True position ist die Kontrolle, die einem Lieferanten vorgibt, wo ein Merkmal tatsächlich enden muss. Sie erscheint auf nahezu jeder Zeichnung mit einem Lochbild, einer Passhülsen-Schnittstelle oder einer Bohrung, die mit etwas anderem fluchten muss — und sie ist die Kontrolle, die am häufigsten weggelassen, ohne Bezugsbezug angewendet oder in einer Weise geschrieben wird, die etwas anderes bedeutet als vom Konstrukteur beabsichtigt.
Dieser Leitfaden richtet sich an Einkäufer und Ingenieure, die Zeichnungen für kundenspezifisch gefertigte Teile vorbereiten. Er behandelt, was eine Positionsangabe benötigt, um vor der Produktion prüfbar zu sein, wie sich Position von den Koordinatentoleranzen unterscheidet, die sie ersetzt, und welche Entscheidungen den Preis des Teils verändern.
Was True Position tatsächlich kontrolliert
Position kontrolliert die Lage der Achse oder Mittelebene eines Merkmals relativ zu definierten Bezügen. Bei einer Bohrung definiert sie eine zylindrische Zone, in der die Bohrungsachse liegen muss. Der Durchmesser dieser Zone ist der Toleranzwert; die Lage der Zone wird durch die Grundmaße und das Bezugssystem festgelegt.
Das Wort “Grundmaß” ist von Bedeutung. Maße, die eine Positionszone lokalisieren, werden eingerahmt gezeichnet und tragen selbst keine Toleranz — die Positionsangabe ist das einzige tolerierte Element. Eine Zeichnung, die ihre positionierenden Maße einrahmt und gleichzeitig eine allgemeine Lineartoleranz darauf anwendet, ist widersprüchlich und einer der häufigsten Gründe, warum eine Zeichnung vor der Angebotserstellung zur Klärung zurückgeht.
Position ist kein Ersatz für die Größe. Der Bohrungsdurchmesser benötigt weiterhin seine eigene Toleranz. Position gibt an, wo die Achse sitzt; die Größentoleranz gibt an, wie groß die Bohrung ist. Beides ist erforderlich, und beides wird getrennt geprüft.
Warum eine runde Zone besser ist als eine quadratische
Koordinatentolerierung — ±0,1 mm in X und ±0,1 mm in Y — erzeugt eine quadratische Toleranzzone. Position erzeugt eine runde. Dies ist kein kosmetischer Unterschied, und es lohnt sich, dies zu verstehen, weil es verändert, was Sie ohne Mehrkosten fordern können.
Eine quadratische Zone von ±0,1 mm in jeder Richtung erlaubt einen diagonalen Fehler von etwa 0,141 mm an den Ecken, aber nur 0,1 mm entlang der Achsen. Das Teil darf diagonal weiter aus der Position wandern als orthogonal, was selten der funktionalen Anforderung entspricht. Eine runde Zone behandelt jede Richtung gleich.
Die Umstellung von Koordinaten- auf Positionstolerierung bei derselben funktionalen Anforderung ergibt üblicherweise eine Positionstoleranz von etwa dem 1,4-fachen des Koordinatenwerts — ±0,1 mm in X und Y wird zu einer Positionstoleranz von etwa ⌀0,28 mm. Das ist ein echter Gewinn an zulässiger Abweichung bei identischem Montageverhalten. Bei einem Lochbild, bei dem jedes Loch derzeit bei ±0,1 mm liegt, reduziert die Umstellung auf Position häufig die Kosten, ohne die Passung im Geringsten zu lockern.
Bezüge immer in Reihenfolge referenzieren
Eine Positionsangabe ohne Bezugsbezüge ist unvollständig. Die Zone muss relativ zu etwas positioniert werden, und die Zeichnung muss angeben, was dieses Etwas ist und in welcher Reihenfolge es angewendet wird.
