Seminarbeschreibung: GPS
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50° A 7
Die Normengruppe für die Geometrische Produktspezifikation und –prüfung (GPS) definiert Standards, die von der Spezifikation der Funktionsanforderungen eines Bauteils und deren Tolerierung bis zum Nachweis der Konformität reichen. Als Voraussetzung für die inzwischen weltweit geführte technische Verständigung wurde eine allgemeingültige, umfassende „GPS-Sprache“ festgelegt, die sich ständig weiterentwickelt. Das Seminar ist 2-tägig. Anhand von vielen Beispielen werden im ersten Seminarteil die wichtigsten GPSNormen erläutert das dauert ca 10 Stunden. Anschließend findet ein ca 5-stündiger Workshop statt, in dem die Anwendung der GPS-Sprache auf Zeichnungen aus dem Teilnehmerkreis geübt wird. Preise und Termine auf Anfrage. Die folgenden Seiten enthalten Auszüge aus dem Seminarskript.
03.02.2015
Dienste industrielle Messtechnik GmbH; Im Klauenfuß 9; 74172 Neckarsulm; www.dim-gmbh.de; 07132 380 776
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Geometrische Produktspezifikation und –prüfung Inhalt
03.02.2015
1 Einführung 2 Die GPS-Grundnormen 3 Tolerierungskonzepte 4 Geometrische Spezifikation 5 Größenmaße nach ISO 14405-1/2/3 6 Einführung Zonentoleranzen 7 Begriffe nach ISO 1101 8 Bezüge, Bezugssysteme 9 Form- und Lagetoleranzen 10 Maximum-Material-Bedingung 11 Verbundelemente 12 Kantenübergänge 13 Weitere Grundsätze ISO 8015 14 Messunsicherheit
S 3 S 10 S 15 S 19 S 22 S 45 S 47 S 57 S 76 S 91 S 98 S 104 S 109 S 113
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Einführung Was ist GPS ? Die Geometrische ProduktSpezifikation und –prüfung ist eine internationale Fachsprache zur eindeutigen und vollständigen Beschreibung der funktionalen Anforderungen an ein Bauteil und schließt ein:
Definition der Mikro- und Makrogeometrie Vorgaben für die Verifizierung Regelung der Abnahmebedingungen Anforderungen an die Messtechnik Vorgaben für die Kalibrierung der verwendeten Messgeräte.
“The specification of a work piece is complete when all intended functions of the work piece are described and controlled with GPS specifications” (ISO 8015) GPS: Geometrische Produktspezifikation und- prüfung (ISO) GD&T: Geometric Dimensioning and Tolerancing (ASME) 03.02.2015
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Einführung GPS wird angewendet in einer Marktumgebung, die geprägt ist von: zunehmender Nachfrage nach hochentwickelten Produkten mit geringer Umweltbelastung, zum wirtschaftlichen Preis in geringer Stückzahl zu immer kürzeren Lieferzeiten. Die Herstellumgebung zeichnet sich aus durch: • den zunehmendem Einsatz von CAX-Systemen, • die wachsender Verwendung hochkomplexer Messtechnik • den steigendem Einsatz von globalem Out-Sourcing • und Installation von Cyber-Physischen-Systemen (Industrie 4.0)
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Einführung
GG
GG
A B
A B
In dieser Umgebung ist GPS: das Mittel der Kommunikation, mit dem Designer, Fertigungsingenieure und Messtechniker eindeutige Informationen darüber austauschen, was die funktionalen Anforderungen von Produkten sind und wie diese effizient produziert und verifiziert werden können 03.02.2015
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Einführung Die Anwendung des GPS-Systems verspricht folgende Verbesserungen: Kostenreduktion durch die Vermeidung der Herstellung von unzureichenden Produkten auf Grund unvollständiger und mehrdeutiger Spezifikationen. Vorsichtige Schätzungen gehen von Einsparungen in Höhe von 10 – 20% aus. kontinuierliche Verbesserung der Produktqualität und Verkürzung der Markteinführungszeit. optimale wirtschaftliche Aufteilung der Ressourcen auf Spezifikation, Herstellung und Verifikation. Vertragssicherheit in den Kunden- Lieferantenbeziehungen Schaffung der Voraussetzungen innerhalb eines Unternehmens für das dauerhafte Überleben im globalen Wettbewerb
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Einführung PLM: Product Lifecycle Management + PMI: Product and Manufacturing Information + CPS: Cyber-Physische-Systeme =
Industrie 4.0 „Zukünftig könnte sich ein Produktionsauftrag ...selbstständig durch die Wertschöpfungskette steuern. Die verwendeten Produktionsanlagen tauschen untereinander Zeichnungen aus* und organisieren ihre Auftragsreihenfolge genauso wie Wartungs- und Instandhaltungsbedarfe untereinander.“ Frauenhofer IAO Studie Industrie 4.0 * Hervorhebeung durch dim
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Einführung „Das universelle Problem mit den GPS-Normen ist das Versäumnis, Konstruktion, Herstellung und Prüfung zu einem vollständigen Verständnis dieses Kommunikationsmittels auszubilden. Bis die GPS- Alphabetisierung vorhanden ist, wird die Produktivität leiden. Das Klagen wird weitergehen und die Produktionskosten werden nicht minimiert werden.“
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„Das vollständige Anwenden von GPS ist für das Niederreißen der Missverständnis-Mauern unerlässlich.“
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Symbole und Angaben Toleranzzonen und Parameter Merkmale v. Geometrieelementen Vergleich u. Übereinstim mung Messung Messgerät Kalibrierung
Abweichungsgrenzen für die Sicherstellung der Funktion Merkmale für die Abweichung zwischen idealem und realem Geometrieelement Festlegung der Annahmebedingungen Umgang mit Messunsicherheiten Ermittlung der Abweichungen des Werkstücks Normierte Eigenschaften für Mressgeräte Verfahren zur Kalibrierung und Abschätzung von Messunsicherheiten
Nr.
