设计钻孔（共12篇）
设计钻孔 篇1
1 连接杆结构工艺分析
如图1所示连接杆材料为HT200, 硬度为140HB, 产量为每月1000件。从图1中可以看出φ8+0.030孔的表面粗糙度要求为Ra3.2, 孔的位置精度均要求在±0.05之内。由于连接杆的生产具有一定的批量, 加工时若采用通用的机用虎钳装夹, 影响工作效率且难以保证精度。为兼顾零件的质量和效率, 设计了一套专用夹具来辅助加工φ8+0.030孔。
从图1中分析可知, 待加工孔的位置精度为22.5±0.05和10±0.05, 通过分析, 要达到图纸要求, 工艺过程中可先用准7.8的钻头钻孔, 然后用准8的铰刀铰孔, 计两个工步完成加工。
2 确定工艺路线
为使待加工孔满足图样要求, 确定该零件的加工工艺路线如表1。
3 夹具设计
3.1 确定定位方案及定位元件
3.1.1 定位方案
如图2、图3所示, 采用一面两销的定位方式, 以φ40大端面、φ10孔、φ25孔作为定位基准。为防止过定位, 准25孔采用短圆柱销定位, φ10孔采用菱形销定位。
以上两种方案均能实现零件的完全定位, 但方案1中M10孔端面为粗基准, 精度较低, 同时钻孔产生的轴向力完全由圆柱销承受, 影响孔的加工精度。综合考虑本设计采用方案2。
3.1.2 确定定位元件
1) 确定圆柱销直径及公差。
根据定位方案以准25孔作为定位基准, 由于孔不大, 所以采用圆柱销作为定位元件。圆柱销直径的基本尺寸 (最大尺寸) 是该定位孔的最小极限尺寸。查固定圆柱销表选定圆柱销代号为A25F7×14JB/T8014.2-1999。
2) 确定菱形销尺寸。
(1) 确定两销的中心距及公差。由于工件上孔距LD=50+0.02=50±0.01, 两销距误差δLd=δLD/3=0.02/3=0.007 (式中δLD为工件上两基准孔的孔距公差) , 所以两销中心距为50±0.007 mm。
(2) 设计菱形销。如图4, 根据工件上与菱形销配合的孔径查相关手册得菱形销b=4。
补偿量a= (δLd+δLD) /2= (0.02+0.007) /2=0.013 5。
菱形销定位的最小间隙X=2ab/D2= (2×0.013 5×4) /10=0.010 8。式中D2为工件上与菱形销配合孔的孔径。
菱形销直径尺寸d2=D2-X=10-0.010 8=9.989 2≈9.99。
查相关手册, 选定菱形销的代号为:B9.99h6×14 JB/T8014.2-1999。
3.2 夹紧方案及夹紧力的计算
3.2.1 夹紧方案
根据夹紧力应朝向主要主要定位基准, 并使其作用点落在工件刚性较好的部位之原则, 可采用如图5所示的夹紧机构使夹紧力F垂直作用在准40小端面上, 以平衡钻削时的切向力。钻孔时的轴向力即进给力则由辅助支撑来平衡。
3.2.2 切削力和夹紧力的计算
(1) 切削力计算。钻孔选用高速钢直柄标准麻花钻, 直径D=7.8 mm, f=0.16 mm/r, n=500 r/min时扭矩M和轴向力F的计算如下:
式中:D为钻头直径, f为进给量, HB为工件的布氏硬度, Cm、Cr、xm、ym、xf、yf为系数。
查表得Cm=0.1987, Cr=591.234, xm=1.9, ym=0.8, xf=1.0, yf=0.8。已知HB=140, 将已知量代入上式计算得M≈2 N·m, F=930 N。
(2) 夹紧力的计算。根据夹紧方案钻孔产生的轴向力由辅助支撑平衡, 快速夹紧装置主要用于平衡切向力即F夹=F切, F切D/2 000=M, 得F夹=F切=2 000M/7.8=2 000×2/7.8=512 N。
3.3 导向元件及夹具体设计
3.3.1 确定导向元件
