Prüfungsbücher für Betriebswirte und Meister

Die Prüfung der Industriemeister Metall

Handlungsspezifische Qualifikationen.

vonGünter Krause, Bärbel Krause, Hans Freyart, Thomas Koch, Armin Liebelt, Thomas Lierath, Gunnar Mühlenstädt,

Axel Pollaczek

4., aktualisierte Auflage

Die Prüfung der Industriemeister Metall – Krause / Krause / Freyart / et al.

schnell und portofrei erhältlich bei beck-shop.de DIE FACHBUCHHANDLUNG

Thematische Gliederung:

E-Learning, Computereinsatz im Unterricht – Wirtschaftswissenschaften: Berufe, Ausbildung, Karriereplanung

Kiehl 2010

Verlag C.H. Beck im Internet:www.beck.de

ISBN 978 3 470 54734 3

Inhaltsverzeichnis: Die Prüfung der Industriemeister Metall – Krause / Krause / Freyart / et al.

286 2. Fertigungstechnik

2.1.3.2 Umformen

01. Was ist Umformen?

Umformen ist das Verändern der Form eines festen Körpers. Dabei bleiben Masse und Stoffzu-sammenhalt unverändert.

02. Welche Umformverfahren gibt es nach DIN 8580?

Umformen Fertigungsart Verfahren, z. B.

• Formdesfesten Körpers ändern

• Zusammenhaltder Stoffteilchen und Masse des Körpers bleiben erhalten

1. DruckumformenWalzen1) SchmiedenFreiformen EindrückenGesenkformen Durchdrücken

2.ZugumformenLängen WeitenTiefen

3.ZugdruckumformenDurchziehen DrückenTiefziehen1) KnickbauchenKragenziehen

4.BiegeumformenBiegen1) WickelnRunden

5. Schubumformen Verschieben Verdrehen

1) NachfolgendwerdenabFrage05.ff.diegekennzeichnetenVerfahrenbehandelt(lt.Rahmenplan).

1. Beim Druckumformen wirddasgesamteWerkzeuginRichtungderKraftgestaucht.DieTeilchendesWerkstücksverschiebensichsogegeneinander,dassesbreiterwird(Beispiel:WalzenvonBlech;vgl.05.).

2. Beim Zugumformen wirddasgesamteWerkstückinZugrichtunggedehnt.DieTeilchendesWerkstoffsverschiebensichinZugrichtung.

3. Beim Zugdruckumformen wirddasWerkstücksogeführt,dassTeiledesWerkstücksgestauchtundanderegedehntwerden(Beispiel:Tiefziehen,vgl.unten/06.).

4. Beim Biegeumformen wirdeinegedachteAchsedesWerkstücksumeinenbestimmtenWinkelabgebogen(Beispiel:

Schwenkbiegen,vgl.unten/10.).

5. Beim Schubumformen werdenzweibenachbarteQuerschnittedesWerkstücksgegeneinanderverschoben: - Verschieben → parallel zueinander - Verdrehen → in einem Winkel zueinander

287

03. Welche Vorteile bietet das Umformen?

-BeimUmformenwirdderFaserverlaufimWerkstücknichtunterbrochen.DadurcherhöhtsichbeieinigenVerfahrendieFestigkeitdesWerkstoffs.

-Es können auch schwierigeFormenbei hoherOberflächenqualität und engenToleranzengefertigtwerden.

-DieAnzahlderArbeitsvorgängeistgeringeralsbeimFügen.

-DieWerkstoffausnutzungistwirtschaftlicheralsbeispanendenVerfahren.

04. Wie unterscheiden sich Kalt- und Warmumformen?

BeimKaltumformenwerdenfürdenVorganggrößereKräftebenötigt.DieerreichbarenFor-mänderungensindgeringer.

05. Was ist charakteristisch für das Umformverfahren Walzen?

DurchdieDruckkräftegegenläufigrotierenderWalzenwirdderWerkstoff (imwarmenoderkaltenZustand)aufdieFormdesWalzenspaltesgebracht.

DieProduktebeidiesemVerfahrennenntmanWalzerzeugnisse(Halbzeuge).SiewerdenaufWalzstraßen/-anlagenhergestellt;derenBauteilesind:Walzgerüst,Rollengänge,Schere,Wär-meofen(beimWarmwalzen).

2.1 Planen und Analysieren von Fertigungsaufträgen

288 2. Fertigungstechnik

06. Was ist Tiefziehen?

DasTiefziehengehörtzudenwichtigstenHerstellverfahrenderBlechumformung.DabeiwirdeinebenerBlechzuschnitt(Ronde)zueinemHohlteilumgeformt.

