Leseprobe & Inhaltsverzeichnis - Europa-Lehrmittel

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4 <strong>Inhaltsverzeichnis</strong> Interpretation der Lernfelder 9 LF 1 Analysieren von Funktionszusammenhängen in mechatronischen Systemen ... 9 LF 2 Herstellen mechanischer Teilsysteme .... 10 LF 3 Installieren elektrischer Betriebsmittel unter Beachtung sicherheitstechnischer Aspekte ............................. 12 LF 4 Untersuchen der Energie- und Informationsflüsse in elektrischen, pneumatischen und hydraulischen Baugruppen ......... 13 LF 5 Kommunizieren mithilfe von Datenverarbeitungsanlagen. ................. 14 LF 6 Planen und Organisieren von Arbeitsabläufen ............................. 14 LF 7 Realisieren mechatronischer Teilsysteme . 15 LF 8 Design und Erstellung mechatronischer Systeme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 LF 9 Untersuchen des Informationsflusses in komplexen mechatronischen Systemen .. 17 LF 10 Planen der Montage und Demontage. .... 18 LF 11 Inbetriebnahme, Fehlersuche und Instandsetzung .............................. 19 LF 12 Vorbeugende Instandhaltung ........... 20 LF 13 Übergabe von mechatronischen Systemen an Kunden ........................... 20 1 Grundlagen der Datenverarbeitung 21 1.1 Betriebssysteme ...................... 23 1.1.1 Aufgaben eines Betriebssystems ........ 23 1.1.2 Betriebssystem-Kategorien ............. 24 1.1.3 Client-Server-Betriebssystem ........... 27 1.2 Office-Anwendungen .................. 33 1.2.1 Textverarbeitung. ..................... 37 1.2.2 Tabellenkalkulation .................... 42 1.2.3 Präsentationssoftware ................. 47 1.2.4 Datenbanksysteme .................... 53 1.3 Ergänzende Software .................. 57 1.3.1 Bildbearbeitung. ...................... 57 1.3.2 Erzeugung von PDF-Dokumenten ........ 59 1.3.3 Projektmanagement ................... 60 1.4 Einführung in die Programmierung ...... 63 1.4.1 Programmiersprachen ................. 63 1.4.2 Der Algorithmus ...................... 63 1.4.3 Allgemeiner Aufbau eines Programmes .. 63 1.4.4 Datentypen und Variablen .............. 64 1.4.5 Datentypen. .......................... 64 1.4.6 Ein- und Ausgabe bei Hochsprachen ..... 65 1.4.7 Verknüpfung von Datentypen ........... 65 1.4.8 Programmentwicklung ................. 65 1.4.9 Darstellungsarten von Algorithmen ...... 66 1.4.10 Programmbeispiel. .................... 67 1.5 Bedrohung von Netzen und Computern .. 68 1.5.1 Angriffsarten und Angreifer. ............ 68 1.5.2 Kommunikationsprotokolle ............. 69 2 Technische Kommunikation 71 2.1 Die Technische Zeichnung als Kommunikationsmittel ......................... 71 2.1.1 Darstellungsarten ..................... 72 2.1.2 Einzelteil-Zeichnungen ................. 74 2.1.3 Schnittdarstellungen. .................. 78 2.1.4 Bemaßung von Einzelteilen ............. 79 2.1.5 Gewindedarstellung ................... 80 2.1.6 Genormte Einzelheiten ................. 81 2.1.7 Gruppenzeichnungen .................. 82 2.2 Tabellen und Diagramme. .............. 83 2.2.1 Tabellen ............................. 83 2.2.2 Diagramme .......................... 83 2.3 Technische Kommunikation mithilfe von Plänen. .............................. 84 2.4 Die Sprache als Kommunikationsmittel ... 85 2.4.1 Das Erstellen von Protokollen ........... 85 2.4.2 Referate und Vorträge ................. 86 2.4.3 Referaterstellung. ..................... 86 2.4.4 Der Vortrag des Referates .............. 86 3 Prüftechnik 87 3.1 Längen- und Winkelprüfung ............ 87 3.2 Mechanische Prüfmittel ................ 88 3.2.1 Messschieber. ........................ 88 3.2.2 Messschrauben ....................... 89 3.2.3 Messuhren ........................... 89 3.2.4 Winkelmesser ........................ 90 3.3 Pneumatische Messgeräte .............. 91 3.4 Elektrische Messgeräte. ................ 91 3.5 Elektronische Messgeräte .............. 92 3.6 Prüfen mit Lehren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 3.7 Prüfung von Oberflächen ............... 