Thorsten Engelke
Einführung in die technische Zeichnung 2D und 3D
Technische Produktdokumentation für die Praxis
Mit über 150 Abbildungen und zahlreichen Tabellen
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© 2021 Carl Hanser Verlag München, www.hanser-fachbuch.de
Lektorat: Dipl.-Ing. Volker Herzberg
Herstellung: Björn Gallinge
Coverkonzept: Marc Müller-Bremer, www.rebranding.de, München
Titelmotiv: Thorsten Engelke, unter Verwendung von Grafiken von © gettyimages.de/KTSDESIGN/SCIENCE PHOTO LIBRARY
Coverrealisation: Max Kostopoulos
Print-ISBN: 978-3-446-46728-6
E-Book-ISBN: 978-3-446-46810-8
E-Pub-ISBN: 978-3-446-46934-1
Titelei
Impressum
Inhalt
Vorwort
Der Autor
1 Einleitung
2 Normen
2.1 Allgemeines
2.2 Hierarchie der Normen
2.3 Normen zu Kapitel 2
3 Grundlagen des Aufbaues von technischen 2D-Zeichnungen
3.1 Blattgrößen
3.2 Aufbau von Zeichnungsrahmen und Zeichnungsrändern
3.3 Aufbau des Feldeinteilungssystems
3.4 Anordnung und Aufbau des Schriftfeldes
3.4.1 Anordnung des Schriftfeldes
3.4.2 Aufbau des Schriftfeldes
3.5 Zeichnungsarten
3.5.1 Freihandskizze/Konzeptskizze
3.5.2 Nominale Entwurfszeichnung, -modell
3.5.3 Funktionszeichnung, -modell
3.5.4 Fertigungszeichnung, -modell
3.5.5 Verifikationszeichnung, -modell
3.5.6 Einzelteilzeichnung, -modell
3.5.7 Zusammenbauzeichnung, -modell
3.5.8 Gesamtzeichnung, -modell
3.6 Normen zu Kapitel 3
4 Grundlagen der Darstellung von Bauteilen
4.1 Linien
4.1.1 Linienarten
4.1.2 Linienbreiten
4.1.3 Liniengruppen
4.1.4 Linienhierarchie
4.2 Schriftarten
4.3 Ansichten
4.3.1 Allgemeines
4.3.1.1 Teilansichten
4.3.1.2 Vereinfachte Ansicht symmetrischer Teile
4.3.1.3 Vergrößerte Geometrieelemente
4.3.2 Projektionsarten
4.3.3 Orthogonale Projektionsmethoden
4.3.3.1 Projektionsmethode 1
4.3.3.2 Projektionsmethode 3
4.3.3.3 Pfeilmethode
4.3.3.4 Gespiegelte orthogonale Darstellung
4.3.3.5 Gegenüberstellung der Projektionsmethoden
4.3.4 Schnittansichten und Schnitte
4.3.4.1 In die geeignete Ansicht gedrehte Schnitte
4.3.4.2 Schnittansichten oder Schnitte von symmetrischen Teilen
4.3.5 Sonderregeln für Ansichten
4.3.5.1 Teilansichten bei der mechanischen Technik
4.3.5.2 Angrenzende Teile und Umrisse bei der mechanischen Technik
4.3.5.3 Durchdringungen bei der mechanischen Technik
4.3.5.4 Quadratische Enden an Wellen bei der mechanischen Technik
4.3.5.5 Unterbrochene Ansichten bei der mechanischen Technik
4.3.5.6 Wiederholende Geometrieelemente bei der mechanischen Technik
4.3.5.7 Ursprüngliche Umrisse bei der mechanischen Technik
4.3.5.8 Biegelinien bei der mechanischen Technik
4.3.5.9 Geringe Neigungen oder Kurven bei der mechanischen Technik
4.3.5.10 Durchsichtige Gegenstände bei der mechanischen Technik
4.3.5.11 Bewegliche Teile bei der mechanischen Technik
4.3.5.12 Fertige Teile und Rohteile bei der mechanischen Technik
