一种减少大法兰均布孔试装的方法

杨英哲 寇艳芳 宋登科

摘 要：中信重工机械股份有限公司（以下简称“中信重工”）的主产品是矿用磨机、回转窑和破碎机等大型的矿山和水泥冶金设备，其中采用大法兰上的均布孔螺栓联结是此类回转式大型设备的常用联结结构。近期，公司提出要降本增效，通过有效的尺寸测量来确保产品现场装配成功，同时减少装配钳工的工作量，缩短产品的生产周期。本文以矿用磨机上大法兰均布孔联结的位置度测量为切入点，提出一种通过尺寸测量并进行数据处理的方法来确定孔位置度的办法，从而为公司节约成本。

关键词：矿用磨机；大法兰；均布孔；位置度

中图分类号：TG83 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）14-0096-03

A Method of Reducing Large Flange Uniform Perforation Test

YANG Yingzhe KOU Yanfang SONG Dengke

（CITIC Heavy Industries Co.， Ltd，Henan Luoyang 471000）

Abstract： The leading products of CITIC Heavy Industries Co.， Ltd （The following is referred to as "CITIC Heavy Industry"） are large mines and cement metallurgical equipment such as mine mill， rotary kiln and crusher. In the near future， the company proposed to reduce the cost and increase the efficiency by effective size measurement to ensure the success of the product assembly， at the same time， reduce the workload of assembly fitter and shorten the production cycle of the product. This paper put forward a method to determine the position degree of the hole through measurement and data processing， so as to save the cost for the company.

Keywords： mining mill；flanges；uniformly distributed holes；position tolerance

1 用两孔之间的弦长误差代替弧长误差

根据《形状和位置公差 检测规定》（GB 1958—80）中确定的位置度定义，如图1所示，在极坐标系下，孔的位置度可由式（1）计算得出：

[理论正确位置][实际点][X][fR][R][fα][α][f/2][A][B][B][A][D][6-ΦD1][Φt]

图1 位置度定义示意图

[f=2f2R+R·fa2] （1）

式中，[fR]为各孔相对基准孔D的半径误差，[R]为半径，[fa]为各孔相对标准角的角向弧度误差，[R·fa]为弧长误差。所以，按照式（1），我们只需要求得径向误差[fR]和弧长误差[R·fa]即可以算出各孔的位置度[1]。[fR]测量相对较为简便，在实际中可以利用法兰上定位止口孔和外圆作基准求得。但是，在实际中，想要测量[fa]却比较困难[2]。在这里，可以利用大法兰上孔的数目比较多，其弦长误差近似等于弧长误差来求得。

如图2所示，仍假定ΦD法兰上均布了n-Φd孔，A、B为相邻孔的圆心，连接△AOB，则[AB]为∠AOB对应弦长，[AB]为∠AOB对应的弧长，在△AOB中可以证明下列结论：

图3是筒体部的简图及局部放大图，图纸要求位置度为1.5，通过Excel表格的公式功能，可以较为方便地实时显示数据，如表1所示。

[按顺时针进行编号]

