 60° · 32,5 mm = b2

b2 = 1/2 · √¯̄3̄ · 32,5 mm = 28,15 mm

L2 = 2 · b2 = 56,29 mm

14. Aufgabe

Beschreiben Sie die Messung der Bohrungsabstände am Werkstück.

Die Messung erfolgt mithilfe von Prüfstiften, die in die betreffenden

Bohrungen eingefügt werden. Der innere oder äußere Abstand

zwischen den Prüfstiften wird mithilfe eines Messschiebers ermittelt.

Zu diesem Wert wird ein Bohrungsdurchmesser addiert bzw.

subtrahiert. Alternativ kann ein Messschieber mit kegelförmigen

Aufsätzen zur Bohrungsmessung verwendet werden.

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11Lernfeldprojekte zur Fachkunde Metall Projekt Tablethalter

15. Aufgabe

Wodurch können mögliche Messabweichungen entstehen?

• Fehler am Werkstück

• umweltbedingte Fehler

• Fehler am Messwerkzeug

• Fehler des Prüfers

16. Aufgabe

Sie entschließen sich, einige Maße mit dem Messschieber zu prüfen. Zuvor machen Sie einige Mess-

übungen. Notieren Sie die Ergebnisse.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

0 10 20 30 40 50 6

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

0 10 20 30 40 50

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

0 20 30 40 50 60 7

13 + 0,65 = 13,65 mm 6 + 0,85 = 6,85 mm 20 + 0,05 = 20,05 mm

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

70 80 90 100 110 120

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

0 10 20 30 40 50

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

130 140 150

72 + 0,45 = 72,45 mm 6 + 0,1 = 6,1 mm 135 + 0,2 = 135,2 mm

17. Aufgabe

Sie haben mithilfe des Tabellenbuches Höchstmaß (Go), Mindestmaß ( u) und Toleranz ermittelt. Ihre

Messergebnisse haben Sie in einer Tabelle zusammengefasst. Machen Sie eine Beurteilung hinsichtlich

der Qualität (Allgemeintoleranzen DIN ISO 2768 – m).

Maß Go Gu Toleranz Messergebnis In Ordnung Nacharbeit Ausschuss

40 40,3 39,7 0,6 40,5 X

Ø 4,5 4,6 4,4 0,2 4,6 X

Ø 65 65,2 64,8 0,4 65,2 X

20 20,1 19,9 0,2 20,2 X

Ø 10 10,3 10,1 0,2 9,9 X

Ø 40 40,15 39,85 0,3 40,2 X

L1 34,94 34,34 0,6 34,5 X

L2 56,59 55,99 0,6 56,1 X

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12 Projekt Tablethalter Lernfeldprojekte zur Fachkunde Metall

2. BefestigungswinkelDie zwei Befestigungswinkel fixieren das Trägerblech auf dem Träger. Über die Schraubenverbindung

kann der Kippwinkel verstellt werden.

R5

4,5

R5

R510

15

20

ø4,

5

10

18. Aufgabe

Zur Herstellung der zwei Befestigungswinkel wird eine technische Zeichnung in drei Ansichten benötigt.

Erstellen Sie die Zeichnung anhand des CAD-Modells im Maßstab 2 : 1 und bemaßen Sie nach Norm.

Aus der Stückliste entnehmen Sie den Werkstoff Blech EN 10130 – 50 × 2 × 10 – DC01 – B – m.

30

25

10

2œ4,5

20

R5

15

10

M2:1

4,5

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13Lernfeldprojekte zur Fachkunde Metall Projekt Tablethalter

19. Aufgabe

Ermitteln Sie für den Biegeradius 3 mm den kleinsten zulässigen Biegeradius.

S235JR: rmin = 2,5 mm (quer zur Walzrichtung)

rmin = 2,5 mm (längs zur Walzrichtung)

20. Aufgabe

Welche Faktoren haben Einfluss auf den kleinsten zulässigen Biegeradius?

Blechdicke, Werkstoff, Walzrichtung und Biegewinkel

21. Aufgabe

Für den Befestigungswinkel soll eine Zuschnittzeichnung erstellt werden. Berechnen Sie die gestreckte

Länge sowie die Position der Biegelinie und fertigen Sie die Zeichnung mit der erforderlichen Bema-

ßung im Maßstab 1 : 1 an.