4.3.5.13 Gegenstände aus einzelnen gleichen Elementen bei der mechanischen Technik
4.3.5.14 Oberflächenstrukturen bei der mechanischen Technik
4.3.5.15 Faser- und Walzrichtungen bei der mechanischen Technik
4.3.5.16 Teile mit zwei oder mehr gleichen Ansichten bei der mechanischen Technik
4.3.5.17 Spiegelbildlich gleiche Teile bei der mechanischen Technik
4.3.6 Sonderregeln für Schnittansichten und Schnitte
4.3.6.1 Schnittebenen bei der mechanischen Technik
4.3.6.2 Herausgezogene Schnitte bei der mechanischen Technik
4.3.6.3 Anordnung von aufeinander folgenden Schnitten bei der mechanischen Technik
4.3.7 Verweiskennzeichnung
4.3.7.1 Details der Verweiskennzeichnung
4.3.8 Arten von Schraffuren
4.3.8.1 Schraffur
4.3.8.2 Schattierung oder Tönung
4.3.8.3 Extrabreite Umrisse
4.3.8.4 Schmale Schnitte
4.3.8.5 Schmale angrenzende Schnitte
4.3.8.6 Besondere Darstellung von Materialien
4.4 Normen zu Kapitel 4
5 Grundlagen der Eintragung von Bemaßungen und Toleranzen
5.1 Bemaßung
5.1.1 Aufbau von Bemaßungen
5.1.1.1 Die Maßlinie
5.1.1.2 Die Maßlinienbegrenzungen und Angabe des Ursprungs
5.1.1.3 Die Maßhilfslinie
5.1.1.4 Die Hinweislinie
5.1.1.5 Die Bezugslinie
5.1.1.6 Der Eigenschaftsindikator
5.1.1.7 Das Referenzzeichen
5.1.2 Anordnung von Maßen
5.1.3 Sonderbemaßungen
5.1.3.1 Anordnung von graphischen oder Buchstabensymbolen
5.1.3.2 Durchmesser
5.1.3.3 Radien
5.1.3.4 Kugeln
5.1.3.5 Zwischen
5.1.3.6 Bögen, Sehnen und Winkel
5.1.3.7 Quadrate
5.1.3.8 Wiederholte Abstände und Elemente
5.1.3.9 Symmetrische Werkstücke und Ansichten
5.1.3.10 Maße von nicht maßgerecht dargestellten Geometrieelementen
5.1.3.11 Hilfsmaße
5.1.3.12 Theoretisch exakte Maße (TED)
5.1.3.13 Bemaßung abgewickelter Ansichten
5.2 Toleranzen
5.2.1 Grenzabmaße und Maßgrenzen
5.2.2 Maßtoleranzen
5.2.3 Form- und Lagetoleranzen
5.3 Anmerkungen
5.4 Normen zu Kapitel 5
6 Grundlagen des Aufbaues von technischen 3D-Modellen
6.1 Identifikation und Lenkung von Datensätzen
6.2 Anforderungen an einen Datensatz
6.2.1 Klassifizierungscodes für Zeichnungen und Datensätze
6.2.1.1 Klassifizierungscode 1
6.2.1.2 Klassifizierungscode 2
6.2.1.3 Klassifizierungscode 3
6.2.1.4 Klassifizierungscode 4
6.2.1.5 Klassifizierungscode 5
6.2.2 Allgemeine Modellanforderungen
6.2.3 Allgemeine methodische Anforderungen
6.2.3.1 Allgemeine methodische Anforderungen für Klassifizierungscode 5
6.2.3.2 Allgemeine methodische Anforderungen für Klassifizierungscode 3 & 4
6.3 Übersicht der benötigten Verwaltungsdaten
6.3.1 Verwaltungsdaten im Datensatz
6.3.2 Verwaltungsdaten bei einem Modell
6.4 Gespeicherte Ansichten in Modellen
6.4.1 Gespeicherte Schnitte in Modellen
6.5 Anforderungen an das Entwurfsmodell
6.5.1 Geometrischer Maßstab, Genauigkeit und Dezimalstellen
6.5.2 Vollständigkeit des Entwurfsmodells
6.5.3 Vollständigkeit des Montagemodells
6.5.4 Identifikationsmethode