93 3.7.1 Grundbegriffe der Oberflächenprüfung ... 93 3.7.2 Oberflächenprüfverfahren .............. 93 3.7.3 Rauheitsmessgrößen .................. 94 3.7.4 Angabe von Oberflächengüten in Technischen Zeichnungen .............. 95 3.8 Toleranzen und Passungen ............. 96 3.8.1 Maßtoleranzen. ....................... 96 3.8.2 Passungen ........................... 98 3.8.3 Passungssysteme ..................... 98 3.8.4 Form- und Lagetoleranzen .............. 100 4 Qualitätsmanagement 101 4.1 Der Qualitätsbegriff. ................... 101 4.2 Aufgaben des Qualitätsmanagements .... 102 4.2.1 Qualitätsplanung. ..................... 102 4.2.2 Qualitätslenkung ...................... 103 4.2.3 Qualitätsprüfung ...................... 103 4.2.4 Qualitätsverbesserung ................. 103 4.3 Qualitätsmanagement nach DIN EN ISO 9000 ff. .................... 104 4.4 Qualität ist nicht nur Chefsache. ......... 104 4.5 Statistisches Qualitätsmanagement ...... 105 4.5.1 Zufällige und systematische Fehler. ...... 105 4.5.2 Gauß‘sche Normalverteilung. ........... 105 4.5.3 Qualitätsregelkarten als Instrument der Qualitätskontrolle ..................... 106 5 Werkstofftechnik 107 5.1 Einteilung der Werkstoffe. .............. 107 5.2 Eigenschaften von Werkstoffen. ......... 108 5.2.1 Physikalische Eigenschaften ............ 108 5.2.2 Chemisch-technologische Eigenschaften. . 109 5.2.3 Mechanisch-technologische Eigenschaften 109 5.2.4 Fertigungstechnische Eigenschaften ..... 111 5.2.5 Ökologische Eigenschaften ............. 111 5.3 Aufbau metallischer Stoffe. ............. 112 5.3.1 Innerer Aufbau der Metalle ............. 112
<strong>Inhaltsverzeichnis</strong> 5 5.3.2 Kristallgitterarten. ..................... 112 5.4 Eisen- und Stahlwerkstoffe ............. 113 5.4.1 Einteilung nach der Verwendung ........ 113 5.4.2 Einteilung nach Güteklassen ............ 114 5.4.3 Normung von Eisen- und Stahlwerkstoffen 114 5.4.4 Wichtige Stähle und Eisenwerkstoffe ..... 116 5.5 Nichteisenmetalle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 5.5.1 Kupfer und Kupferlegierungen .......... 119 5.5.2 Aluminium und Aluminiumlegierungen .. 120 5.6 Weitere wichtige Metalle ............... 121 5.7 Sinterwerkstoffe ...................... 122 5.7.1 Herstellung von Sinterteilen ............ 122 5.7.2 Einsatzbereiche von Sintermetallen ...... 122 5.8 Korrosion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 5.8.1 Korrosionsursachen ................... 123 5.8.2 Erscheinungsformen der Korrosion ...... 124 5.8.3 Korrosionsschutzmaßnahmen .......... 124 5.9 Kunststoffe. .......................... 125 5.9.1 Eigenschaften von Kunststoffen und ihre Verwendungsmöglichkeiten ............ 125 5.9.2 Einteilung von Kunststoffen. ............ 126 5.10 Verbundstoffe ........................ 128 5.11 Hilfsstoffe ............................ 129 5.12 Werkstoffe und Umweltschutz. .......... 130 6 Mechanische Systeme 131 6.1 Grundlagen des Systemgedankens ...... 131 6.1.1 Die Systemgrenzen .................... 132 6.1.2 Die Ein- und Ausgangsgrößen. .......... 132 6.1.3 Haupt- und Teilfunktionen eines technischen Systemes ................. 132 6.2 Physikalische Grundlagen von mechanischen Systemen ............... 134 6.2.1 Mechanische Arbeit ................... 134 6.2.2 Mechanische Leistung und Wirkungsgrad 135 6.3 Funktionseinheiten von mechanischen Systemen ............................ 137 6.3.1 Funktionseinheiten zum Antreiben ....... 138 6.3.2 Funktionseinheiten zur Energieübertragung. ............................. 138 6.3.2.1 Wellen. .............................. 139 6.3.2.2 Kupplungen .......................... 140 6.3.2.3 Getriebe ............................. 142 6.3.2.4 Kenngrößen von Getrieben ............. 146 6.3.2.5 Linearantriebe ........................ 148 6.3.3 Funktionseinheiten zum Arbeiten . . . . . . . . 149 6.3.4 Funktionseinheiten zum Stützen und Tragen .............................. 149 6.3.4.1 Gehäuse und Gestelle. ................. 149 6.3.4.2 Führungen ........................... 150 6.3.4.3 Lager. ............................... 