本工序孔加工的精度要求较高, 考虑生产效率和生产精度, 采用一次装夹完成钻、铰2个工步的加工, 并选用相对应的快换钻套做导向元件。其内外径配合公差和结构尺寸按相关国标设计。为保证10±0.05、22.5±0.05尺寸, 钻模板上的钻套座孔的位置, 要严格按工件的公差要求。因钻模板与夹具体是两件, 通过螺钉和销钉固定在夹具体上。查相关手册选定钻套为7.8F7×12k6JB/T8045.3-1999和8E7×12k6 JB/T8045.3-1999。
3.3.2 设计夹具体
夹具体的设计应通盘考虑, 使上述各部分通过夹具体能够有机地联系起来, 形成一个整体, 同时考虑方便安装工件。钻模板和夹具体想用销钉定位然后用螺钉连接。另外被加工准8孔精度为H8, 深度为15 mm, 为使钻孔过程顺利排屑, 取排屑高度为1.5D=1.5×8=12 mm, 设计夹具体高度时要充分考虑排屑空间。夹具体的具体结构见相关图样。
4 夹具误差校核
4.1 影响22.5±0.05精度的各项误差分析
1) 基准不重合误差△1。
由于22.5±0.05尺寸的设计基准为M10孔端面, 根据定位方案, 定位基准和设计基准不重合, 因此存在基准不重合误差△1=0.02。
2) 快换钻套与刀具之间的间隙△2。
该误差会引起钻头位置的偏移, 偏移量的大小不仅与钻套有关, 还与钻头的尺寸有关。查相关手册得φ7.8钻头、φ8铰刀的制造偏差为φ7.80-0.02和φ8+0.012+0.006;而快换钻套内径为7.8+0.028+0.013, 外径均为12-0.006-0.017。这样刀具与导向零件之间的最大间隙为△2=0.028- (-0.002) =0.03。
3) 快换钻套与衬套之间的间隙△3。
快换钻套外径均φ12-0.006-0.017, 而衬套内孔尺寸为φ12+0.0180, 则△3=0.018+0.017=0.035。
4) 由定位产生的平行度误差而引起孔位偏移△4。
如图6所示, 当零件小孔 (准10) 和圆柱销的实际尺寸为最小极限尺寸时, 大孔 (准25) 和菱形销的实际尺寸为最大极限尺寸时, 工件上两孔的连线转了一个α角度, 且此时α角最大。这个角度的产生将会使准8孔所在平面倾斜一个相应的α角, 如图7所示。
式中, δ1为φ10孔的公差, δ2为φ25孔的公差, δ3为圆柱销的公差, δ4为菱形销的公差。
将tanα=0.000 8代入式 (1) , 得△4=BC=40×0.000 8=0.032。
1.夹具体2.快速夹紧杆3.支撑板4.衬套5.压块6.螺母7.钻模板8.快换钻套9.钻套螺钉10.支撑块11.圆柱销12.六角螺母13.辅助支撑钉14.销钉15.内六角螺钉16.菱形销17.内六角螺钉
4.2 影响10±0.05精度的各项误差分析
1) 快换钻套与刀具之间的间隙△2。由前面计算可知, △2=0.03。
2) 快换钻套与衬套之间的间隙△3。由前面计算可知△3=0.035。
3) 圆柱销轴线与夹具底平面的平行度△5。由图样可知, △5=0.02。
4) 夹具上支撑面与夹具底平面的垂直度△6。由图样可知, △6=0.02。
5 夹具操作
1) 如图8, 将工件准25孔插入端圆柱销11, 将准10孔插入菱形销16, 并使准25孔大端面贴紧定位支撑板;2) 推动快速夹紧杆2;3) 逆时针旋转快速夹紧杆2, 将工件夹紧;4) 转动六角螺母12, 使螺母上表面与工件R22.5圆弧面接触;5) 转动辅助支撑钉13, 将螺母12锁紧;6) 孔加工 (期间根据工步更换相应的钻套) ;7) 旋转辅助支撑钉13和螺母12复位;8) 顺时针旋转转快速夹紧杆2, 将工件松开;9) 拉动快速夹紧杆2至合适位置放入下一工件。
6 结语
通过对夹具工作精度的分析计算, 该夹具能稳定可靠地保证工件的加工技术要求, 且结构简单、操作方便。在应用中, 极大地提高了生产效率, 而且产品的同一性高, 该夹具的使用, 确保了该产品保质保量按期完成。
参考文献
[1]朱耀祥, 浦林祥.现代夹具设计手册[M].北京:机械工业出版社, 2009.
[3]卢秉恒.机械制造技术基础[M].2版.北京:机械工业出版社, 2005.