6.5.5 Vollständigkeit des Installationsmodells
6.6 Generelle Anforderungen an Produktdefinitionsdaten
6.6.1 Anzeigeverwaltung
6.6.2 Modellanforderungen
6.6.2.1 Assoziativität
6.6.2.2 Attribute
6.6.2.3 Anmerkungsebenen
6.6.2.4 Hinweislinien
6.6.2.5 Richtungsabhängige Toleranzen
6.6.2.6 Anzeige eines eingeschränkten Bereiches
6.6.2.7 Abfragetypen
6.6.3 Zeichnungsanforderungen
6.6.3.1 Orthogonale Ansichten
6.6.3.2 Axonometrische Ansichten
6.7 Anmerkungen und spezielle Anmerkungen
6.7.1 Modellanforderungen
6.7.2 Zeichnungsanforderungen
6.8 Modellwerte und Maße
6.8.1 Generelle Anforderungen bei Modellwertabfragen
6.8.2 Generelle Anforderungen bei gerundeten Maßen
6.8.3 Modellanforderungen
6.8.3.1 Theoretisch genaue Maße
6.8.3.2 Maßwerte
6.8.3.3 Allgemeine Anwendung von Plus-Minus-Grenzabmaßen
6.8.3.4 Fasen
6.8.3.5 Tiefenspezifikationen
6.8.4 Zeichnungsanforderungen
6.9 Anwendung von weiteren Spezifikationen
6.9.1 Modellanforderungen bei Bezügen und Bezugssystemen
6.9.2 Zeichnungsanforderungen bei Form- und Lagetoleranzen
6.9.3 Modellanforderungen bei Schweißnähten
6.9.4 Modellanforderungen bei Oberflächenrauheiten
6.10 Normen zu Kapitel 6
7 Anhang A – Beispiele für die Hierarchie sich überschneidender Linien
7.1 Linienarten und ihre Anwendung in technischen Zeichnungen der mechanischen Technik
8 Anhang B – Linienarten und ihre Anwendung in Schiffbauzeichnungen
9 Anhang C – Linienarten und ihre Anwendung in Bauzeichnungen
10 Anhang D – Nicht mehr zu verwendende Darstellungs- und Eintragungsregeln
10.1 Verwendung von gebogenem Pfeil bei besonderer Lage von Ansichten
10.2 Schnitt durch rotationssymmetrische Teile mit gedrehter Schnittebene
10.3 Anordnung von aufeinander folgenden Schnitten
| Vorwort |
Im Fokus dieses Buches steht es, Sie als angehenden bzw. geprüften Produktdesigner, Techniker, Konstrukteur oder Ingenieur in die Lage zu versetzen, Schriftfelder, Stücklisten, Maßstäbe und Ansichten eindeutig darzustellen und alle notwendigen Informationen dazu in technischen Zeichnungen einzutragen. Ebenso werden Sie in die Lage versetzt, Projektionsmethoden grundlegend anzuwenden und somit das Bauteil eindeutig darzustellen.
Grundsätzlich ist es als Unterstützung von Ausbildungsinhalten und von Vorlesungen unter Einbindung der aktuell gängigen Normen und Normentwürfe aus dem Bereich der nationalen und internationalen Normungsgremien der Technischen Produktdokumentation anzusehen. Zusätzlich soll dieses Buch auch als kompaktes Nachschlagewerk für die tägliche Arbeit sowie zum Selbststudium dienen. Unter Berücksichtigung dieser Zusammenfassung der grundlegenden Informationen zur Erstellung von technischen Zeichnungen und 3D-Produktdefinitionen ist dieses Buch ein gutes Lehrbuch für alle Berufsfelder, besonders für den Bereich des Maschinenbaus, in dem man mit Bauteilbeschreibungen zu tun hat.