28

47 M1:1

10

Gestreckte Länge:

L = Œ1 + Œ2 – v

L = 30 mm + 20 mm – 4,5 mm

L = 45,5 mm ≈ 46 mm

Lage der Biegelinie:

LBiege = Œ1 – ½ v

LBiege = 30 mm – 2,25 mm

LBiege = 27,75 mm ≈ 28 mm

22. Aufgabe

Der Befestigungswinkel federt beim Biegevorgang etwas zurück. Ermitteln Sie die Rückfederung mithil-

fe des Tabellenbuches und legen Sie den erforderlichen Biegewinkel fest.

Für den Werkstoff S235JR und das Verhältnis r2/s = 4 mm/2 mm = 2

ergibt sich ein Rückfederungsfaktor kr = 0,99

Für den Biegewinkel vor Rückfederung ergibt sich

a1 = a2/kr = 90°/0,99 = 90,9°

Der Befestigungswinkel muss um ca. 1° überbogen werden.

23. Aufgabe

Ermitteln Sie die gestreckte Länge für die Klemmleiste.

l5

l2

l1

l4

l3171

4R2

R3

12

20

110}

Lges = Œ1 + Œ2 + Œ3 + Œ4+ Œ5Lges = 9 mm + 14 mm + 20 mm

+ 1/4 · π · 2 · 2,5 mm

+ 110°/360° · π · 2 · 2,5 mm

Lges = 43 mm + 3,93 mm + 4,8 mm

Lges = 51,73 mm ≈ 52 mm

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14 Projekt Tablethalter Lernfeldprojekte zur Fachkunde Metall

24. Aufgabe

a) Ermitteln Sie die gestreckte Länge des Trägerbleches

unter Berücksichtigung des Ausgleichswertes v für

alle 90° Biegungen.

b) Errechnen Sie die gestreckte Länge für das Trägerblech anhand des Verlaufes der neutralen Faser

Ermitteln Sie die gestreckte Länge des Trägerbleches

unter Berücksichtigung des Ausgleichswertes v füv

alle 90° Biegungen.

1

10

12 R3 R3

R3

R3R3

76 48 76

ches

ür

Lges = Œ1 + Œ2 + Œ3 + Œ4+ Œ5 + Œ6 – n · v (v = 3 mm, s. Tab.)

Lges = 10 mm + 76 mm + 12 mm + 50 mm + 12 mm + 76 mm – 5 · 3 mm

Lges = 236 mm – 15 mm

Lges = 221 mm

Lges = Œ1 + Œ2 + Œ3 + Œ4+ Œ5 + Œ6 + 5 · (1/4 · π · 2 · 3,5 mm)

Lges = 6 mm + 68 mm + 2 · 4 mm + 42 mm + 72 mm +

5 · (1/2 · π · 3,5 mm)

Lges = 196 mm + 27,49 mm = 223,49 mm ≈ 224 mm

25. Aufgabe

Interpretieren Sie die unterschiedlichen Ergebnisse aus Aufgabe 24.

Der Ausgleichswert v berücksichtigt, dass kleine Biegeradien in der

Praxis mehr Dehnung als Stauchung ergeben und der Zuschnitt

kürzer sein muss.

26. Aufgabe

Der Blechstreifen der Befestigungswinkel wird aus einer

großen Blechtafel geschnitten. Worauf müssen Sie

bezüglich der Biegelinie achten?

Die Biegelinie muss möglichst senkrecht

zur Walzrichtung verlaufen, da der Werk-

stoff so größere Belastungen aufnehmen

kann und die Gefahr der Rissbildung beim

Biegevorgang minimiert wird.

Faserverlauf des Bleches

Walzrichtung

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15Lernfeldprojekte zur Fachkunde Metall Projekt Tablethalter

27. Aufgabe

Erstellen Sie einen detaillierten Arbeitsplan

für die Herstellung des Befestigungswinkels.