[4]王光斗, 王春福.机床夹具设计手册[M].3版.上海:上海科学技术出版社, 2000.
[5]周开勤.机械零件手册[M].5版.北京:高等教育出版社出版, 2001.
[6]中国石油物资装备总公司.常用金属材料切削手册[M].北京:石油工业出版社, 1995.
[7]吴拓, 郧建国.机械制造工程[M].2版.北京:机械工业出版社, 2009.
设计钻孔 篇2
天津交通职业学院
李静娟
摘要：本文详细分析了钻孔灌注桩在设计和施工中容易出现的问题，并结合实践经验给出了具体的解决措施。
关键词：钻孔灌注桩；单桩承载力；后压浆；
1引言
钻孔灌注桩作为一种基础形式，目前在我国广泛使用在高层建筑、铁路桥梁、公路桥梁及城市各种桥梁中，这是因为钻孔灌注桩设计简单、承载力大、不受地质条件限制，特别是能满足各种不良地质条件的承载力要求，同时施工不受季节影响，施工简单，操作易于掌握，而且所需投入设备造价较低。但其施工质量难于控制，发生事故后又较难处理。因此如何在设计和施工工艺上采取一些措施，尽量避免或杜绝质量事故的发生，以确保施工顺利进行，一直是工程技术人员不断探讨的课题。
2钻孔灌注桩设计应引起重视的问题 2.1合理选择桩基础的设计参数
我们知道进行钻孔灌注桩的设计主要是确定有关桩的一些设计参数，如桩长、桩径、桩间距以及持力层的确定等等，这些参数是否合理一方面决定着桩的承载力的大小以及上部结构的安全，另一方面还影响着桩基础施工质量。因此在设计中在满足规范要求的基础上，为了优化桩基础的设计，还应注意以下几个问题。
（1）加强地质勘察报告的深度与准确度。
桩的设计参数确定除了要考虑上部结构的荷载外，主要还是由地质情况决定的。一般情况下桩长的取值取决于持力层的标高，无论是端承桩、摩擦端承桩、端承摩擦桩、摩擦桩确定侧阻力和端部承载力均要参考地质报告提供的数据，在试桩前，地质勘查报告是桩的承载力、桩长及持力层的确定重要的依据。因此地质勘查报告的深度与准确性至关重要。例如，对于含碎石粘性土的土层，由于勘探工艺的特点，要判明碎石含量及其粒径不可能十分准确。这会直接影响钻孔灌注桩的设计及施工工艺的采用，因此还要加强对同地区土质情况的调研，结合实际勘探情况，提交准确的报告，供设计与施工决策。鉴于这一点，设计时应充分考虑到碎石含量对承载力的影响。由于桩底沉渣问题制约着单桩承载力和桩身质量的稳定性，对碎石含量较多、粒径较大的土层，沉渣小于5CM的设计要求较难满足，因此，在设计钻孔灌注桩时，必须适当考虑施工因素的影响，针对该类土层，单桩承载力设计值应适当减小。
（2）桩长、桩数和桩间距应统筹考虑。
灌注桩设计在满足承载力要求及规范规定的桩间距的要求下，不宜采用“细桩密布”的原则，因其会对成孔质量和施工工效有不利影响，可采用“粗桩疏布”的方式，这种方式可以有效提高施工工效。当然桩间距的设计还要统筹考虑群桩承台的成本。钻孔灌注桩是先成孔，然后在孔内成桩。成孔阶段是依靠泥浆来平衡的，且在进行钻孔灌注桩施工时会使周围的土体松动。故采取较适应的桩距对防止坍孔和缩径是一项稳妥的技术措施。
除非地质变化非常大，在一定范围内桩基承载力特征值和桩长一般宜统一。这有利于施工的进度和减少造价。如果布桩范围较大，施工图时定一个桩长范围，实际施工时灌注桩按进入持力层的深度控制，如果持力层的标高相差较大时，可以分区表示桩长的范围。
（3）要保证桩身混凝土强度不小于桩的承载力设计要求。
