專利名稱：鋼構(gòu)件裝配孔公差混用鉆孔方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種鋼構(gòu)件裝配孔公差混用鉆孔方法。
背景技術(shù)：
目前大多數(shù)的鋼結(jié)構(gòu)的安裝裝配聯(lián)結(jié)、主要為螺栓聯(lián)接和焊接，而其中以螺栓聯(lián)接的占有大部份比例，在工廠化的批量鋼結(jié)構(gòu)制作中，由于很多單位對結(jié)構(gòu)件基準(zhǔn)線和聯(lián)接板螺栓孔位中心線的公差，缺乏認(rèn)真的分析，從圖紙上看有明確的孔位公差要求，但在實際加工中卻難以達(dá)到理想的定位控制，因而造成螺栓的穿孔率很低，產(chǎn)生大量的返工，有時還會帶來不可估量的損失。所述的孔位公差包括兩種孔位公差，即圓公差與方公差。如圖I所示，在孔中心線x、y軸座標(biāo)中、設(shè)計給定的圓形公差為Φ1.0，即圖中打點部份。如圖有任一直徑為Dl的孔 中心點01、落在Φ I. O的圓形公差內(nèi)，因而該孔應(yīng)為合格孔，而其他孔的中心如02、03、04落在圓形公差Φ I. O的邊緣上，其誤差值均等于孔公差的極限偏差——單向的正或負(fù)偏差值，也應(yīng)為合格孔。此孔位公差形式，一般應(yīng)用于機械制造行業(yè)，所標(biāo)注的公差稱為位置度。這里，將孔中心著點允許變動的圓形區(qū)域，參照公差“帶”的形象命名，暫定義為“公差圓”。而公差方與公差圓方法類似，只不過其公差帶為一個公差方，如圖2所示，孔心05、06、07、08落在方形公差帶內(nèi)的孔，即為合格孔。一方面除了在工藝圖上未能具體對基準(zhǔn)線和孔位中線的公差進(jìn)行細(xì)部的分解和分配，及設(shè)備精度和人為操作不當(dāng)?shù)仍蛲猓硪环矫嬖蚴菍煞N孔位公差的混用及孔間隙的取值不盡合理所致。為了闡明后一方面因素造成的影響，必須就公差園與公差方來分析，從理論與工藝上找出混用公差產(chǎn)生的差異，及公差與孔間隙的關(guān)系，最終制定出孔的合理位置的定位方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的即在于克服現(xiàn)在技術(shù)上的不足，提供一種鋼構(gòu)件裝配孔公差混用鉆孔方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中穿孔率較低的缺點。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的
鋼構(gòu)件裝配孔公差混用鉆孔方法，為兩個或兩個以上的鋼構(gòu)件配合孔組鉆孔方法，包括以下步驟
(1-1)確定緊固件的直徑為Dtf確定使用的孔位公差大??；
(1-2)計算裝配孔的孔徑大小；
(1-3)計算對角線公差大小；
(1-4)根據(jù)上述計算出來裝配孔的孔徑和對角線公差的值進(jìn)行鉆孔；
所述的孔位公差包括了圓公差Φ α和方公差α2。所述的步驟(1-2)包括以下子步驟
(2-1)設(shè)定孔位公差為圓公差，則得到直徑為α的圓形公差帶即公差圓，裝配孔落在該公差帶中，即裝配孔不斷的晃動，得到一個區(qū)域變小的實效孔，任意兩個裝配孔的孔心偏差的最遠(yuǎn)距離等于公差圓的直徑α，得到實效孔的最大內(nèi)切圓的直徑=，即
可計算出裝配孔的孔徑與緊固件的直徑的關(guān)系Da = Dtf + a ；