Die Bohrerdrehzahl eines HSS-Spiralbohrers

für Ø 4,5 mm beträgt n = 2830 1/min

für das vorliegende Material.

Nr. Arbeitsvorgang Arbeitsmittel Bemerkungen

10 Anreißen des Rohteils

Reißnadel, Stahlmaß

Walzrichtung

beachten

20 Schneiden des Rohteils Blechschere

30 Feilen auf Maß,

Entgraten

Flachfeile

Hieb Nr. 1

40 Prüfen der Maße und

Rechtwinkligkeit

Messschieber,

Anschlagwinkel

50 Anreißen der Biegelinie

und der Außenradien

Reißnadel, Stahlmaß,

Stangenzirkel

60 Anreißen der Bohrungs -

mittelpunkte Ø 4,5 mm

Reißnadel, Stahlmaß

70 Körnen der Bohrungs-

mittelpunkte

Körner, Hammer

80 Feilen der Radien R 10 Flachfeile Hieb Nr. 1

90 Bohren Ø 4,5 mm

Bohrmaschine,

HSS-Bohrer Ø 4,5mm

n = 2830 1/min

100 Entgraten der Bohrungen Kegelsenker

110 Ausfeilen der Aussparung Flachfeile Hieb Nr. 1

120 Schwenkbiegen 90°

Schraubstock,

Kunststoffhammer

130 Entgraten und auf

Maßhaltigkeit prüfen

Messschieber, Flach-

feile, Anschlagwinkel

Hieb Nr. 3

28. Aufgabe

Überprüfen Sie mithilfe des Tabellenbuches den Durchmesser der Durchgangslöcher d = 4,5 mm für

eine Verschraubung mit einer Sechskantschraube M4.

Tabellenbuch: Durchgangslöcher für Schrauben (vgl. DIN EN 20273),

Gewinde M4: dh = 4,5 mm (Reihe mittel)

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16 Projekt Tablethalter Lernfeldprojekte zur Fachkunde Metall

29. Aufgabe

Der Werkstückzuschnitt wird mit einer Handblechschere hergestellt. Die Schere wirkt wie ein zweiseiti-

ger Hebel. Berechnen Sie anhand der Skizze die Schnittkraft FS.

20

FS

FH = 200 N

200

∑Mlinks = ∑Mrechts

FS · ŒS = FH · ŒHFS = (FH · ŒH)/ŒSFS = (200 N · 200 mm)/20 mm

FS = 2000 N

30. Aufgabe

In Ihrem Betrieb wird diskutiert, einige Einzelteile des Tablethalters aus einem anderen Material zu ferti-

gen. Vervollständigen Sie die Tabelle, um eine Übersicht über verschiedene Werkstoffe zu bekommen.

Einteilung der Werkstoffe

Metalle Nichtmetalle Verbundwerkstoffe

EisenmetalleNichteisen -

metalleNatür-

liche

Werk-

stoffe

Künstliche

Werkstoffe

Sinter-

werkstoffe

Faser-

verstärkte

Werk-

stoffeStahl

Guss-

eisen

Schwer-

metalleLeicht-

metalle

31. Aufgabe

Wodurch unterscheiden sich Schwer- und Leichtmetalle?

Schwermetalle besitzen eine Dichte von r ≥ 5 kg/dm3,

Leichtmetalle eine Dichte von r < 5 kg/dm3.

32. Aufgabe

Nennen Sie verschiedene Werkstoffeigenschaften, die für Ihre Werkstoffauswahl relevant sein könnten,

und tragen Sie diese in die untenstehende Tabelle ein.

Werkstoffeigenschaften

Physikalische

Eigenschaften

Technologische

Eigenschaften

Chemische

Eigenschaften

Ökologische

Eigenschaften

Sonstige

Eigenschaften

Dichte

Wärmeleit-

fähigkeit

Umformbarkeit,

Zerspanbarkeit,

Urformbarkeit,

Korrosions-

beständig-

keit,

Giftigkeit,

Brennbarkeit

Umweltver-

träglichkeit,

Wiederver-

wendbarkeit,

Emissions-

freiheit

Preis,

Verfüg-

barkeit

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17Lernfeldprojekte zur Fachkunde Metall Projekt Tablethalter

35. Aufgabe

a) Der Befestigungswinkel wird aus dem Materi-

al DC01 – B – m hergestellt. Ermitteln Sie

mithilfe des Tabellenbuches Streckgrenze Re,

Zugfestigkeit Rm und die Bruchdehnung A.