Produktmodell mit idealer Gestalt
Geometrische Eigenschaften des Elementes
GPS-Grundnormen Matrix der allgemeinen GPS-Normenketten Spezifikation Annahme
Verifikation
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2x Ø 8 -0,01 GG
Tolerierungskonzepte Größenmaße
Ø 32 ± 0,05 GX
4x Ø 11 ± 0,3
A
Schnitt A-A
20 ± 0,2
‐ Lineare Größenmaße ISO 14405‐1 ‐ Winkelgrößenmaße ISO/DIS 14405‐3
A
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Tolerierungskonzepte Größenmaße Zuordnungsoperatoren Kreisberechnung
? Ø30 ±0,1 Welcher Operator ist funktionell? LP
USG 03.02.2015
Spezifikationsunsicherheit
GX
GG
GN
E
OSG
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Tolerierungskonzepte Größenmaße Übersicht: Zuordnungs-Symbole für Längenmaße Symbol
Benennung Übersetzung
Aussage
Anwendung
LP
Zweipunktmaß Local Point
Messergebnis aus Zweipunktprüfung mehrdeutig
Gilt ohne Zeichnungseintrag (Materialstärken)
GG
Gaußelement Global Gauß
Zuordnung Ausgleichselement
Übermaßpaarungen Bohrung oder Welle
GX
Pferchelement Global Max
Zuordnung maximal einbeschrieben
Bohrungen für Bolzenaufnahme
GN
Hüllelement Global Min
Zuordnung minimal umschrieben
Dome, Bolzen für Positionierung
E
Hüllbedingung E: Envelope
Max.-Mat.-Maß-Hülle unverletzt. Jedes 2Punktmaß in Toleranz
hochwertige Spielpassung Incl. Traganteil
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Skizze
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Tolerierungskonzepte Zonen
2 x Ø 10+0,2
| Ø 0,2 | A | B | C 25 B
30
A C
20
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Tolerierungskonzepte Zonen Richtung und Ort der Toleranzzylinder werden durch Bezüge gesteuert Was sind Bezüge? Bezüge sind die Simulationen anliegender Anbauelemente in idealer Gestalt und idealer Anordnung (ISO 5459)
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Tolerierungskonzepte Zonen Konzept der anliegenden Geometrie‐Elemente für Funktion und Fertigung Gehäuse gefertigt bei Lieferant A
Platte gefertigt bei Lieferant B A
B
Ø 0,2 A B C
42
42
42
42
A
B
4x M 10 g8
C
4x Ø 11 +- 0,2
Ø 0,2 A B C
C
Beide Messungen werden auf die gemeinsamen Kontaktelemente bezogen. Wenn die Messergebnisse die Spezifikation zu diesem Bezugssystem bestätigen, ist die Funktion im Zusammenbau gewährleistet. 03.02.2015
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Tolerierungskonzepte Lehren A A
A
1 Ø 32 ± 0,05 E
4x Ø 11 ± 0,3
Ø 32 ± 0,05 |Ø 0,05|A
‐ Hüllbedingung ISO 14405‐1 ‐ Materialbedingungen ISO 2629 Ø 32 ± 0,05 E
1
2 15 H7
E Ø 32 ± 0,05
Schnitt A-A 3:1
|Ø 0,05|A
Ø 32 ± 0,05 MMVC Ø31,95
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|Ø 0
2
= A
MMVC Ø31,90
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Tolerierungskonzepte Kanten |0,1|A | B | C
C ‐0,2 ‐0,5
A A
A
‐ Kantenzustände nicht funktional ISO 13715 ‐ Kantenzustände funktional ISO 1660 (Profile) B Detail X
K K↔L 3
|0,05 L
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‐0,3 X
Schnitt A-A
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