(2-2)設(shè)定孔位公差為方公差a2，則得到邊長為α的方形公差帶即公差方，裝配孔落在該公差帶中，即裝配孔不斷的晃動，得到一個區(qū)域變小的實效孔，任意兩個裝配孔的
孔心偏差的最遠(yuǎn)距離等于公差方的對角線$ α，得到實效孔的最大內(nèi)切圓的直徑 ，即可計算出裝配孔的孔徑與緊固件的直徑的關(guān)系D #Λ =
+ S a ;
(2-3)比較上述步驟(2-1)計算得到的D與步驟(2-2)計算得到的D 取最大值，
顯然D H+
，即,所以孔位公差混用的裝配孔的孔徑為Dtf +J2
a ο所述的步驟(1-3)中的對角線公差包括圓對角線公差和方對角線公差，所述的圓對角線公差為在使用圓公差Φα?xí)r，最大對角線與最小對角線之差，預(yù)定孔的孔心是確定的，則取對角的孔心距為L，最大對角線為L+α，最小對角線為L-a ,計算得到圓對角線公差為(L+a )-(L-a )，即2a ;所述的方對角線公差為在使用方公差α2時，最大對角線與最
小對角線之差，預(yù)定孔的孔心是確定的，則取對角的孔心距為L，最大對角線為L+A α，最小對角線為L-j a，計算得到方對角線公差為(L+$ a)-(L-^/2 O，即2$ a。所述的步驟(1-3)包括以下子步驟
(3-1)方對角線公差與孔位公差的對比使用方對角線和方公差，對角線公差端點沒有超出方公差帶；使用方對角線公差和圓公差，這時對角線的端點變化超出了圓公差帶；(3-2)圓對角線公差與孔位公差的對比使用圓對角線和方公差，對角線端點沒有超出方公差帶；使用園對角線公差和圓公差，對角線的端點變化沒有超出圓公差帶；
(3-3)通過步驟(3-1)和步驟(3-2)的對比，可以得出使用方對角線公差時在圓公差時不成立，所以方對角線公差不成立，圓對角線公差在孔位公差混用時，都是成立的，所以孔位公差混用的對角線公差采用圓對角線公差，即2 α。上述的緊固件為螺栓、銷釘或鉚釘。本發(fā)明的有益效果是通過系統(tǒng)科學(xué)對鋼構(gòu)件的孔位進(jìn)行定位，即合理增大裝配孔的孔徑，選取合理的對角線公差，使得在有意或無意公差混用時，也能達(dá)到最大穿孔率，克服現(xiàn)存在制孔定位技術(shù)上的不足，解決了因此產(chǎn)生的穿孔率較低的問題。


圖I為機械制造中的公差圓；
圖2為機械制造中的公差方；
圖3為鋼構(gòu)件裝配中裝配孔偏差示意 圖4為圖3中A-A向剖視 圖5為按公差圓加工的裝配孔在裝配過程中形成的“孔晃小”現(xiàn)象示意 圖6為按公差圓加工的裝配孔在裝配過程中形成的“桿晃大”現(xiàn)象示意圖；圖7為按公差方加工的裝配孔在裝配過程中形成的“孔晃小”現(xiàn)象示意 圖8為按公差方加工的裝配孔在裝配過程中形成的“桿晃大”現(xiàn)象示意 圖9為按公差圓制孔形成的阻擋區(qū)；
圖10為按公差方制孔形成的阻擋區(qū)；
圖11為公差方制孔形成的阻擋區(qū)面積劃分示意 圖12為公差圓制孔中增大一個公差晃動阻擋區(qū)；
圖13為公差方制孔中增大一個公差晃動阻擋區(qū)；
圖14為公差方定位孔對角線比較示意圖；
圖15為公差圓定位孔對角線比較示意 圖16為方對角線公差與圓孔位公差造成的超差示意 圖中，I-鋼構(gòu)件，2-裝配孔，3-緊固件，4-公差方，5-實效孔，6-公差圓，7-實效桿。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明