Re = 280 N/mm2

Rm = 270 – 410 N/mm2

A = 28 %

b) Tragen Sie die Punkte Re, Rm und A

im Spannungs-Dehnungs-Diagramm ein.

Markieren Sie den elastischen und den

plastischen Bereich.

plastischeVerformung

Rm

Re

A

elastischeVerformung(Hookesche Gerade)

100

5 10 15 20 % 30

200

300

400

N/mm2

Zu

gsp

ann

un

g R

( z

)

Dehnung e ( )

33. Aufgabe

Welche Aufgaben haben Legierungselemente beim Stahl?

Dem Stahl werden Legierungselemente beigefügt, um die Werkstoff-

eigenschaften gezielt zu beeinfl ussen, zum Beispiel die Korrosions-

beständigkeit oder die Zerspanbarkeit.

34. Aufgabe

Aufgrund der geplanten kleinen Stückzahlen des Tablethalters wird beschlossen, die in der Stückliste

angegebenen Werkstoffe zu verwenden. Entschlüsseln Sie detailliert die Werkstoffbezeichnungen:

S 235 JRC +C Gezogen

Kerbschlagarbeit 27 J bei 20 °C, zum Kaltumformen geeignet

Streckgrenze Re = 235 N/mm2

Stahl für den Stahlbau

DC01 – B – m

matt

Oberfl ächenart B: Oberfl äche o. Beeinträchtigung lackierbar

Werkstoff DC01, D: Flacherz. z. Kaltumf., C: kaltgewalzt

1.44 01

Stahlsortennummer 01: X5CrNiMo17-12-2

Stahlgruppennummer 44: Nichtrostende Stähle

Hauptgruppe 1: Stahl

X 6 Cr Ni Nb 17-12-2 HS 10-4-3-10

Niobgehalt 2 % Cobaltgehalt 10 %

Nickelgehalt 12 % Vanadiumgehalt 3 %

Chromgehalt 17 % Molybdängehalt 4 %

Kohlenstoffgehalt 0,06 % Wolframgehalt 10 %

Mind. 1 Leg.element > 5 % Schnellarbeitsstahl

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18 Projekt Tablethalter Lernfeldprojekte zur Fachkunde Metall

36. Aufgabe

Die Bohrbearbeitung erfordert die Auswahl geeigneter Werkzeuge. Ergänzen Sie die Bezeichnung am

abgebildeten Spiralbohrer.

Querschneiden-winkel

Quer-schneide

Neben-freifläche

Führungs-fase

Haupt-schneiden

Haupt-freifläche

Neben-schneide

Seitenspan-winkel

Spitzen-winkel

A

A

A–A

Spanfläche

Frei-winkel

Spannut

3. StandfußDie drei Standfüße geben dem Tablethalter einen sicheren Stand und machen ein Kippeln auch auf

unebenen Oberflächen unmöglich.

Die doppelte Verschraubung gewährleistet eine sichere Verbindung zur Grundplatte. Durch die sieben

Durchgangsbohrungen wird das Gewicht reduziert.

37. Aufgabe

Ihnen stehen für die Bohrarbeiten drei verschiedene Bohrertypen zur Auswahl: Typ N, Typ H und Typ W.

Entscheiden Sie sich für einen Typ und begründen Sie Ihre Auswahl.

Es wird Typ N gewählt. Begründung: Dieser Bohrertyp ist geeignet für

den universellen Einsatz bei Werkstoffen bis Rm ≈ 1000 N/mm2.

Der Werkstoff S235JR +C des Standfußes zählt zu dieser Gruppe.

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19Lernfeldprojekte zur Fachkunde Metall Projekt Tablethalter

38. Aufgabe

Sie entscheiden sich, einige Löcher vorzubohren. Ermitteln Sie mithilfe des Tabellenbuches für einen

HSS-Bohrer Ø 3 mm die Schnittgeschwindigkeit vc und den Vorschub f für den Werkstoff S235JR +C.