Darüber hinaus erhalten Sie einen Ausblick darüber welche Spezifikationsmöglichkeiten zu den eindeutigen Beschreibungen erforderlich sind. Dies führt zu besseren technischen Zeichnungen bzw. 3D-Modellen und vermeidet unnötige, teure Abstimmungen über mehrdeutige Bauteile. Es handelt sich hierbei um ein Lehrbuch, in dem das grundlegende Konzept vermittelt werden soll. Der Fokus ist jedoch nicht, die volle Breite und Tiefe der verfügbaren Werkzeuge zur normgerechten Erstellung von technischen Zeichnungen und Modellen aufzuzeigen.
Dieses Lehrbuch kann auch in Verbindung mit den vom Verlag angebotenen Schulungen zur Vertiefung der Inhalte genutzt werden. Es ist darüber hinaus ein exzellentes Bindeglied zwischen den modernen interaktiven und den etablierten statischen Lehrmethoden. Die Möglichkeiten zum Zuwachs von Wissen haben sich verbessert, jedoch bleiben die Randbedingungen. Ohne Anstrengung, ohne Disziplin und ohne Leistungsbereitschaft ist es nicht denkbar, sein benötigtes Wissen zu erlangen. Das hier zu Grunde liegende Buch soll Sie motivieren und bei den bevorstehenden Aufgaben, bei der Ausbildung, dem Studium oder der täglichen Arbeit unterstützen.
Dieses Buch möchte es schaffen, Sie für dieses grundlegende Themengebiet zu interessieren und darüber hinaus zu animieren, tiefer in die Materie einzusteigen. Die technische Produktdokumentation ist ein Grundpfeiler der Produktion von Bauteilen sowie des Baus von Gebäuden und Schiffen.
Ich danke dem Carl Hanser Verlag für die gute Zusammenarbeit und das Vertrauen in meine Arbeit. Mein besonderer Dank gilt meiner Familie und insbesondere meiner Frau, die mir während des Schreibens die Freiheit gegeben hat, mich voll und ganz auf diese Arbeit zu fokussieren, und mich als kritischste Lektorin des Buches immer motiviert hat.
Bottrop, im August 2020
Thorsten Engelke
| Der Autor |
Beiratsvorsitzender des Beirates des DIN-Normenausschusses Technische Grundlagen (NATG)
Fachbereichsleiter des DIN-Fachbereiches Geometrische Produktspezifikation und -prüfung (GPS)
Fachbereichsleiter des DIN-Fachbereiches Technische Produktdokumentation (TPD)
Fachbereichsleiter des DIN-Fachbereiches Gewinde
Mitglied des Beirates des DIN-Normenausschuss Gießereiwesen (GINA)
Deutscher Delegationsleiter in den Bereichen ISO GPS und ISO TPD
Obmann des DIN-Normenausschusses Technische Produktdokumentation (TPD)
Stellvertretender Obmann des DIN-Normenausschusses Geometrische Produktspezifikation und -prüfung (GPS)
Stellvertretender Obmann des DIN-Normenausschusses Geometrische Produktspezifikation und Technische Lieferbedingungen im Gießereiwesen (GINA 4)
Mitglied des ISO-Lenkungsgremiums Geometrische Produktspezifikation und -prüfung (GPS)
Mitglied des ISO-Lenkungsgremiums Technische Produktdokumentation (TPD)
Obmann des ISO-Normenausschusses Dimensional and geometrical tolerancing for castings
| 1 | Einleitung |
Im Bauwesen, Schiffbau und insbesondere beim Maschinenbau ist das „technische Zeichnen“ Grundlage für die Eindeutigkeit der Beschreibung von Gebäuden, Schiffen und Bauteilen. Der Begriff wird meistens mit der klassischen 2D-Zeichnung verbunden und wurde deswegen durch den übergeordneten Begriff der „technischen Produktdokumentation“ ersetzt.