I、首先我們討論裝配孔2的孔徑D11與螺桿的直徑Dtf—樣大時，即用公稱螺桿和公稱
孔徑，穿孔率很低的原因，我們分別依圖5、圖6中的圓公差Φ α定位，以及圖7、圖8中的方公差α 2定位為例
(I)依圖5、圖6中的圓公差Φ α定位，圖中虛線為公差圓6，圖6為上端鋼構(gòu)件上的孔，該孔首先穿入螺栓桿，代表螺桿直徑，并設(shè)為螺桿孔。圖5為下端構(gòu)件上的配對孔，即設(shè)為被穿孔，其均可稱為裝配孔2。且此兩鋼構(gòu)件孔的大小相同、公差一致。圖中可見有一在公差圓6極限上、以O(shè)2為中心點的圓，其邊緣線以雙點線表示，代表上述孔。圓O2對基準(zhǔn)中心線的偏差等于公差圓6的半徑，圓O2的圓周邊緣對其基準(zhǔn)中心最小距離為ob，最大距離為oa。由圖中可見，在批量加工的構(gòu)件中，還有如任一孔中心O1、及其它若干極限偏差上的孔中心點03、(V··可能被加工出來，這些中心點都未超出公差圓6，并圍繞基準(zhǔn)點O “晃動”，動態(tài)地(因批量件個體、時間和孔位變化)總形成一孔邊內(nèi)包絡(luò)圓，圖5中實線即為內(nèi)包絡(luò)圓，無形中將相互組裝配合的設(shè)計孔徑縮小了。該批量組合裝配的最小實際效果孔徑即實
效孔5，為內(nèi)包絡(luò)圓直徑。這種現(xiàn)象，可稱為“孔晃小”。實效孔5的孔徑為
= _α其中D||為公稱孔直徑，O為鉆孔位置公差圓6直徑Φ α的值。另外，在圖6中有與圖5—樣大小的裝配孔，其中心點O5，在與圖5相同的公差圓6極限位置上，此為上端構(gòu)件板孔，前述該孔代表螺栓，孔的大小與螺栓等徑。同樣，圖中還有任一孔中心06、07、08…可能被加工出來，這些中心點都未超出公差圓6，為合格孔。均圍繞基準(zhǔn)點O “晃動”，其極限位置的孔邊緣到基準(zhǔn)中心的最小距離和最大距離，如圖中的ob和oa?？梢?，這些若干孔邊向外最大距離的晃動，動態(tài)地形成一外包絡(luò)圓，圖6中實線即為外包絡(luò)圓，而孔邊也即螺桿的圓柱面，無形中將螺桿直徑變粗變大了，該裝配的最大實際效果桿徑即實效桿7，為其外包絡(luò)圓的直徑。這種現(xiàn)象，可稱為“桿晃大”。其裝配的實效桿7為
權(quán)利要求
1.鋼構(gòu)件裝配孔公差混用鉆孔方法，為兩個或兩個以上的鋼構(gòu)件(I)配合孔組鉆孔方法，其特征在于，包括以下步驟 (1-1)確定緊固件(3)的直徑為Dfr確定使用的孔位公差大?。? (1-2)計算裝配孔(2)的孔徑大??； (1-3)計算對角線公差大小； (1-4)根據(jù)上述計算出來裝配孔(2)的孔徑和對角線公差的值進(jìn)行鉆孔； 所述的孔位公差包括了圓公差Φ α和方公差α2。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋼構(gòu)件裝配孔公差混用鉆孔方法，其特征在于，所述的步驟(1-2)包括以下子步驟 (2-1)設(shè)定孔位公差為圓公差Φ α，則得到直徑為α的圓形公差帶即公差圓(6)，裝配孔(2)落在該公差帶中，即裝配孔(2)不斷的晃動，得到一個區(qū)域變小的實效孔(5)，任意兩個裝配孔(2)的孔心偏差的最遠(yuǎn)距離等于公差圓(6)的直徑α，得到實效孔(5)的最大內(nèi)切圓的直徑，即可計算出裝配孔(2)的孔徑與緊固件的直徑的關(guān)系Dft = Dtf+ α ； (2-2)設(shè)定孔位公差為方公差α2，則得到邊長為α的方形公差帶即公差方(4)，裝配孔(2)落在該公差帶中，即裝配孔(2)不斷的晃動，得到一個區(qū)域變小的實效孔(5)，任意兩個裝配孔(2)的孔心偏差的最遠(yuǎn)距離等于公差方(4)的對角線^ α，得到實效孔(5)的最大內(nèi)切圓的直徑G α，即可計算出裝配孔(2)的孔徑與緊固件的直徑的關(guān)系Dk = Dtf + 4 α ； (2-3)比較上述步驟(2-1)計算得到的Dfl與步驟(2-2)計算得到的D&，取最大值，顯然Γ^ + ./5 a>Itt + a，g卩DpDk,所以混用公差的裝配孔的孔徑為:D桿+忑a。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋼構(gòu)件裝配孔公差混用鉆孔方法，其特征在于，所述的步驟(1-3)中的對角線公差包括圓對角線公差和方對角線公差，所述的圓對角線公差為在使用圓公差Φα?xí)r，最大對角線與最小對角線之差，預(yù)定孔的孔心是確定的，則取對角的孔心距為L，最大對角線為L+α，最小對角線為L-α，計算得到圓對角線公差為(L+a )-(L_a )，即2a ;所述的方對角線公差為在使用方公差a 2時，最大對角線與最小對角線之差，預(yù)定孔的孔心是確定的，則取對角的孔心距為L，最大對角線為α，最小對角線為L-石α，計算得到方對角線公差為(L+萬a ) - (L- a ), gp 2 4 α。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋼構(gòu)件裝配孔公差混用鉆孔方法，其特征在于，所述的步驟(1-3)包括以下子步驟 (3-1)方對角線公差與孔位公差的對比使用方對角線和方公差，對角線公差端點沒有超出方公差帶；使用方對角線公差和圓公差，這時對角線的端點變化超出了圓公差帶； (3-2)圓對角線公差與孔位公差的對比使用圓對角線和方公差，對角線端點沒有超出方公差帶；使用園對角線公差和圓公差，對角線的端點變化沒有超出圓公差帶； (3-3)通過步驟(3-1)和步驟(3-2)的對比，可以得出使用方對角線公差時在圓公差時不成立，所以方對角線公差不成立，圓對角線公差在孔位公差混用時，都是成立的，所以混用公差的裝配孔對角線公差采用圓對角線公差，即2α。
5.根據(jù)權(quán)利要求I 3所述的鋼構(gòu)件裝配孔公差混用鉆孔方法，其特征在于，所述的緊固件為螺栓 、銷釘或鉚釘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋼構(gòu)件裝配孔公差混用鉆孔方法，為兩個或兩個以上的鋼構(gòu)件(1)配合孔組鉆孔方法，包括以下步驟(1)確定緊固件(3)的直徑為，確定使用的孔位公差大??；(2)計算裝配孔(2)的孔徑大小；(3)計算對角線公差大小；(4)根據(jù)上述計算出來裝配孔(2)的孔徑和對角線公差的值進(jìn)行鉆孔。本發(fā)明的有益效果通過系統(tǒng)科學(xué)對鋼構(gòu)件的孔位進(jìn)行定位，即合理增大裝配孔的孔徑，選取合理的對角線公差，使得在有意或無意的公差混用時，也能達(dá)到最大的穿孔率，克服現(xiàn)存制孔定位技術(shù)上的不足，解決了因此產(chǎn)生的穿孔率較低的問題。
文檔編號B23B35/00GK102717114SQ20121019209
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月12日
發(fā)明者喬秀坤 申請人:中國五冶集團(tuán)有限公司