Schraubenverbindung berechnen (Gewindebohrung, Durchgangsbohrung & Spannungsquerschnitt)
Bestimmen Sie die kritischen Maße für Schraubverbindungen sowie die Spannungsquerschnitte unter Verwendung normierter metrischer oder zölliger Spezifikationen für Schrauben.
Effektive Querschnittsfläche zur Berechnung der Zugfestigkeit und Vorspannkraft einer Schraube.
Empfohlener Bohrdurchmesser vor dem Gewindeschneiden, um einen Gewindeeingriff von etwa 75 % zu erreichen.
Durchgangsbohrung: Ø —
Gewindebohrer: Ø —
Daten basierend auf ISO 273 (Clearance), ISO 286 (H13 /H12 /H11) und ISO 898 (Stress Area). Die Werte dienen nur als Referenz. Xometry übernimmt keine Haftung für Konstruktionsfehler. Die abschließende Validierung der Konstruktion muss die Materialfestigkeit, Verbindungsgeometrie, Lastbedingungen und Sicherheitsfaktoren berücksichtigen.
Häufig gestellte Fragen (FAQ)
Wie werden feine, mittlere und grobe Passungen definiert?
- Feinpassung: Optimiert für präzise Montagevorgänge, bei denen die Ausrichtung entscheidend ist. Sie erfordert eine engere Fertigungstoleranz im Hinblick auf die Lage der Bohrung, um eine Durchführung der Schraube sicherzustellen.
- Mittelpassung: (auch Regelpassung) Sie stellt den Industriestandard für allgemeine technische Anwendungen dar. Sie gewährt ein ausgewogenes Verhältnis zwischen einfacher Montage und Sicherheit der Verbindung, und berücksichtigt standardmäßige CNC- und manuelle maschinelle Bearbeitungstoleranzen.
- Grobpassung: Am besten für große Schweißkonstruktionen geeignet, sowie Teile mit großen Toleranzen oder Baugruppen, die einer Wärmeausdehnung unterliegen. Man nutzt sie, wenn mehrere Schrauben über eine große Fläche hinweg ausgerichtet werden müssen, und ein „Wandern“ der Bohrungen auftreten kann.
Welche Schraubengröße und Passung sollte ich für die verschiedenen Anwendungen einsetzen?
Die optimale Schraubengröße hängt vom Grad der Präzision, den Montagebedingungen und den Anforderungen an die Toleranzen ab.
Die folgende Tabelle zeigt Ihnen die typischen Anwendungsgebiete für die gängigsten Schraubengrößen und Passungen:
Typische Anwendungen für Schrauben+Passungen
| Schraubengröße & Passung | Art der Anwendung | Warum wird diese Passung verwendet? |
| M6+Fein | Präzise Vor- und Haltevorrichtungen | Stellen eine präzise Positionierung und Wiederholbarkeit sicher |
| M8+Mittel | Allgemeine maschinelle Montage | Ausgeglichene Einfachheit der Montage und Stabilität der Verbindung |
| M10+Fein | Bauteile mit kritischer Ausrichtung | Minimierung der Positionierungsfehler in der Baugruppe |
| M10+Mittel | Mechanische Strukturen, Halterungen | Typische Wahl für die meisten technischen Konstruktionen. |
| M12+Grob | Strukturrahmen, geschweißte Baugruppen | Ermöglicht das Stapeln von Toleranzen und einfachere Ausrichtung |
| M16+Grob | Rahmen für schwere Maschinen | Bietet Raum für große Teile und Varianten bei der Installation |
| M20+Grob | Stahlstrukturen, bauliche Baugruppen | Handhabt Fehlausrichtungen und Wärmeausdehnung |
Gewindebohrung gg. Durchgangsbohrung: Wo liegt der Unterschied?
Eine Gewindebohrung erzeugt eine Bohrung, die von innen heraus mit einem Gewinde versehen wird (durch Gewindeschneiden), die eine Schraube aufnehmen soll. Diese ist so dimensioniert, dass sie für einen Gewindeeingriff von ca. 75% geeignet ist.
Eine Durchgangsbohrung ist hingegen eine Bohrung ohne Gewinde im zu verbindenden Gegenstück, die es erlaubt, dass die Schraube einfach hindurchgeht.
Wie lässt sich der Spannungsquerschnitt einer Schraube berechnen?
Der Zugspannungsquerschnitt, bzw. die Zugspannungsquerschnittsfläche, ist der effektive Querschnitt, der zur Berechnung der Festigkeit der Schraube eingesetzt wird.
- Er ist kleiner als der Nenndurchmesser.
- Aber größer als der minimale Durchmesser.
- Eingesetzt in DIN EN ISO 898-1 und ASME B1.1.
Warum den Zugspannungsquerschnitt und nicht den Mindestdurchmesser benutzen?
Der Einsatz des Mindestdurchmessers allein unterschätzt die tatsächliche Festigkeit der Schraube. Beim Spannen tragen die Flanken des Gewindes einen Teil der Last. Technische Normen wie DIN EN ISO 898-1 oder ASME B1.1 nutzen den Zugspannungsquerschnitt, um eine genauere, empirisch validierte Berechnung für die Sicherheitsfaktoren und die Verhältnisse zwischen Drehmoment und Zugspannung an der Schraube zu gewährleisten.
Wie wird der Zugspannungsquerschnitt berechnet?
Die Formeln unterscheiden sich leicht zwischen dem metrischen und dem zölligen (imperialen) System, um den unterschiedlichen Geometrien der Gewinde Rechnung zu tragen.
- Metrische Gewinde (DIN EN ISO 898-1):
Wobei ‚d‘ der Nenndurchmesser und ‚P‘ die Steigung in mm ist.
- Zollgewinde (ASME B1.1):
Wobei ‚d‘ der Nenndurchmesser ist und ’n‘ die Anzahl der Gewinde pro Zoll).
Berücksichtigt dieser Rechner feine und grobe Gewinde?
Ja. Durch die Auswahl der spezifischen Steigung (‚P‘ – Pitch, in der metrischen Formel) oder der TPI ( ’n‘ – Threads Per Inch in der zölligen Formel) im „Schraubengröße Wählen“-Menü aktualisiert der Rechner automatisch den Zugspannungsquerschnitt und die Anforderungen an den Gewindebohrer.
Feine Gewinde bieten in der Regel eine höhere Zugfestigkeit und eine bessere Beständigkeit gegenüber Vibrationen, während grobere Gewinde robuster in der schnellen Montage sind, und in weicheren Metallen wie Aluminium resistenter gegen das Abstreifen des Gewindes sind.
Welche Normen werden für diese Berechnungen eingesetzt?
Unser Tool bezieht sich auf die ISO 273 für Durchgangsbohrungen, ISO 724/898 für metrische Gewindeprofile sowie die ASME B1.1 für vereinheitlichte Gewinde nach UNC/UNF im zölligen Maß. Diese Normen stellen sicher, dass Ihre Konstruktion den globalen Anforderungen in der Herstellung und Prüfung entspricht.