Ablauf:

-DerZuschnitt,dieRonde,wirdindieAufnahmederZiehmatrizeeingelegt.- Der Niederhalter drückt die Ronde mit einer bestimmten Kraft FNgegendieZiehmatrize.-DerZiehstempelziehtdieRondemitderKraftFStüberdieabgerundetenEinzieheckenindie

Matrize und formt das Teil um.

UmdieReibungzwischenRondeundWerkzeugzuverringern,werdenSchmierstoffeeingesetzt(z.B.Petroleum,Wasser-Grafit-Brei;vgl.Tabellenwerke).

Man unterscheidet Tiefziehen mit

- starrenWerkzeugen- elastischenWerkzeugen- Wirkmedien- Wirkenergie.

07. Welche physikalischen Bedingungen sind beim Tiefziehen zu beachten?

DieWerkstoffewerdenbeimTiefziehenhohenBeanspruchungenausgesetzt.UmBrücheundRissezuvermeiden,werdenTiefziehversuchedurchgeführt.Dabeispielenu.a.dasZiehver-hältnis β,derZuschnittdurchmesserDsowiedieDurchmesserd1,dNundderZiehspaltzw am TiefziehwerkzeugeineRolle.DieentsprechendenFormelnzurBerechnungdieserGrößensindindenTabellenwerkenenthalten.

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BeimTiefziehenwirkenfolgendeKräfte:

π

BodenreißkraftFB =AB · Rm mitAB=π(d1 + s) · s β - 1 Tiefziehkraft FSt = AB · Rm·1,2·–––––– βmax - 1

Niederhalterkraft FN = –·(D2 - dN2) · p

4

Gesamtziehkraft F = FSt + FN

08. Welche Fehler können beim Tiefziehen entstehen?

MöglicheFehlerquellensindz.B.:

- Werkstofffehler-Werkzeugfehler- Verfahrensfehler.

09. Welche Gestaltung der Tiefziehteile sollte angestrebt werden?

DieRadienamWerkstücksolltenmöglichstgroßsein.ScharfkantigeÜbergänge,unterschnitteneoderausgebuchteteTeilesindzuvermeiden.NachMöglichkeitsolltedasWerkstückineinemZuggefertigtwerden.

ZiehleistenundZiehwülsteverbesserndenWerkstofffluss:DerMaterialflusswirdgebremstunddasWerkstoffgefügeaufgelockert.

2.1 Planen und Analysieren von Fertigungsaufträgen

290 2. Fertigungstechnik

10. Was ist Biegen?

BiegenistdieörtlicheVeränderungderWerkstückkrümmung(Biegezone)entlangeinerkör-perfestenBezugslinie,derBiegelinie.DabeiwirkenimäußerenBereichdesBiegequerschnittsZugspannungen und im inneren Bereich Druckspannungen,d.h.dieäußerenFaserndesWerk-stoffswerdenverlängert,dieinnerenFasernverkürzt.

DieinnereFaser,diebeimBiegenwedergestrecktnochgestauchtwird,liegtungefährinderMittellinieundwirdalsneutrale Faserbezeichnet(dieAusgangslängewirddurchdasBiegennichtverändert).AlsBiegeradius bezeichnetmandenanderInnenseitedesWerkstücksliegendenRadiusnachdemBiegen.

Gestreckte Faser(verlängert)

Neutrale Faser

Gestauchte Faser(verkürzt)

Biegekraft

ZugspannungDruckspannung

291

11. Welche Biegeverfahren gibt es?

DiewichtigstenBiegeverfahrensind:

Mit geradlinigerWerkzeugbewegung

Mit drehenderWerkzeugbewegung

- Freies Biegen- Gesenkbiegen- Knickbiegen- Rollbiegen

- Walzbiegen- Schwenkbiegen- Rundbiegen- Umlaufbiegen

Biegeverfahren

• Freies Biegen: → Bild 1 UmformenohneVerwendungvonVorrichtungenundMaschinen.

• BeimGesenkbiegen → Bild 2 wirddasWerkstückdurcheinenBiegestempelunddasBiegegesenk umgeformt.MitdiesemVerfahren,dassehrhäufigeingesetztwird, sindauchschwierigeBlechprofileherzustellen.DerArbeitsgang isterstnachvölligemAnlegendesWerkstückesandasBiegegesenk abgeschlossen.

• BeimKnickbiegen → Bild 3 entstehteinAusknickendesWerkstückessenkrechtzurKraftrich- tung.DieBegrenzungderUmformzonewirddurcheineEinspan- nungdesnichtumzuformendenWerkstückteilserreicht.