Die Bezugsreihenfolge ist nicht willkürlich. Der primäre Bezug etabliert die Ausrichtung und nimmt den meisten Kontakt auf; der sekundäre begrenzt Rotation und Translation in der nächsten Richtung; der tertiäre sperrt den verbleibenden Freiheitsgrad. Die Umkehrung der Reihenfolge verändert, wie das Teil für die Bearbeitung gehalten und für die Prüfung aufgespannt wird, und sie kann darüber entscheiden, ob ein Teil die Prüfung besteht. Wählen Sie die Reihenfolge, die widerspiegelt, wie das Teil in seiner Baugruppe positioniert ist, nicht die Reihenfolge, die am einfachsten zu zeichnen ist. Unser Leitfaden zu wie Bezugsmerkmale und Bezugsziele spezifiziert werden behandelt, wie diese Referenzmerkmale von vornherein ausgewählt werden.
Wo ein Lochbild mit einem Gegenstück fluchten muss, referenzieren Sie dieselben Merkmale, die die beiden Teile im Betrieb gegeneinander positionieren. Ein Muster, das auf eine bearbeitete Fläche und zwei Kanten bezogen ist, verhält sich in der Baugruppe anders als dasselbe Muster, das auf eine Bohrung und eine Nut bezogen ist, selbst wenn der Toleranzwert identisch ist.
Materialzustands-Modifikatoren und wann sie Geld sparen
Eine Positionstoleranz kann unabhängig von der Istgröße oder mit einem Maximum-Material-Bedingungs-Modifikator angewendet werden. Der Unterschied hat direkte Auswirkungen darauf, wie viele Teile die Prüfung bestehen.
Bei Anwendung unter Maximum-Material-Bedingung ist die angegebene Toleranz das Minimum, das verfügbar ist. Wenn die Bohrung größer als ihre kleinstzulässige Größe gefertigt wird, wird die Abweichung von der Maximum-Material-Bedingung als Bonus zur Positionstoleranz hinzuaddiert. Eine Bohrung mit einer Positionstoleranz von ⌀0,2 mm mit MMC-Modifikator, die 0,05 mm über ihrem Mindestdurchmesser gebohrt wird, darf eine Positionsabweichung von ⌀0,25 mm aufweisen.
Dieser Bonus ist kostenlose Toleranz für Durchgangsbohrungen, und er existiert genau deshalb, weil eine größere Durchgangsbohrung tatsächlich mehr Positionsfehler tolerieren kann und dennoch montierbar bleibt. Für Durchgangsbohrungen, Befestigungsbohrungen und nicht positionierende Merkmale ist MMC in der Regel die richtige Wahl und reduziert Ihre Ausschussrate.
Wo das Merkmal etwas positioniert — eine Passhülsenbohrung, ein Lageritz, ein Presssitz — ist der Bonus nicht angemessen, weil eine größere Bohrung einem Teil nicht hilft, das konzentrisch gehalten werden muss. Diese Merkmale sollten unabhängig von der Istgröße toleriert werden. Siehe wie Passstift-Merkmale spezifiziert werden und wie Presssitz-Merkmale spezifiziert werden für die Größen- und Oberflächenanforderungen, die damit einhergehen.
Muster, zusammengesetzte Angaben und ihre Kosten
Eine Gruppe von Bohrungen, die als Muster toleriert ist, wird doppelt kontrolliert: die Lage des Musters als Ganzes relativ zu den Bezügen und der Abstand der Bohrungen zueinander. Dies sind unterschiedliche Anforderungen, die häufig unterschiedliche Werte tragen.
Eine zusammengesetzte Positionsangabe nennt beides — eine großzügigere Toleranz für die Positionierung des Musters auf dem Teil und eine engere für die Beziehung der Bohrungen untereinander innerhalb des Musters. Dies entspricht der Funktionsweise der meisten Baugruppen. Ein Lochkreis benötigt üblicherweise eng tolerierte Bohrungsabstände zueinander, damit der Gegenflansch aufgesetzt werden kann, während die Position des gesamten Kreises auf der Fläche stärker variieren darf.