随着我国高层建筑的发展以及一些水下大型桥梁的建设，对桩基础承载力的要求越来越高，桩径、桩长相应增大，因此钻孔灌注桩的应用也将越来越多。为保证建筑物的安全，《建筑地基设计规范》GB 50007-2002增加了桩的承载力尚应满足桩身混凝土强度的要求。即Q≤Apfcψc 其中Q相应于荷载效应基本组合时的单桩竖向力设计值；Ap为桩身横截面积； fc为混凝土轴心抗压强度设计值；ψc为工作条件系数，对于灌注桩可取0.6~0.7，施工有充分把握时可取上限值。次项规定也就是要求桩身首先要保证自身不被压坏。
笔者曾设计过天津地区一座34层的高层建筑，地基初步设计时采用灌注桩基础，要求单桩承载力为11000KN，如果设计桩长50米，桩径0.9米，单桩竖 2 向承载力达到9400N，不能达到承载力要求。改用桩长60米，桩径0.9米，单桩竖向承载力达到11500N，能满足上部结构承载力的要求，但是验算桩身混凝土强度时，即便采用C50混凝土，单桩竖向力设计值也不能超过9548KN（ψc取0.65），可见增加桩长和桩径虽然有利于提高桩竖向承载力，但是考虑到桩身混凝土强度不小于桩的承载力设计要求，同时考虑到大直径、超长桩，增加工程造价，造成桩的施工困难，且质量难以保证。最终采用了后注浆技术，克服了钻孔灌注桩桩底虚土较难清理、桩身泥皮影响侧摩阻力的缺陷，试桩结果显示，其单桩承载力提高了30%以上，并获得了较高的经济效益。
（4）采用后压浆工艺优化灌注桩设计，单桩承载力设计值应以试桩结果为依据。
国内学者和工程人员在近几年结合工程原位测试发现，压力灌浆不仅能提高桩的端阻力，而且还能有效地改善桩土相互作用，并进一步指出其承载机理类似于扩底桩。在工程实践中，桩端注浆和桩侧注浆是提高桩承载力、降低沉降的有力措施之一。因此，设计中根据承载力需要钻孔灌注桩直径大，间距密或桩长较长时，可以考虑采用后压浆技术。但是目前规范上尚没有采用后压浆工艺的灌注桩承载力的计算依据，因此单桩承载力设计值应以试桩结果为依据。2.2合理选择桩基础主筋配置，确保施工顺利进行
我们知道优化设计的原则就是设计和施工相协调，因此在满足设计要求前提下，还要保证施工的顺利进行，笔者根据经验，对灌注桩内主筋的配置提出如下建议：
（1）钢筋笼在任意截面主筋设计至少满足8根。正多边形的边数越多，越接近圆形，可以较好的保持钢筋笼不变形。
规范根据各类桩的作用及环境类别对灌注桩的配筋长度做了具体的要求：受水平荷载的摩擦型桩（包括受地震作用的桩基），配筋长度宜采用4.0/a(α为桩的水平变形系数)；桩径大于600mm 的摩擦型桩配筋长度不应小于2/3 桩长；也就是说对于承压型的灌注桩不必将所有钢筋都深入到桩的下部，但是钢筋笼下部1/3长度范围内，如果主筋减少过多，容易导致箍筋在盘绕时钢筋笼横截面发生变形。主筋减少为6根的，钢筋笼截面变形为近似六边形。发生截面变形后，直接影响了钢筋笼的有效截面积，对浇注砼是导管的下沉与提升造成影响，容易 3 产生挂笼、埋管等质量事故。
（2）主筋不宜选用直径较小的钢筋
由于主筋直径较小，导致钢筋笼整体刚度偏小，在吊装容易发生变形导致焊点脱开。孔口焊接钢筋笼时，盘绕箍筋会在钢筋笼搭接部位形成束腰现象，减小钢筋笼截面积，对混凝土灌注产生不利影响。主筋直径最好不小于18mm，以保证钢筋笼有足够的刚度与自重。
（3）大直径桩应增加加劲箍的数量
在桩基钢筋图中，一般每隔两米做一个内部加劲箍筋，直径25mm的二级钢筋，这样基本可以保证钢筋笼不变形，但是随着桩基直径的变大，仅仅一个加劲箍筋已经不能保证钢筋笼在运输和起吊的时候不变形了。一般桩径不小1500mm时，钢筋笼内不仅有圆形加劲筋，还要增设三角撑加劲筋。
（4）抗拔桩可采用主筋密布的方式
规范规定专用抗拔桩应通长配筋；因地震作用、冻胀或膨胀力作用而受拔力的桩，按计算配置通长或局部长度的抗拉筋；一般情况下抗拔桩内部主筋主要是起防裂作用，抗拔桩要验算在设计荷载作用下的裂缝宽度，因此采用直径较小，根数较多的配筋方式抗裂效果较好也较为经济。3钻孔灌注桩施工应引起注意的问题及解决措施