• BeimRollbiegen → Bild 4 wirdderZuschnittineinevorgegebeneFormhineingedrückt.Um dasAbrollendesWerkstückszuverbessern,wirdderZuschnittvor demRollbiegenvorgebogen.

• Das Walzbiegen → Bild 5 erfolgtdurchhintereinanderangeordneteWalzpaare.

• BeimSchwenkbiegen →Bild6 wirddasWerkstückaneineAuflagegedrücktunddurcheineBie- gewangeumgeformt.

2.1 Planen und Analysieren von Fertigungsaufträgen

292 2. Fertigungstechnik

F

F

Stempel

Werk-stückBiege-gesenk

F

Bild 1: Freies Biegen Bild 2: Gesenkbiegen Bild 3: Knickbiegen

FF

Bild 4: Rollbiegen Bild 5: Walzbiegen Bild 6: Schwenkbiegen

12. Welche physikalischen und technologischen Gesetzmäßigkeiten sind beim Biegen zu beachten?

EsgeltenfolgendeBezeichnungen:

L

α β

s

r min L gestreckte Längermin Mindestbiegeradiuss Blechstärkeα Biegewinkelβ Öffnungswinkel

1. Zug- und Druckspannung, Zuschnittlänge L: BeimBiegenentstehtamäußerenTeildesWerkstücksZugspannung,aminnerenTeilDruck-spannung(vgl.10.).DahermussvordemBiegendieLängedesZuschnitts(=gestreckteLänge)ermitteltwerden.Esgilt:

Zuschnittlänge(GestreckteLängeL)=LängederneutralenFaser

1203

Ausgangssituation zu allen Aufgaben

Das Unternehmen:

Die Firma RIRA GmbH ist ein Metallbauunternehmen mit Sitz im Großraum Berlin. Das Un-ternehmen hat drei Geschäftsfelder:

1. Eine mechanische Werkstatt (Meisterbereich 1), in der Metallkonstruktionen für Industrie- und Privatkunden als Einzelaufträge gefertigt werden (Zaunanlagen, Gitter, Tore usw.).

2. Im Meisterbereich 2 werden Verdichter unterschiedlicher Bauarten gefertigt und repariert; er wurde 1995 deutlich erweitert.

3. Im Meisterbereich 3 erfolgt die Fertigung von Rasenmähern und Kleingeräten. Abnehmer sind vorwiegend Baumärkte.

Organisation und Personal:

Die Organisation der RIRA GmbH hat drei Ebenen: Das Unternehmen wird von zwei Ge-schäftsführern geleitet, die für technische bzw. kaufmännische Aufgaben zuständig sind. Der Geschäftsleitung sind die drei Meisterbereiche direkt unterstellt:

Meisterbereich 1: Mechanische Werkstatt: 14 MitarbeiterMeisterbereich 2: Verdichter: 26 MitarbeiterMeisterbereich 3: Rasenmäher/Kleingeräte: 18 Mitarbeiter

Daneben gibt es zehn Mitarbeiter (kaufmännische Verwaltung und Versand), die ebenfalls bei-den Geschäftsführern disziplinarisch unterstellt sind. Den Vertrieb nimmt der kaufmännische Geschäftsführer wahr.

Meisterbereich 2: Verdichter

Ihre Aufgabe ist die Leitung des Meisterbereichs Verdichter, der sich bei den Industrie- und Privatkunden durch Qualität, Flexibilität und Termintreue einen sehr guten Ruf erworben hat.

Die Montage verschiedener Verdichterbauarten erfolgt ausschließlich aus Fertigteilen, die von verschiedenen Lieferanten bezogen werden. Es wird im Einschichtbetrieb bei täglich acht Stun-den an Einzelarbeitsplätzen gefertigt. Aufgrund der Variantenvielfalt und kleiner Losgrößen ist der Anteil der Umrüstzeiten relativ hoch.

Der Monat wird in der Betriebsabrechnung mit 20 Arbeitstagen kalkuliert. Die Gruppe der Mon-tagemitarbeiter besteht etwa zur Hälfte aus Facharbeitern; die übrigen sind angelernt. Sie werden unterstützt von einem Vorarbeiter. Es wird nach Tarif bezahlt: Mitarbeiter mit gleicher Qualifi-kation erhalten den gleichen Grundlohn, geringer qualifizierte werden niedriger eingestuft. Der Grundlohn beträgt in der Montagegruppe im Durchschnitt 10,50 e. Es existiert ein Betriebsrat.

