DIN 32712-1-2009 Shaft to collar connection - Polygon profile P4C - Part 1 Generalities and geometry《轴环连接 多边形轮廓P4C 第1部分 一般性和几何性》.pdf

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1、Mrz 2009DEUTSCHE NORM Normenausschuss Maschinenbau (NAM) im DINNormenausschuss Werkzeugmaschinen (NWM) im DINPreisgruppe 7DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e.V., Berlin, gestattet.ICS 21.1

2、20.10!$RF“1473594www.din.deDDIN 32712-1Welle-Nabe-Verbindung Polygonprofil P4C Teil 1: Allgemeines und GeometrieShaft to collar connection Polygon profile P4C Part 1: Generalities and geometryLiaison arbre moyeu Polygon profil P4C Partie 1: Gnralits et gomtrieAlleinverkauf der Normen durch Beuth Ver

3、lag GmbH, 10772 BerlinMit DIN 32712-2:2009-03Ersatz frDIN 32712:1979-03www.beuth.deGesamtumfang 9 SeitenDIN 32712-1:2009-03 2 Inhalt Seite Vorwort 3 1 Anwendungsbereich .4 2 Normative Verweisungen4 3 Merkmale von Polygonverbindungen P4C4 4 Geometriedefinition.4 5 Bezeichnungen 6 6 Tolerierung .6 7 F

4、ertigung 8 8 Prfverfahren .8 Literaturhinweise 9 Bilder Bild 1 A Polygonwellen-Profil P4C 5 Bild 2 B Polygonnaben-Profil P4C. 5 Bild 3 Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkstck nach den o. a. Gleichungen 8 Tabellen Tabelle 1 Nenngren. 7 DIN 32712-1:2009-03 3 Vorwort Diese Norm wurde erarbeitet

5、von Fachleuten aus dem Normenausschuss Maschinenbau (NAM) im DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Fachbereich Antriebstechnik (NA 060-34-32 AA). Die Polygon-Welle-Nabe-Verbindungen dienen der bertragung von Drehmomenten an Maschinenteilen. Sie sind geeignet fr ruhende und/oder wiederholt lsbare

6、Verbindungen und fr bermapassungen. Die ursprngliche Norm DIN 32712 trgt das Ausgabedatum Mrz 1979. Da dies vor dem Vordringen der NC-Technik war, lag der Norm die Kinematik einer mechanisch gesteuerten Polygonschleifmaschine eines deutschen Herstellers zugrunde. Damit war auch die Aufnahme der Glei

7、chung in die Norm nicht zwingend notwendig. Mit der Mglichkeit, Polygon-Wellen und Polygon-Naben auf vielerlei CNC-Maschinen zu fertigen, wurde dieser Mangel jedoch offenkundig und eine berarbeitung der Norm durchgefhrt. Diese Norm stellt eine berarbeitung der bestehenden Norm DIN 32712 aus dem Jahr

8、 1979 dar. Damit wird dem technischen Fortschritt, vor allem der in der Zwischenzeit entwickelten NC-Bearbeitung, Rechnung getragen. Demgem wurden die mathematischen Grundlagen des Polygonprofils zur Erstellung von NC-Programmen neu in die Norm aufgenommen. Bei der Neufassung der Norm fr Polygonprof

9、ile P4C wurde eine Untergliederung in einzelne Teile vor-genommen. Teil 1 beinhaltet Informationen zur Geometrie der Profile, insbesondere die Gleichungen fr NC-gesttzte Fertigungsverfahren. Teil 2 gibt dem Konstrukteur Unterlagen zur Dimensionierung von Polygonverbindungen. Die hier wieder-gegebene

10、n klassischen Berechnungsmodelle sollten zum gegebenen Zeitpunkt durch Formeln ersetzt werden, welche dem jeweils letzten Stand der Technik entsprechen. Auf vollkommene Austauschbarkeit gefertigter Teile wurde Wert gelegt. Diese Norm besteht aus folgenden Teilen: Teil 1: Allgemeines und Geometrie Te