Die technische Produktdokumentation umfasst alle Fertigkeiten, Hilfsmittel und Kenntnisse, die für die Erarbeitung von 2D-technischen Zeichnungen und 3D-Modellen erforderlich sind. Beim Maschinenbau dienen die festgelegten Regeln, meist internationale Normen, zur Herstellung von Bauteilen, Baugruppen oder vollständigen Maschinen mit vorwiegend graphischen Inhalten, die unverzichtbar sind. Im nachfolgenden Beispiel ist eine Einzelteilzeichnung mit allen für die Herstellung erforderlichen Angaben dargestellt, die als eine „normale“ Bauteilbeschreibung eines Unternehmens zu verstehen ist.
Bild 1.1 Halter vollständig toleriert
Zusätzlich zu den Einzelteilzeichnungen gibt es Gesamtzeichnungen, Zusammenstellungszeichnungen und Montagezeichnungen, die mitunter für den Zusammenbau von Baugruppen und kompletten Maschinen benötigt werden.
Hinweis:
Auf die unterschiedlichen Arten von Zeichnungen wird im Abschnitt 3.5 noch ausführlicher eingegangen.
Bei Unternehmen weisen 2D-technische Zeichnungen und 3D-Modelle einen hohen Informationsgrad mit produkt- und firmenspezifischem Know-how auf. Diese Informationen dienen als eindeutige Beschreibung für die Arbeit von Zulieferern, jedoch unter weitreichenden Geheimhaltungs-vereinbarungen.
Für die Vereinfachung beim Schreiben wurden im gesamten Buch ausschließlich männliche Formen der Berufsbezeichnungen verwendet.
| 2 | Normen |
Lernziel:
Verständnis der Normen und der Hierarchien der Normen
| 2.1 | Allgemeines |
Im Bereich der Technischen Produkt-Dokumentation (TPD), die in der Industrie unter der ehemaligen Bezeichnung „technisches Zeichnen“ bekannt ist, sind die international anerkannten Regeln zur Erstellung und zum Aufbau von TPDs in nationalen und internationalen Normen festgelegt.
Die normgerechte Zeichnungserstellung gewährleistet den Anwendern die eindeutige Interpretation von Bauteilen und deren Funktions-, Fertigungs- und Prüfungsbeschreibungen.
Die Norm selbst legt Dienstleistungen (z. B. DIN EN 16763), Verfahren (z. B. DIN EN ISO 9001) oder Anforderungen an Produkte (z. B. DIN-13-Reihe) fest und ist zurzeit als Dokument in digitaler Form (PDF) oder als Papierdokument verfügbar. Sie dient u. a. der Unterstützung bei der Qualitätssicherung in Wirtschaft, Technik, Wissenschaft und Verwaltung sowie der Sicherung von Produkten und Menschen in allen Bereichen des Lebens. Darüber hinaus fördert die Norm den Export und freien Warenverkehr und bietet bei den jeweiligen Eigenschaften Eindeutigkeit. In dem nachfolgenden Schaubild werden die 13 Grundsätze der Normung dargestellt.
Bild 2.1 Die 13 Grundsätze der Normung
Die Erstellung, Überarbeitung und Weiterentwicklung von Normen werden von Fachleuten bzw. Experten aus den interessierten Kreisen von Wirtschaft, Technik, Wissenschaft, Verwaltung und Öffentlichkeit zu dem jeweiligen Thema durchgeführt und haben den Zweck dem Nutzen der Allgemeinheit zu dienen. Um diese Normungsarbeit koordiniert und transparent durchzuführen, gibt es auf nationaler Ebene das Deutsche Institut für Normung e. V. (DIN), was mit seiner Struktur und den einzelnen Normungsgremien eine Plattform bietet und die Veröffentlichung von Normen durchführt. Der festgelegte Normungsprozess ist im folgenden Bild anschaulich dargestellt.