153 7 Herstellen mechanischer Systeme 161 7.1 Grundlagen der Fertigungstechnik ....... 161 7.2 Die Fertigungshauptgruppen. ........... 161 7.3 Das Urformen ........................ 164 7.3.1 Urformen durch Gießen ................ 164 7.3.2 Urformen durch Sintern ................ 165 7.4 Umformen ........................... 166 7.4.1 Einteilung der Umformverfahren ........ 166 7.4.2 Biegen. .............................. 167 7.4.2.1 Technologische Grundlagen ............ 167 7.4.2.2 Biegen von Rohren .................... 168 7.4.2.3 Zuschnittlängen. ...................... 170 7.5 Trennen ............................. 171 7.5.1 Grundlagen der mechanischen Trennverfahren ....................... 171 7.5.2 Spanen .............................. 172 7.5.3 Sägen ............................... 174 7.5.4 Feilen ............................... 176 7.5.5 Spanende Fertigung mit Werkzeugmaschinen ........................... 177 7.5.6 Bohren .............................. 180 7.5.7 Senken .............................. 185 7.5.8 Reiben. .............................. 186 7.5.9 Gewindeschneiden .................... 187 7.5.10 Drehen .............................. 191 7.5.11 Fräsen............................... 197 7.5.12 Schleifen. ............................ 202 7.6 Fügen ............................... 205 7.6.1 Einteilung und Wirkweise. .............. 205 7.6.2 Schraubverbindung ................... 206 7.6.3 Stift- und Bolzenverbindung ............ 215 7.6.4 Keilverbindung ....................... 217 7.6.5 Federverbindung. ..................... 218 7.6.6 Löten. ............................... 219 7.6.7 Schweißen ........................... 222 7.6.8 Kleben. .............................. 226 7.6.9 Pressverbindungen .................... 228 7.6.10 Klemm- und Quetschverbindungen ...... 229 7.7 Fertigungsautomatisierung ............. 231 7.7.1 Historische Entwicklung ................ 231 7.7.2 Bausteine der Fertigungsautomatisierung 233 7.8 CNC-Steuerungen ..................... 235 7.8.1 Merkmale von CNC-Maschinen. ......... 237 7.8.2 Wegmesssysteme. .................... 238 7.8.3 Positionsangabe und Koordinatensystem 239 7.8.4 Werkzeugvermessung und Werkzeugkorrekturen. .......................... 240 7.8.5 Steuerungsarten ...................... 241 7.8.5.1 Punktsteuerung ....................... 241 7.8.5.2 Bahnsteuerung ....................... 241 7.8.6 CNC-Programm ....................... 244 7.8.7 Programmieren von CNC-Fertigungsmaschinen ........................... 255 7.8.8 Beispiele numerisch gesteuerter Fertigungsmaschinen .................. 257 7.9 Handhabungstechnik und Robotertechnik 263 7.9.1 Handhabungseinrichtungen ............ 265 7.9.1.1 Balancer ............................. 266 7.9.1.2 Manipulatoren ........................ 267 7.9.1.3 Teleoperatoren ....................... 267 7.9.1.4 Modulare Systeme .................... 267 7.9.1.5 Industrieroboter. ...................... 268 7.9.2 Kinematik des Roboters ................ 272 7.9.2.1 Getriebefreiheitsgrad .................. 273 7.9.2.2 Bauarten und Arbeitsräume. ............ 274 7.9.3 Roboter-Steuerung .................... 277 7.9.4 Programmierung von IR. ............... 281 8 Grundlagen der Elektrotechnik 283 8.1 Das Bohr’sche Atommodell ............. 284 8.2 Ladungstrennung ..................... 285 8.2.1 Erzeugung elektrischer Spannung ....... 286 8.2.2 Spannungsarten ...................... 286 8.3 Elektrischer Strom. .................... 287 8.4 Der elektrische Widerstand ............. 289 8.5 Das Ohm’sche Gesetz. ................. 290 8.6 Elektrische Arbeit und elektrische Leistung 291 8.7 Wirkungsgrad ........................ 292 8.8 Elektrisches Feld ...................... 293 8.9 Magnetisches Feld .................... 295 8.9.1 Magnetische Kreise. ................... 296 8.9.2 Grundgrößen des magnetischen Feldes .. 296 8.9.3 Magnetische Werkstoffe. ............... 298 8.9.4 Magnetisierung ferromagnetischer Werkstoffe ........................... 299
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