11、il 2: Berechnung und Dimensionierung nderungen Gegenber DIN 32712:1979-03 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) die mathematische Definition der Profilkurve wurde neu aufgenommen; b) Bild 3 wurde neu aufgenommen; c) die Norm wurde in zwei Teile geteilt; d) die Nenngre wurde bis 180 mm erweitert;

12、 e) die Norm wurde redaktionell berarbeitet. Frhere Ausgaben DIN 32712: 1979-03 DIN 32712-1:2009-03 4 1 Anwendungsbereich Diese Norm legt Abmessungen und Geometriedefinitionen von Polygonverbindungen P4C fest. Der Anwendungsbereich dieser Norm erstreckt sich auf technische Erzeugnisse, z. B. des all

13、gemeinen Maschinenbaus, des Werkzeugmaschinen-, Kraftfahrzeug- und Flugzeugbaus sowie der Elektronikindustrie. Das Polygonprofil P4C (Buchstabe C fr cyklo in der Bezeichnung) ist vorzugsweise anzuwenden, wenn eine Lngsverschiebbarkeit unter Drehmoment gefordert ist. 2 Normative Verweisungen Die folg

14、enden zitierten Dokumente sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). DIN 32712-2, Welle-Nabe-Verbindun

15、g Polygonprofil P4C Teil 2: Berechnung und Dimensionierung DIN ISO 286-1, ISO-System fr Grenzmae und Passungen Grundlagen fr Toleranzen, Abmae und Passungen DIN ISO 286-2, ISO-System fr Grenzmae und Passungen Tabellen der Grundtoleranzgrade und Grenz-abmae fr Bohrungen und Wellen 3 Merkmale von Poly

16、gonverbindungen P4C Die P4C Welle-Nabe-Verbindung weist folgende charakteristische Merkmale auf: das Polygonprofil P4C setzt sich aus Teilen einer Trochoide und Kreisbgen zusammen; hhere Drehmomentbertragung im Vergleich zu anderen formschlssigen Welle-Nabe-Verbindungen; Lngsverschiebbarkeit von Wel

17、le und Nabe zueinander unter Drehmoment und zentrischem Lastangriff; wirtschaftliche Fertigung, wenn Polygonprofil und kreisrunde Querschnitte an einem Bauteil in derselben Aufspannung bearbeitet werden; kein Werkzeugauslauf ntig, d. h. Polygonprofil kann direkt an einen Wellenbund anschlieen. 4 Geo

18、metriedefinition Das Polygonprofil P4C weist unterschiedliche Kurvenste auf. Die vier schwach gekrmmten Seitenflanken“ sind Teile einer Trochoide. Die vier verbindenden Kurvenstcke sind Teile eines Kreises. Sie entstehen bei der Fertigung vorzugsweise durch einen Dreh- oder Rundschleifvorgang. Die G

19、leichung der Polygonkurve bzw. der Trochoidenste: Kartesische Koordinaten in Parameterform ()() ( ) ( ) sin4sin4cos4cos = eeRxm)( ()( )()( ) cos4sin4sin4cos += eeRym)( DIN 32712-1:2009-03 5 Polarkoordinaten ()()224sin44cos += eeRrm)( ()()+=4cos4sin4arctaneRem)( Hierbei ist jeweils ()222/medR += (Wel

20、le, siehe Bild 1) oder ( ) 224/medR += (Nabe, siehe Bild 2). Der Parameterwinkel durchluft die Werte von 0 bis 360. Dieser Winkel tritt real nicht auf und ist nicht mit dem Winkel einer Polarkoordinatendarstellung zu verwechseln. Das Nennma d1bzw. d3ist der Kreisdurchmesser des die Trochoide in den

