Form & Lage-Toleranzen Schulung

Asymmetrische Flächenformtoleranz nach ISO 1101 und ASME Y14.5

• Was ist eine asymmetrische Flächenformtoleranz?
• asymmetrische Flächenformtoleranz nach DIN EN ISO 1101:2014-04
• asymmetrische Flächenformtoleranz nach ASME Y14.5-2009
• Vergleich ISO 1101 und ASME Y14.5
• Literatur-Empfehlung

 Was ist eine asymmetrische Flächenformtoleranz?

Üblicherweise sind alle Form- und Lagetoleranzen symmetrisch zur Soll-Lage. Nun gibt es aber Situationen in denen man einseitige oder asymmetrische Toleranzen benötigt. Man kennt das von klassischen Längenmaßen mit Angaben von +0,5/-0,1. Nun könnte man einfach die Soll-Lage des CAD-Modells ändern. Das wird aber schnell unpraktisch bei komplexeren Konstruktionen und manchmal ergibt sich auch erst während der laufenden Serie die Erkenntnis, das man eine andere Toleranzlage braucht, um z.B. Verzüge vorzuhalten. Und dann will man nicht jedesmal das CAD-Modell anpacken. Aus diesem Grunde hat sich der Bedarf für asymmetrische Flächenformtoleranzen entwickelt. Während dies ursprünglich nur in einigen Firmen-Normen (z.B. bei Mercedes-Benz) auftauchte, ist dies zunächst in der ASME und seit 2012 auch in der ISO-Norm aufgenommen worden. Leider unterscheiden sich die Defintionen nach ISO und ASME-Norm grundlegend. Daher ist besonders bei internationalen Projekten sicherzustellen, das alle Beteiligten eine klare Vorstellung von der korrekten Definition haben. Hier besteht nach meiner Erfahrung noch viel Schulungsbedarf.

 asymmetrische Flächenformtoleranz nach ISO 1101:2014-04

Die Definition einer asymmetrischen Toleranzzone nach ISO-Norm geht davon aus, das Toleranzzonen immer symmetrisch sein müssen und verschiebt daher die Mitte der Toleranzzone gegen das CAD-Modell. Kenntlich gemacht wird diese asymmetrische Toleranz durch die Buchstabenfolge UZ gefolgt von einem positiven oder negativen Wert, der die Verschiebung angibt. Die Toleranzangabe setzt sich also zusammen aus:

•  dem Symbol für die Flächenformtoleranz
• einem Zahlenwert für die Breite der Toleranzzone (wie üblich)
• der Kennzeichnung UZ
• einem positiven oder negativen Verschiebe-Wert

Die Lage der neuen Toleranzgrenzen ergibt sich also dadurch, das man zunächst die neue Lage der Toleranzmitte ermittelt. Dazu wird die Toleranzmitte bei einem positiven Verschiebewert AUS dem Material herausgeschoben und bei einem negativen Wert INS Material verschoben. Von dieser neuen Lage ausgehend breitet sich die Toleranzzone dann wieder wie üblich symmetrisch aus. Bei einer Toleranzbreite von 1,0 also jeweils 0,5 in beide Richtungen.

• Ist der Verschiebe-Wert 0, dann ist die Toleranz symmetrisch.
• Ist der Verschiebe-Wert genau halb so groß wie die Toleranzzone, dann liegt die Toleranzzone gerade eben außerhalb des Materials.

 asymmetrische Flächenformtoleranz nach ASME Y14.5-2009

Die amerikanische Normierung geht da etwas pragmatischer und wie ich meine auch leichter verständlich an die Sache ran. Hier wird auch erst die Breite der Toleranzzone angegeben und dann ein Kennbuchstabe - in diesem Falle ein U im Kreis - und dann ein Zahlenwert. Im Falle der ASME-Norm gibt dieser positive oder negative Wert an, wie weit die Toleranzzone aus dem Material herausgeschoben wird:

•  dem Symbol für die Flächenformtoleranz
• einem Zahlenwert für die Breite der Toleranzzone (wie üblich)
• der Kennzeichnung (U)
• einem positiven oder negativen Verschiebe-Wert

Ist der Verschiebe-Wert positiv, so verschiebt sich die Toleranzzone AUS dem Material heraus, während ein negativer Wert die Toleranzzone INS Material schiebt. Und zwar betrachtet man hier direkt die (äußerste) Toleranzgrenze. Ein Wert von +1 bedeutet also direkt +1mm Toleranz, bzw. -0,5 bedeutet -0,5mm. Die andere Toleranzgrenze ermittelt man, in dem man die Toleranzbreite davon abzieht.

• Ist der Verschiebe-Wert 0, so liegt die Toleranzzone soeben vollständig im Material.
• Ist der Verschiebe-Wert gleich der Toleranzzone, so liegt sie vollständig außerhalb.
• Ist der Verschiebe-Wert genau halb so groß wie die Toleranzzone, ist die Toleranz wieder symmetrisch

 Vergleich ISO 1101 und ASME Y14.5

Was ist also zu beachten? Zunächst gilt es festzustellen, in dem Geltungsbereich welcher Norm man sich bewegt. Dies ist immerhin recht einfach, da beide Normen unterschiedliche Kennbuchstaben benutzen:

• UZ = ISO 1101
• (U) = ASME Y14.5

Dann muss man nur noch beachten, das die angegebenen Verschiebe-Werte unterschiedliche Bedeutungen haben:

• UZ = ISO 1101 = Es wird die Verschiebung der Toleranzmitte angegeben
• (U) = ASME Y14.5 = Es wird der Anteil der Toleranzzone ausserhalb des Materials angegeben

Diese Grafiken zeigen in beiden Fällen die gleiche Toleranz, einmal nach ASME und einmal nach ISO-Norm. In beiden Fällen ergibt sich eine Toleranz von +1/-0

Moderne Messmaschinen-Software wie die WENZEL Quartis macht es dem Messtechniker sehr einfach: dort wählt man im Dialog einfach die richtige Symbolik aus und trägt die Werte aus der Zeichnung ein und erhält ohne viel Nachzudenken die normgerechte Auswertung.

 Literatur-Empfehlung

Form- und Lagetoleranzen Walter Jorden Information Sehr empfehlen kann ich das Buch Form- und Lagetoleranzen von Prof. Dr.-Ing. Walter Jorden. Es ist sehr gut geschrieben. Die Erläuterungen sind einleuchtend und praxisnah. Das Buch ist sowohl zum Selbststudium als auch als Nachschlagewerk sehr gut geeignet. Besonders hervorzuheben sind die Vergleiche zwischen europäischer ISO-Norm und amerikanischer ASME-Norm. Es ist das beste Buch zu diesem Themengebiet, das ich bisher gelesen habe.

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