Ausgangssituation zu allen Aufgaben

1204 Musterklausuren · Aufgaben

Spezielle Aufgabenstellung im Meisterbereich 2, Verdichter:

Der kaufmännische Geschäftsführer hat nach schwierigen Verhandlungen mit einem Handels-konzern einen auf vier Jahre befristeten Vertrag über die Lieferung von Kolbenverdichtern Typ XNK in den Baugrößen 1401, 1402 und 2501, 2502 abschließen können. Die Auftragsmenge je Baugröße beträgt 15.000 Stück pro Jahr. Mit der bisher praktizierten Einzelplatzmontage ist dieser Auftrag wirtschaftlich nicht zu realisieren. Die Baugrößen unterscheiden sich nur in der Hubhöhe und der Höhe des Zylinders (Pos. 5). Die Verpackung gehört nicht zur Montage. Sie erfolgt im Versand.

Die Geschäftsleitung beauftragt Sie, ein überzeugendes Montagekonzept vorzulegen. Es steht Ihnen eine Hallenfläche von 14 x 8 m zur Verfügung. Anhang A enthält die technische Zeichnung des Luftkompressors XNK; Anhang B zeigt die Stückliste.

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Anhang A: Luftkompressor XNK, Technische Zeichnung

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9 8 2 1

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6

Luftkompressor XNK

RIRA GmbH

Anhang A

Datum

Benennung

Name

Datum Name Ursprung Ersatz für Erstellt mit: SOLIDWORKS

Bearb.

Gepr.

Norm

ÄnderungZust.

27.06.2006 LiebeltÄnderungsvermerke

Maßstab 1 : 1

Anhang A: Luftkompressor XNK, Technische Zeichnung

1206 Musterklausuren · Aufgaben

Anhang B: Luftkompressor XNK, Stückliste

RIRA GmbH

Anhang B

Datum BenennungName

Pos. Bemerkung

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Normblatt / Zeichnungsnr. / Werkstoff / Halbzeug

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Datum Name Ursprung Ersatz für Erstellt mit: SOLIDWORKS

Bearb.

Gepr.

Norm

ÄnderungZust.

Liebelt

1 2

Benennung

3

Menge Einheit

4 5 6

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Lagergehäuse

Kurbelgehäuse

Lagergehäuse

Kolben

Zylinder

Zylinderkopf

Kolbenbolzen

Kurbelwellenteil

Kurbelwellenbolzen

Kurbelwellenteil

Schubstange

Ansaugrohr

Kolbenring

Lagerbuchse

Zylinderschraube

Verschlussschraube

Rillenkugellager 4202

Zylinderrollenlager NU202

Nadellager ohne Innenring

Verschlussdeckel

Sicherungsring

Sicherungsring

Kegelventil (Einlass)

Kegelventil (Auslass)

Dichtring 70x62x0,5

Schutzkappe

Passfeder A 4x4x25

Zg. XNK 1 / EN-GJL-250 / Modell-Nr. 8180

Zg. XNK 2 / EN-GJL-250 / Modell-Nr. 8181

Zg. XNK 3 / EN-GJL-250 / Modell-Nr. 8182

Zg. XNK 4 / GK-AlMg5 / Modell-Nr. 5120

Zg. XNK 5 / EN-GJL-300 / Modell-Nr. 8183

Zg. XNK 6 / E295 / 105x20 DIN EN 10060

Zg. XNK 7 / 16MnCr5 / 15x65 DIN EN 10060

Zg. XNK 8/ 42CrMo4 / vorgeschmiedet

Zg. XNK 9 / 16MnCr5 / 15x45 DIN EN 10060

Zg. XNK 10 / 42CrMo4 / vorgeschmiedet

vergütet

vergütet

Zg. XNK 11 / 42CrMo4 / Gesenk-Nr. 43

Zg. XNK 12 / C-Cu / Rohr 8x0,75 DIN 175w

Zg. XNK 13

Zg. XNK 14 / G-CuSn14 / 20x30

Zg. XNK 15 / C-Cu / Bl0,5x 120 DIN 1752

Zg. XNK 16

Zg. XNK 17

C-Cu / Bl0,5x 70 DIN 1752w

DIN 472-15x1

DIN 5412

DIN 6885-A - 4x4x25

DIN EN ISO 4762-M6x15-8.8

INA NK 14/20 Bestellteil

DIN 906-M8x1-5.8

DIN 625

DIN 443-36-Fe P01-phr

DIN 472-36x1,5

Bestellteil

Bestellteil

Bestellteil

Bestellteil

Bestellteil

27.06.2006

Luftkompressor XNK

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1. Situationsaufgabe: Handlungsbereich TECHNIK Bearbeitungszeit: 240 Minuten 100 Punkte