21、Ecken schneidenden Kreises. Bild 1 A Polygonwellen-Profil P4C Bild 2 B Polygonnaben-Profil P4C DIN 32712-1:2009-03 6 5 Bezeichnungen Bezeichnung eines Polygonwellen-Profils A P4C von Nenngre 40 mit Toleranzfeld g6 fr d2: Polygonprofil DIN 32712 A P4C 40 g6 (Bild 1) Bezeichnung eines Polygonnaben-Pro

22、fils B P4C von Nenngre 40 mit Toleranzfeld H7 fr d4: Polygonprofil DIN 32712 B P4C 40 H7 (Bild 2) Fr die zeichnerische Darstellung der Profile P4C ist anstelle der exakten Trochoidenform auch ein verein-fachter Konturzug aus Kreisbogenabschnitten ausreichend: 12162 edr += / bzw. 24162 edr += / Die M

23、ittelpunkte der Kreisbogenabschnitte liegen um jeweils 90 versetzt auf einem Kreis mit Radius 16e1bzw. 16e2. ACHTUNG Es handelt sich hier um Nherungsgleichungen ausschlielich fr die symbolische zeichnerische Darstellung. Diese Vereinfachung ist nicht zur Herstellung eines P4C Werkstckes, etwa auf ei

24、ner CNC-Maschine, zu verwenden. Hierzu sind die unter Geometriedefinition angegebenen Gleichungen zu verwenden. 6 Tolerierung a) Matoleranzen Die mit Matoleranzen versehenen Durchmesser sind die Kreisdurchmesser d1und d3sowie der Abstand d2und d4der einander gegenberliegenden Kurvenstcke (Teile eine

25、r Trochoide). b) Formtoleranzen Die Form der Polygonprofile wird durch den Exzenter e bestimmt. Damit knnen die Formtoleranzen auf diese Gre bezogen und ebenfalls durch ISO-Grundtoleranzen nach DIN ISO 286 angegeben werden. DIN 32712-1:2009-03 7 Tabelle 1 Nenngren Mae in Millimeter Welle Nabe Nenn-g

26、re d1d2e1d3d4Vorboh-rung frd4e2r RmToleranz-feld e9 g6 k6 js4 H11 H7 H8 Js5 14 14 11 1,6 14 11 10,8 1,6 31,1 7,1 16 16 13 16 13 12,8 38,5 8,5 18 18 15 2 18 15 14,8 2 39,5 9,5 20 20 17 20 17 16,8 56,5 11,5 22 22 18 3 22 18 17,8 3 57 12 25 25 21 25 21 20,8 90,5 15,5 28 28 24 28 24 23,8 92 17 30 30 25

27、30 25 24,8 92,5 17,5 32 32 27 32 27 26,8 93,5 18,5 35 35 30 5 35 30 29,8 5 95 20 40 40 35 40 35 34,8 113,5 23,5 45 45 40 45 40 39,8 116 26 50 50 43 50 43 42,7 117,5 27,5 55 55 48 55 48 47,7 120 30 60 60 53 60 53 52,7 122,5 32,5 65 65 58 65 58 57,7 125 35 70 70 60 70 60 59,7 126 36 75 75 65 6 75 65 6

28、4,7 6 128,5 38,5 80 80 70 80 70 69,7 163 43 85 85 75 85 75 74,7 165,5 45,5 90 90 80 90 80 79,7 168 48 95 95 85 95 85 84,7 170,5 50,5 100 100 90 100 90 89,7 173 53 110 110 97 110 97 96,7 176,5 56,5 120 120 106 120 106 105,7 181 61 130 130 115 130 115 114,7 185,5 65,5 140 140 124 140 124 123,7 190 70

29、150 150 133 150 133 132,7 194,5 74,5 160 160 142 160 142 141,7 199 79 170 170 151 170 151 150,7 203,5 83,5 180 180 159 8 180 159 158,7 8 207,5 87,5 DIN 32712-1:2009-03 8 7 Fertigung Der Ausgangspunkt bei der Erstellung der Norm DIN 32712 im Jahr 1979 war die damals marktgngige, mechanisch gesteuerte