灌注桩在施工过程中，容易出现桩位偏差过大、孔底沉渣偏多、钢筋笼上浮、桩体混凝土离析、断桩及夹泥等质量问题，影响因素较多，出现问题往往补救困难，不能完全通过事后检查来判断存在的问题，必须加强施工准备、成孔、清孔、下钢筋笼、灌注水下混凝土等施工全过程中各环节的质量监控，采取各种有效预防措施，才能保证或提高钻孔灌注桩的成桩质量。3.1钻孔过程中保证成孔质量的技术要点
（1）合理选择打桩顺序
打桩顺序直接影响打桩速度和桩基质量。因此，应结合地基土壤的挤压情况，桩距的大小，桩机的性能，工程特点及工期要求，经综合考虑予以确定，以确保桩基质量。如果桩间距较密，可采取隔孔施工程序。
（2）保证成孔垂直度和成孔深度
钻孔灌注桩的垂直度是保证承载能力的重要一环，钻孔偏斜会使灌注桩施工 4 时钢筋笼难吊入，或造成桩的承载力小于设计要求。为避免钻孔倾斜，在钻机就位和钻孔过程中，要随时注意校核钻杆的垂直度，发现倾斜及时纠正。
钻孔前应仔细分析地质勘查报告，对于地基不均匀，土层呈斜状分布和土层中夹有大的孤石或其它硬物的情形，施工前必须作好准备。
偏斜严重时应回填砂粘土到偏斜处，待沉积密实后再继续钻进，也可以在开始偏斜处设置少量炸药爆破，然后用砂石和砂砾石回填到该位置以上1m左右，重新冲钻。
钻孔的深度是否达到设计要求，也往往影响灌注桩的承载力，特别是对摩擦桩影响更是不能小觑。为准确地控制钻孔深度，要考虑在施工中常用的测绳遇水后缩水的问题，为提高测绳的测量精度，在使用前要预湿后重新标定，可以在施工现场或附近地面上设置长度标记作为准绳，每次终孔一定把测绳拿去复核。
（3）保证清孔后孔底沉渣厚度符合要求
灌注桩桩底存在的沉渣很大程度上影响着桩的承载力。泥浆的制备和清孔是确保桩工程质量的关键环节，清孔所用泥浆一定要根据不同地质条件进行配合比设计。清孔后，应从孔口、孔中部和孔底部分提取泥浆，测定要求的各项指标。要求这三部分指标的平均值，应符合质量标准的要求。
根据经验对于各种钻孔方法，采用抽浆清孔法清孔最彻底。但是清孔中，应注意始终保护孔内流水头，以防坍孔。清孔后要及时浇筑混凝土，防止泥渣再次沉淀。
3.2保证钢筋笼质量的技术要点
（1）钢筋笼变形、上浮、错位
小桩径浇注水下桩容易产生浮笼现象，一个是钢筋笼本身轻，还有泥浆浮力，在封底混凝土的大翻力时候，很容易就浮笼，解决方法可以计算好首罐混凝土用量，使首灌混凝土量刚好埋入钢筋笼一米左右，接着将导管往上提30~40公分，接着就慢慢半管浇注，同时将钢筋笼焊在护筒上面，可以避免浮笼。工程中也可在钢筋笼顶部焊上一圈加强箍筋，再在四个方向各焊一根定位筋，这样既可以保证笼子偏位，也可以防止浮笼。
（2）如果长桩钢筋笼过长、未设加劲箍或刚度不够容易变形或错位，一般可以方法是将钢筋笼分2-3节制作，分段吊放、分段焊接。
3.3保证混凝土浇筑质量的技术要点
（1）混凝土原材料选择。
砼原料宜选用卵石、石子含泥量小于2%，以提高砼的流动性，防止堵管。（2）浇灌混凝土时要控制好配合比
钻孔灌注水下混凝土的施工主要是采用导管灌注，混凝土的离析现象还会存在，但良好的配合比可减少离析程度，因此，现场的配合比要随水泥品种、砂、石料规格及含水率的变化进行调整，为使每根桩的配合比都能正确无误，在混凝土搅拌前都要复核配合比并校验计量的准确性，严格计量和测试管理，并及时填入原始记录和制作试件。4结论
4.1钻孔灌注桩的优化设计有利于桩的承载力和施工质量的提高，同时能减少工程造价。
4.2桩基础设计是保证成桩质量的前提，好的设计除了要满足规范要求外，应充分考虑施工中容易出现的问题，兼顾施工的难易程度。