图3 筒体部设计简图和局部放大图

3 加工控制方法以及适用范围

为了提高数控预钻定位孔和钻床钻孔的位置精度，规范加工方法，满足装配需求，需要对预钻定位孔的方法做出如下规定。

表1 筒体部圆周孔位置度计算表格

[序号 孔径/mm 壁厚实测值/mm 壁厚理论值/mm 壁厚差值/mm 弦长实测值/mm 弦长理论值/mm 弦长差值/mm 位置度/mm 1 48.0 66.0 66 0.0 192.0 192.19 0.19 0.38 2 52.1 63.5 64 0.5 192.0 192.19 0.19 1.07 3 52.0 64.0 64 0.0 192.0 192.19 0.19 0.38 4 52.0 63.6 64 0.4 192.0 192.19 0.19 0.89 5 52.0 63.7 64 0.3 192.0 192.19 0.19 0.71 6 52.0 64.0 64 0.0 192.0 192.19 0.19 0.38 7 52.1 64.0 64 0.0 192.0 192.19 0.19 0.38 8 52.2 64.0 64 0.0 192.0 192.19 0.19 0.38 9 52.0 64.0 64 0.0 192.0 192.19 0.19 0.38 10 52.0 63.7 64 0.3 191.8 192.19 0.39 0.98 11 52.0 63.8 64 0.2 192.0 192.19 0.19 0.55 12 52.0 63.8 64 0.2 191.8 192.19 0.39 0.88 13 52.0 63.9 64 0.1 192.0 192.19 0.19 0.43 14 52.0 64.0 64 0.0 192.0 192.19 0.19 0.38 15 52.0 63.9 64 0.1 192.0 192.19 0.19 0.43 16 52.0 63.8 64 0.2 192.2 192.19 -0.01 0.40 17 52.0 64.0 64 0.0 192.0 192.19 0.19 0.38 18 52.0 64.0 64 0.0 192.0 192.19 0.19 0.38 19 52.0 64.0 64 0.0 192.0 192.19 0.19 0.38 20 52.0 64.0 64 0.0 192.0 192.19 0.19 0.38 21 52.1 64.0 64 0.0 192.0 192.19 0.19 0.38 22 52.1 64.0 64 0.0 192.0 192.19 0.19 0.38 23 52.0 64.0 64 0.0 192.0 192.19 0.19 0.38 24 52.0 64.0 64 0.0 192.0 192.19 0.19 0.38 25 52.0 63.9 64 0.1 192.0 192.19 0.19 0.43 26 52.0 64.0 64 0.0 192.0 192.19 0.19 0.38 27 52.0 64.0 64 0.0 192.0 192.19 0.19 0.38 28 52.0 64.0 64 0.0 192.0 192.19 0.19 0.38 29 52.0 63.7 64 0.3 192.0 192.19 0.19 0.71 30 52.0 64.0 64 0.0 192.0 192.19 0.19 0.38 31 52.2 64.0 64 0.0 192.0 192.19 0.19 0.38 32 52.3 63.8 64 0.2 191.8 192.19 0.39 0.88 33 52.2 64.0 64 0.0 191.8 192.19 0.39 0.78 34 52.0 64.0 64 0.0 192.0 192.19 0.19 0.38 35 52.0 64.0 64 0.0 192.0 192.19 0.19 0.38 36 52.0 64.0 64 0.0 192.0 192.19 0.19 0.38 37 52.0 64.0 64 0.0 192.0 192.19 0.19 0.38 38 52.0 64.0 64 0.0 192.0 192.19 0.19 0.38 39 52.0 64.0 64 0.0 192.0 192.19 0.19 0.38 40 52.0 64.0 64 0.0 192.0 192.19 0.19 0.38 41 52.0 64.0 64 0.0 192.0 192.19 0.19 0.38 42 52.0 63.8 64 0.2 192.3 192.19 -0.11 0.46 43 52.0 64.0 64 0.0 192.0 192.19 0.19 0.38 44 52.2 64.0 64 0.0 192.0 192.19 0.19 0.38 45 52.1 64.0 64 0.0 192.1 192.19 0.09 0.18 46 52.1 64.1 64 -0.1 192.0 192.19 0.19 0.43 47 52.0 64.0 64 0.0 192.0 192.19 0.19 0.38 48 52.0 64.0 64 0.0 192.0 192.19 0.19 0.38 ]

①数控机床预钻定位孔的找正要求。按已加工端面找平，筒体、端盖、大齿轮、中空轴、进料口和出料口在数控机床找正范围内找正允差不大于0.2mm[3-7]。

②数控机床预钻定位孔的加工要求。预钻定位孔的直径按图纸尺寸等直径加工，预钻定位孔的深度要求定位孔的圆柱面加工深度不小于3mm（即保证钻床钻孔时钻头圆柱面的定位深度不小于3mm）。

③钻床钻孔的找正要求。按已加工端面找平，筒体、端盖、大齿轮、中空轴、进料口、出料口在钻床摆臂范围内找正允差不大于0.3mm。

④应用范围。加工磨机筒体两端面上的连接孔，端盖两端面上的联接孔，大齿轮法兰面上的连接孔，中空轴两端面上的连接孔或联接螺孔，进料口与端盖联接的联接孔，出料口与端盖联接的连接孔。

4 结论

①当大法兰圆周均布孔的数量大于20个时，可以利用弦长误差代替弧长误差的方法来计算位置度。

②可以利用Excel表格中的公式功能，在表格中实时显示位置度的计算结果。

③可以通过规定数控机床预钻孔的找正方法和加工精度来更加精确地控制圆周孔的位置度。

④公司通过该方法逐步地取消了相关部件的试装，在用户现场一次装配合格，有效实现了降本增效的目的。

参考文献：

[1]国家标准总局.形状和位置公差 检测规定：GB 1958—80[S].北京：中国标准出版社，1981.

[2]崔国辉.圆周布置孔位置度误差的补偿[J].工业计量，1999（s1）：249-250.

[3]许光华，伍承庆.蒸气锤泄漏的治理[J].轨道交通装备与技术，2000（3）：5-7.

[4]田瑞娟，廖俊必，金丰护.孔位置度综合量规设计计算的一种新方法[J].工具技术，2004，38（6）：62-64.

[5]謝小能.提高D型主轴端面孔位置度的新方法[J].组合机床与自动化加工技术，2000（7）：32.

[6]杨文章.孔位置度检测量规的设计计算[J].机械设计与制造，2002（1）：88-89.

[7]梁爱琴，全林斯，李冠峰.孔位置度综合量规的设计方法研究[J].河南农业大学学报，1995（2）：161-166.