30、 Polygonschleifmaschine eines deutschen Herstellers. Heute stehen darber hinaus eine Anzahl von NC-Verfahren zur Verfgung. Fr das Wellenprofil sind das beispielsweise das CNC-Unrundschleifen, das CNC-Frsen, das CNC-Drehfrsen etc. Fr das Nabenprofil bieten sich das Rumen, das Drahterodieren und das A

31、bwlzstoen an. Die oben angegebenen Gleichungen geben genau die Profilform der mit der kinematisch gesteuerten Polygonschleifmaschine erzeugten Trochoidenste wieder, sodass volle Kompatibilitt gewhrleistet ist. Bild 3 zeigt die Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkstck fr die Fertigung eine P4C

32、Welle nach den unter Punkt 4 Geometriedefinition angegebenen Gleichungen. An den Trochoidenbergngen (Ecken) ist der Kontakt zwischen Werkzeug und Werkstck unterbrochen. Diese Bereiche werden durch Kreisbgen berbrckt, welche vorzugsweise durch eine Dreh- oder Rundschleifoperation erzeugt werden. Bild

33、 3 Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkstck nach den o. a. Gleichungen 8 Prfverfahren a) Makontrolle Fr die Makontrolle der Gren d1, d2, d3und d4gengen marktgngige Zweipunkt-Messmethoden. b) Formabweichungen Die Kontrolle von Formabweichungen an den Trochoidenflanken erfordert eine punktweise

34、Abtastung des Profils, beispielsweise auf einem Nockenform-Messgert oder einer Koordinatenmessmaschine. Hierbei ist wesentlich, dass die Soll-Kontur nach obiger Gleichung definiert wird. DIN 32712-1:2009-03 9 Literaturhinweise Frank A., Pflanzl M.: Die Polygon-Verbindungen P3G und P4C Geometrische G

35、rundlagen, Funktionsver-halten und Fertigung, VDI Berichte 1384 Welle-Nabe-Verbindungen, S. 105120 Frank A., Trantin H., Pflanzl M.: Die Polygon Normen“ DIN 32711 und DIN 32712 Upgrading“ oder Neu-normung, VDI Berichte 1790 Welle-Nabe-Verbindungen, S 7789 Leidich, E.: FVA-Forschungsreport 2005, Fors

36、chungsvorhaben Nr. 477 Vergleichende Betrachtung der Fertigungstechnologien fr P3G-WNV hinsichtlich Fertigungskosten (-zeiten) und Toleranzen“, FVA-Heft Nr. 801, 2006 Mechnik, R.-P.: Festigkeitsberechnung von genormten und optimierten Polygon-Welle-Nabe-Verbindungen unter reiner Torsion. Dissertatio

37、n, Technische Hochschule Darmstadt, 1988 Winterfeld, J.: Einflsse der Reibdauerbeanspruchung auf die Tragfhigkeit von P4C-Welle-Nabe-Verbin-dungen. Dissertation, TU Berlin, 2001 Ziaei, M.: Analytische Untersuchung unrunder Profilformen und numerische Optimierung genormter Polygon-profile fr Welle-Na

38、be-Verbindungen, Habilitationsschrift, Technische Universitt Chemnitz, 2002 Ziaei, M.: Untersuchungen der Spannungen und Verschiebungen in P4C-Polygon-Welle-Nabe-Verbindungen mittels der Methode der Finiten Elemente. Dissertation, Technische Hochschule Darmstadt, Shaker Verlag, Aachen 1997 DIN 32711-1:2008, Polygonprofil P3G Teil 1: Begriffe und Definitionen DIN 32711-2:2008, Polygonprofil P3G Teil 2: Berechnung und Dimensionierung