4.3施工人员应充分了解设计意图，重视各个环节科学施工才能保证桩基础施工的顺利进行。
钻孔灌注桩作为隐蔽工程，其内部质量无法观察，因此，在设计和施工中一定要把它当作一项关键性工程看待，加强施工质量过程管理，把握和分析施工过程中可能会发生的问题。将一切不良隐患消除在成桩之前，从而确保桩基础的施工质量。
参考文献：
送电线路钻孔灌注桩设计和应用 篇3
【摘 要】钻孔灌注桩的应用，设计方法做以简述，着重阐述了其承载力。稳定性及强度的计算方法，解决设计难点，使设计简要明了。
【关键词】输电线路、灌注桩
【中图分类号】TM621.5【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）07-0370-02
一、钻孔灌注桩的应用
送电线路基础中，在正常地质条件下，普遍采用“大开挖”式现浇钢筋混凝土基础，但在软弱地基或跨河中普遍采用钻孔灌注桩以保证送电杆塔安全。
二、钻孔灌注桩的适用条件
送电线路杆塔处于下列位置时必须使用钻孔灌注桩：
处于地下水位高的易产生流砂现象的粉砂、细砂和软塑、流塑状态的粘性地基的塔位；
处于设计洪水位高且有漂浮物危害的跨河段塔位。
三、钻孔灌注桩基础的设计计算项目
1.承受上拔力的单桩，计算桩的抗拔稳定性，并使桩顶处的设计上拔力T不大于单桩的允许上拔力[Ta]；
2.承受下压力的单桩，计算桩的下压承载力，使桩顶的设计下压力N不大于单桩的允许下压力[Na]，还应作冻切力的上拔稳定计算；
3.承受水平力和弯矩的单桩，计算桩身的最大弯矩Mmax及其作用位置Z以及桩侧向的最大土压力σz（max），并使其不大于侧向上的容许承受力[σz]；
4.桩身的正截面强度应按圆形偏心受拉或偏心受压构件计算。
四、设计步骤
1.基础设计的主要资料
水文地质资料：220kV及其以下线路30年一遇的最高洪水位为设计洪水位，洪水期间局部冲刷深度及水的纵向平均流速；
工程地质资料：基础设计深度各土层内土的物理力学特性，包括天然容重、天然含水量、天然孔隙比、容许承载力R，凝聚力以及内摩阻角；
基础作用力
设计最大风速时基础上拔力（T）、下压力（N）及风荷载（Hxy）；
设计最高洪水时，取与最大风速时的条件组合
基础作用力取最大风速时的0.75倍
动水压力Qw=0.75KwγwUwD0/2g（KN/m）
Kw 基形系数 圆形取0.8
γw 水的容重 一般取10（KN/m3）
U w 水的纵向平均流速（m/s）
g 重力加速度取9.81（m/s）
漂浮物冲击力Qw=Uw/gt （KN）
W 设计漂浮物重力（KN）
关于撞击时间 一般取1秒
2.基础型式
U 桩身截面的周长（m）
Τp 桩周土单位面积的加权平均极限摩阻力（KN/m2）
A 桩身截面的面积（m）
Σr 桩周土单位面积的极限承载力（KN/m2）
Q 设计地面以上桩身有效重力加上桩径不小于1.0m时，设计地面以下桩身之半的重力（KN）
K1基础稳定设计安全系数
容许上拔力[Ta]=（аb Uhτp+ Qf）/K1≥T
Аb 桩周土极限摩阻力的上拔折减系数 取0.6-0.8
Qf 桩身有效重力（KN）
冻切稳定性验算
埋置于季节性冻土中的受压桩基础，尚应按下式验算桩身受冻切力
作用的稳定性
τtAt≤[Ta]
τt 季节性冻土层中，桩周土的冻切力（KN/m）
At 季节性冻土层中，桩的侧表面积At=πD0Z0（m）
Z0 标准冻结深度，铁岭境内取1.35m
4.桩稳定验算
验算最大洪水时的情况
计算参数
4.1基桩的计算宽度b
当桩基直径D0>1.0m时，b=0.9（D0+1.0）
当桩基直径D0≤1.0m时，b=0.9（1.5D0+0.5）