Hilfsmittel: alle Hilfsmittel, mit Ausnahme elektronischer Geräte mit eigenem Betriebssystem

Aufgabe 1

a) Ermitteln Sie im Rahmen der Grobplanung die verfügbare Arbeitszeit und die 4 Punkte erforderliche Taktzeit (Kundentakt) für die zukünftige Montageanlage (Ver- dichter) bei einer Montagezeit von 9,6 Minuten/Stück.

b) Ermitteln Sie die Mindestanzahl der erforderlichen Montageplätze. 6 Punkte

Legen Sie den Montagestrukturtyp fest, zeichnen Sie das Layout der von Ihnen gewählten Montagestruktur und begründen Sie Ihre Entscheidung. Be- rücksichtigen Sie dabei Aspekte wie Verkettung und Automatisierungsgrad.

c) Beschreiben Sie allgemein, welche Faktoren bei der Bestimmung des Flächen- 4 Punkte bedarfs für die Montage zu berücksichtigen sind.

d) Prüfen Sie, unter welchen Voraussetzungen die Ihnen zur Verfügung gestellte 4 Punkte Hallenfläche ausreichend ist. Gehen Sie bei Ihrer Berechnung von plausiblen Annahmen aus.

Aufgabe 2 12 PunkteErstellen Sie den Arbeitsplan für den Zusammenbau des Verdichters für dieeinzelnen Montageplätze entsprechend Aufgabe 1 b).

Aufgabe 3 6 Punkte

Erstellen Sie den Prüfplan für den Verdichter.

Aufgabe 4 3 Punkte

Ermitteln Sie den Personalbedarf in Abhängigkeit von der von Ihnen gewähltenMontagestruktur. Die Teilebereitstellung und der Abtransport der Fertigteile er-folgt von einem Mitarbeiter, der nicht zu berücksichtigen ist. Rüst- und Um-rüstarbeiten sind nicht zu berücksichtigen.

1. Situationsaufgabe: Handlungsbereich Technik

1208 Musterklausuren · Aufgaben

Aufgabe 5

Im Zusammenhang mit der Planung der neuen Montageanlage erwartet die Ge-schäftsleitung von Ihnen ein Konzept zur ergonomischen Gestaltung der Mon-tagearbeitsplätze. Dabei sollen Sie u. a. folgende Fragestellungen beantworten:

a) Welche Zielsetzungen können mit einem angemessenen Konzept zur ergono- 2 Punkte mischen Gestaltung der Montagearbeitsplätze erreicht werden? Beschreiben Sie zwei Argumente.

b) Geben Sie sechs Beispiele für Schwerpunkte, die bei der Gestaltung des Ar- 3 Punkte beitsplatzes zu beachten sind.

c) Bei der Gestaltung eines Montagearbeitsplatzes ist die Berücksichtigung der 5 Punkte Greifräume von spezieller Bedeutung. Geben Sie für einen Sitzarbeitsplatz fünf konkrete Empfehlungen, die arbeitswissenschaftlich abgesichert sind.

d) Aufgrund der Arbeitsteilung wird die Tätigkeit an Montagearbeitsplätzen von 3 Punkte den Mitarbeitern als monoton empfunden. Welche Folgen sind damit verbun- den? Geben Sie drei Beispiele für vorbeugende Maßnahmen.

e) Nennen Sie sechs Rechtsgrundlagen bzw. Regelwerke, die bei der ergonomi- 3 Punkte schen Gestaltung der Montage zu berücksichtigen sind.

Aufgabe 6

In drei Wochen wird die neue Montageanlage geliefert. Das Aufstellen der Anla-ge erfolgt durch den Hersteller mit Unterstützung eigenen Fachpersonals.

a) Nennen Sie alle notwendigen Maßnahmen, die betriebsintern vor der Anliefe- 5 Punkte rung abgeschlossen sein müssen.

b) Nennen Sie acht Rechtsgrundlagen/Regelwerke, die Sie beim Aufstellen und 4 Punkte der Inbetriebnahme beachten müssen.

Aufgabe 7

Während der Inbetriebnahme der Montageanlage rutscht der Mitarbeiter HerrKlein aus und schlägt mit dem Kopf auf eine Spannvorrichtung. Er zieht sich ei-ne Kopfplatzwunde zu, die heftig blutet und ärztlich behandelt werden muss. Herr Klein ist fünf Tage arbeitsunfähig.

a) Prüfen Sie, ob ein Arbeitsunfall vorliegt. 4 Punkteb) Als Bevollmächtigter des Arbeitgebers erstatten Sie Unfallanzeige an den zu- 4 Punkte ständigen Unfallversicherungsträger.