Schnittgeschwindigkeit vc = 30 m/min gewählt (geringe Bohrungstiefe)

Vorschub f = 0,05 mm/Umdrehung

39. Aufgabe

Welcher Bohrerdurchmesser wird für das Vorbohren empfohlen?

Der Durchmesser des Vorbohrers kann anhand der Formel

ØVorbohren ≈ 1/3 ØAufbohren abgeschätzt werden.

41. Aufgabe

Weshalb sollen bei kleineren Bohrerdurchmessern kleinere Vorschübe gewählt werden?

Je kleiner der Durchmesser des Bohrers ist, desto größer ist die

Gefahr, dass er bei höheren Vorschüben bricht.

40. Aufgabe

a) Berechnen Sie für folgende Bohrerdurchmesser mithilfe der entsprechenden Formel die Drehzahl

und lesen Sie die Drehzahl im Drehzahldiagramm (Tabellenbuch) ab.

Bohrerdurchmesser Drehzahl (berechnet) Drehzahl (abgelesen)

Ø 3 3183 1/min n. v.

Ø 8 1194 1/min 1250 1/min

Ø 11 868 1/min 900 1/min

Ø 14 682 1/min 700 1/min

Beispielrechnung: vc = 20 m/min, Bohrungsdurchmesser d = 10 mm

n = vc/π · d

n = 20 m/min/0,01 m · π

n = 637/min

b) Eine einfache Führungsleiste aus C45 erhält eine Bohrung

d = 8 mm, die mit einem HSS-Bohrer ausgeführt wird.

Ermitteln Sie mithilfe des Tabellenbuches die Schnitt-

geschwindigkeit vc, den Vorschub f und die Drehzahl n.

C45 ist ein unlegierter Vergütungsstahl.

Die Zugfestigkeit von C45 beträgt Rm = 580 N/mm2.

Als Schnittgeschwindigkeit für HSS-Bohrer wird vc = 37 m/min

empfohlen.

Der Richtwert für den Vorschub des Bohrerdurchmessers d = 8 mm

liegt bei f = 0,11 mm/Umdrehung. Die Drehzahl beträgt:

n = vc/π · d = 37 m/min/0,008 m · π = 1472/min.

n = vc

π · dBohrer

ø8

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20 Projekt Tablethalter Lernfeldprojekte zur Fachkunde Metall

42. Aufgabe

Welche Unfallverhütungsvorschriften (UVV) müssen beim Bohren befolgt werden?

• Werkstücke sicher spannen

• Keine Handschuhe tragen

• Keine Ringe, Ketten oder Schmuckstücke tragen

• Bei langen Haaren Mütze oder Haarnetz tragen

• Schutzbrille verwenden (bei spröden Werkstoffen)

44. Aufgabe

Ermitteln Sie mithilfe des Tabellenbuches

den Kernlochdurchmesser des Gewindes M4

und den erforderlichen Bohrerdurchmesser.

dBohrer = 3,3 mm, D1 = 3,24 mm

45. Aufgabe

Sie planen die Herstellung des M4-Gewindes

mit einem Handgewindebohrersatz.

Ergänzen Sie die Benennungen der

Abbildung rechts.6H

M4HSS

1 Ring: Vorschneider

Gewindebezeichnung

Toleranzangabe

43. Aufgabe

Sie mussten vor dem Bohren mehrere Bohrer anschleifen. Nun stellen Sie beim Bohren fest, dass

Bohrungen zu groß geraten sind, teilweise auch große Kräfte aufgewandt werden müssen.

Beschreiben Sie die Auswirkungen der Schleiffehler in der Tabelle.

Freiwinkel zu groß Auswirkung:

Schneide bricht aus,

Bohrer hakelt.

Schneiden ungleich lang Auswirkung:

Bohrung wird zu groß.

Winkel ungleich Auswirkung:

Hoher Werkzeugverschleiß,

da nur eine Schneide schneidet.

Freiwinkel zu klein Auswirkung:

Vorschubkraft zu groß,

Bohrer bricht.