Beide Anforderungen mit dem engen Wert zu schreiben, ist ein häufiger und kostspieliger Fehler. Er zwingt die Aufspannung dazu, die absolute Lage des Musters auf eine Toleranz zu halten, die die Funktion nie benötigt hat, und kann aus einer Einspann-Operation eine Mehrfach-Einspann-Operation machen.
Ein durchgerechnetes Beispiel
Nehmen Sie ein Vierloch-Befestigungsmuster für M6-Befestiger auf einem 50-mm-Lochkreis in einer Halterung, die an einer bearbeiteten Fläche montiert wird.
Konventionell gezeichnet könnten die Bohrungen ⌀6,6 +0,2/0 betragen, wobei jede Bohrung bei ±0,1 mm in X und Y positioniert ist. Das wirkt eng, und ein Lieferant wird es als eng anbieten. Aber die quadratische Zone, die es erzeugt, erlaubt 0,141 mm diagonalen Fehler, sodass die tatsächliche funktionale Anforderung von vornherein nie ±0,1 mm war.
Als Position geschrieben wird dieselbe funktionale Anforderung zu: Bohrungsdurchmesser ⌀6,6 +0,2/0, Position ⌀0,28 mm unter Maximum-Material-Bedingung, bezogen auf die Montagefläche als primären und die Positionierbohrung als sekundären Bezug. Der Lochkreisdurchmesser und die Winkelabstände werden zu Grundmaßen.
Betrachten Sie nun, was in der Produktion geschieht. Eine Bohrung, die mit ⌀6,70 statt mit dem Minimum von ⌀6,60 gebohrt wird, weicht um 0,10 mm von der Maximum-Material-Bedingung ab, sodass die zulässige Positionsabweichung ⌀0,38 mm wird. Eine Bohrung, die nahe dem oberen Ende ihrer Größenbandbreite mit ⌀6,78 gebohrt wird, darf ⌀0,46 mm aufweisen. In jedem Fall tritt der Befestiger weiterhin durch und die Halterung bleibt montierbar, weil das zusätzliche Spiel genau den zusätzlichen Positionsfehler finanziert hat.
Das funktionale Ergebnis ist identisch mit der Koordinatenversion. Die Anzahl der Teile, die beim ersten Mal die Prüfung bestehen, ist erheblich höher, und nichts an der Zeichnung wurde in einer Weise gelockert, die für die Baugruppe von Bedeutung wäre.
Was Position zu halten kostet
Positionstoleranz ist einer der stärksten Kostentreiber auf einer bearbeiteten Zeichnung, weil sie bestimmt, wie oft das Teil aufgenommen werden muss und wie es gehalten wird.
Bohrungen, die in einer einzigen Aufspannung auf derselben Fläche bearbeitet werden, halten Position problemlos, weil die Genauigkeit der Maschine selbst das Ergebnis bestimmt. Standardmäßig arbeiten wir nach ISO 2768-m für allgemeine Maße und halten ±0,005 mm auf Merkmalen, die dies erfordern, über 88 CNC-Maschinen, einschließlich 3-, 4- und 5-Achs-Bearbeitungszentren sowie Dreh-Fräszentren.
Die Kosten entstehen, wenn Positionsbeziehungen Aufspannungen kreuzen. Ein Lochbild auf einer Fläche, das auf eine Bohrung bezogen ist, die von der gegenüberliegenden Fläche bearbeitet wurde, muss eine erneute Einspannung überstehen, und die erreichbare Position wird dann durch die Wiederholgenauigkeit der Vorrichtung bestimmt und nicht durch die Maschinengenauigkeit. Wo diese Beziehung wirklich kritisch ist, ist eine 4- oder 5-Achs-Aufspannung, die beide Merkmale erreicht, ohne das Teil loszulassen, in der Regel günstiger als eine enge Toleranz über zwei Operationen — ein Punkt, der weiter behandelt wird in Wann sollte man die 5-Achsen-CNC-Bearbeitung einsetzen?.