Bild 2.2 Nationaler Normungsprozess
Zu den bekanntesten Normen zählt bestimmt die DIN EN ISO 216 (ehemals DIN 476), die die Blattformate A0 über das bekannteste Format A4 bis hin zum Format A10 definiert, auch wenn man die Normnummer und deren Bezeichnung nicht kennt.
| 2.2 | Hierarchie der Normen |
Das DIN übernimmt die Vertretung der deutschen Interessen bei dem Europäischen Komitee für Normung (CEN) und bei der Internationalen Organisation für Normung (ISO). Durch europäische und internationale Normen wird der Stand der Technik festgelegt. Ziel ist darüber hinaus die Harmonisierung der nationalen Normen in den einzelnen Mitgliedsländern durch einheitliche Einführung von Europäischen Normen und weltweit Handelshemmnisse zu minimieren durch eine gemeinsame technische Sprache. Das folgende Schaubild erläutert anschaulich die Hierarchie der Normen.
Bild 2.3 Der Ursprung von Normen
Die Benummerung von internationalen, europäischen und nationalen Normen zeigt den Ursprung und dadurch, wie weitreichend ihre Bedeutung ist. ISO-Normen können national übernommen werden, dagegen müssen EN-Normen von den Mitgliedstaaten anerkannt werden.
Europäische (EN-) Normen werden von den europäischen Normungsorganisationen CEN, CENELEC (Elektrotechnik) und ETSI (Telekommunikation) erarbeitet. Abstimmungen über europäische Normen erfolgen mit Stimmgewichtung. Diese richtet sich in Anlehnung an den Vertrag von Nizza im Wesentlichen nach der Bevölkerungszahl des jeweiligen Landes.
Die CEN-Mitglieder müssen EN-Normen unverändert in ihr nationales Normenwerk übernehmen und entgegenstehende nationale Normen zurückziehen. Dies hat zur Folge, dass alle CEN-Mitgliedsländer nach den gleichen EN-Normen arbeiten. Dies ist ein wesentlicher Baustein des Europäischen Binnenmarktes.
Aufgrund der zunehmenden Globalisierung erarbeiten die Experten viele Normen auf internationaler Ebene. Internationale Normen können europäisch übernommen oder durch parallele Abstimmverfahren gleichzeitig als internationale Norm und als EN-Norm eingeführt werden. Grundlage hierfür ist die sogenannte Wiener Vereinbarung, die das Europäische Komitee für Normung (CEN) und die Internationale Organisation für Normung (ISO) geschlossen haben.
Wenn man sich die Historie anschaut, so ist eine Vielzahl von ISO-Normen aus DIN-Normen entstanden. Auch noch heutzutage werden DIN-Normen als Vorlage für EN- und ISO-Normen genommen.
Anmerkung:
Eine Liste der Normen, die für das jeweilige Kapitel als Grundlagen gelten, wird immer zum Ende des Hauptkapitels als eigenständiges Unterkapitel angegeben und kann bei Bedarf zur Vertiefung und Erweiterung der Kenntnisse benutzt werden.
| 2.3 | Normen zu Kapitel 2 |
Für dieses Kapitel gibt es folgende Normen, die die Erstellung und Anwendung von Normen definieren:
Tabelle 2.1 Normen zum Kapitel 2
Normnummer |
Normtitel |
DIN-820-Reihe |
Technische Produktdokumentation (TPD) − Allgemeine Grundlagen der Darstellung |
CEN-Geschäftsordnung Teil 1 |
Organisation und Aufbau |
CEN-Geschäftsordnung Teil 2 |
Gemeinsame Regeln für die Normungsarbeit |
CEN-Geschäftsordnung Teil 3 |
Regeln für den Aufbau und die Abfassung von CEN- und CENELEC-Publikationen |
ISO/IEC Directives Part 1 |
Consolidated ISO Supplement − Procedures specific to ISO |
ISO/IEC Directives Part 2 |
Principles and rules for the structure and drafting of ISO and IEC documents |
| 3 | Grundlagen des Aufbaues von technischen 2D-Zeichnungen |