Materialverhalten ist ebenfalls von Bedeutung. Eine Positionstoleranz, die in Aluminium Routine ist, kann in einem kaltverfestigenden Edelstahl einen anderen Prozess erfordern, und bei technischen Kunststoffen kann sich das Teil nach der Bearbeitung um mehr als die Toleranz selbst bewegen. Teilen Sie uns das Material und die Betriebstemperatur zusammen mit der Toleranz mit, nicht erst danach.
Wie Position geprüft wird
Position wird gegen das Bezugssystem gemessen, nicht gegen die Kanten des Teils. Das Teil wird zuerst auf seine Bezüge ausgerichtet; erst dann bedeutet die Messung etwas. Dies ist der Grund, warum die Bezugsreihenfolge auf der Zeichnung das Prüfergebnis verändert und warum eine Zeichnung ohne Bezüge von zwei verschiedenen Lieferanten nicht konsistent geprüft werden kann.
Für eine funktionale Lehrenprüfung kann eine Grenzlehre ein Muster unter Maximum-Material-Bedingung schnell und kostengünstig verifizieren. Für gemessene Ergebnisse richtet ein KMG das Teil auf die Bezüge aus und meldet die Abweichung jeder Achse, woraus der Positionswert berechnet wird. Wenn Sie die Zahlen statt eines Bestanden/Nicht bestanden benötigen, fordern Sie einen Maßbericht beim Angebot an — er ist unkompliziert aufzunehmen und nachträglich, nachdem die Teile geschnitten sind, nur umständlich zu ergänzen. Unsere Prozessseite legt dar, was bei einem Erstmuster geprüft wird und was mit der Lieferung mitgeliefert werden kann.
Drei Fehler, die am meisten kosten
Tolerierte Grundmaße. Ein eingerahmtes Maß mit einer allgemeinen Toleranz im Schriftfeld ist ein Widerspruch, und der Lieferant muss nachfragen, welche der beiden gilt. Es ist die häufigste Rückfrage, die wir bei Zeichnungen mit Positionsangaben stellen.
Position verwendet, wo Rundlauf gemeint war. Bei Drehteilen wenden Konstrukteure manchmal Position an, um zu kontrollieren, wie wahr ein Durchmesser relativ zu einem anderen Durchmesser läuft. Position kontrolliert die Lage einer Achse; sie kontrolliert nicht die Form oder das Taumeln einer Oberfläche während der Rotation. Für eine Welle, einen Lagerzapfen oder eine Dichtfläche ist Rundlauf die korrekte Kontrolle — siehe wie Rundlauf spezifiziert wird.
The same tight value everywhere. Applying one position tolerance across every hole on a part, regardless of what each hole does, guarantees you pay for precision on features that never needed it. Separate the locating features from the clearance features and tolerance them differently. It is the cheapest change available on most drawings.
A Checklist Before You Release the Drawing
Before the drawing goes out for quotation, confirm the following. Each item removes a question that would otherwise come back to you.
- Locating dimensions are basic — boxed, and not also covered by a general linear tolerance.
- Every position callout carries a datum reference frame, with the datums in a deliberate order.
- Hole size tolerance is stated separately from position.
- Material condition modifiers are applied where they help: MMC on clearance holes, regardless of feature size on locating features.
- Pattern-to-datum and hole-to-hole requirements are separated where they genuinely differ.
- Any positional relationship that crosses two faces is marked, so the setup can be planned around it.
- Inspection expectation is stated — functional gauge, CMM report, or first article only.
Getting a Position Callout Quoted
A drawing that carries proper position callouts is faster to quote, not slower, because it removes the guesswork about which relationships matter. If you are unsure whether a tolerance is achievable in your chosen material, send the drawing and say which features are functional — we will tell you what is straightforward, what needs a particular setup, and what would be cheaper to change before anything is cut.
Related reading: how to specify precision holes, how to specify threaded holes, how to specify perpendicularity und how to specify profile tolerances. To discuss a drawing, kontaktieren Sie unser technisches Team.