变形系数αm
M 桩侧上的侧向比例系数
EI 桩的抗弯钢度，直线塔EI=0.8EhI 转角终端塔EI=0.667 EhI
Eh 混凝土的弹性模量
I 桩截面的惯性矩I=πD0 /64
局部冲刷线处的桩身内力
由受力分析可知，桩身受水平力有风荷载Hxy、动力压力Qw及漂浮物冲击力Qw，根据理论力学原理可得：
切力Q0=Hxy+Qw+Qm
弯矩m0=Hxy（h0+ht）+ Qm（h0+ht）+ Qm（h0+ht）
4.2计算桩的最大弯矩Mmax和最大上压力（бz）max及其位置z
根据《基础规程》，按照m简捷法计算规定，可计算出
求Mmax 根据αm=M0/Q0=CI由《基础规程》附表B.7和B.8查对应的αmZ和CII，可求出Mmax=M0CII及其位置Z
求（бz）max 根据αm=M0/Q0=CIv由《基础规程》附表B.10和B. 11查对应的αmZ和Cv，可求出（бz）max=αmQ0Cv /b及其位置Z
5.横向稳定验算
（бz）max应符合下列条件
当（бz）max的位置≤（h-h0）/3时
（бz）max≤4（γZtgφ+C）/K1COSφ
当（бz）max的位置>（h-h0）/3时
（бz）max≤4（γ（h-h0）tgφ/3+C）/K1COSφ
φ 桩侧上的内摩阻角
C 桩侧上的凝聚力（KN/m2）
Z 最大上压力处自局部冲刷线算起的深度（m）
γ 桩侧上的有效容量（KN/m3）
K1 设计安全系数
6.桩身强度验算
也即桩身配筋验算。根据材料力学原理，可知，送电线路中应用的钻孔灌注桩属于偏心受力构件，因此，其受拉桩和受压桩强度分别按圆形偏心受拉和偏受压构件计算。
受拉桩：由于在送电线路中的受拉桩的偏心矩е0>гg/2，根据力学原理，属于圆形大偏心受拉构件，则其圆形正截面的纵向钢筋的截面积总和Ag，可按下式计算：
Ag=α1AhRw/Rg
Ah 计算截面的混凝土面积（m）
Rw 混凝土的弯曲抗压设计强度（KN/m）
α1 可根据П1和е0查《圆形截面配筋α1系数图表》查得，其中：
П1=K4T0/ AhRw
е0=M0/T0
Rg 钢筋抗拉得设计强度（KN/m2）
受压桩：按圆形偏心受压构件计算，其大小偏心可按下列方法判别：
当α≤0.5时，为圆形大偏心受压构件
当α<0.5时，为圆形小偏心受压构件
当桩身为圆形大偏心受压构件时，其纵向钢筋截面面积之和Ag为
Ag=α1（Ah Rw/Rg）
α 由β=е0/D0和П1=K4T0/ AhRw查《送电设计手册》“圆形截面偏心构件用П1值”表可得
当桩身为圆形小偏心受压构件（α>0.5）时，其Ag应符合下式：
K4N（е+гg） ≤（Ah Ra+η1RgAg）гg
η1 当е0≥гg时 η1=2/3
当е0=0时 η1=1.0
当е0<гg时 η1=1-е0/3гg
е0 纵向力对截面重心的偏心矩
Ra 混凝土的轴心抗压设计强度（KN/m2）
Rg 钢筋抗拉强度（KN/m2）
Гg 钢筋与桩轴心的距离（m）
K4 钢筋混凝土构件的强度安全系数
N 下压力
五、计算分析
1.单桩的容许承载力：受压桩由桩侧上的摩阻力、桩端上的承载力和桩身的几何尺寸决定，受拉桩由桩侧上的摩阻力和桩自身重力决定，随着它们增大而增大。当桩端承载力较大时，下压桩可以减少如土深度或桩直径，当桩端嵌入中等风化岩3d时，可不计摩阻力的影响；而当桩端上的承载力较小时，应增大如土深度或桩直径，容许下压力主要由摩阻力来完成。
2.单桩的横向稳定性：主要由桩侧上的内摩阻角（φ）和凝聚力（C）和桩身刚度决定。桩身的抗弯刚度EI越大，则所需的最大上压力就越大，而桩侧上的内摩角（φ）和凝聚力（C）越大，则提供给桩身的上压力就越大，稳定性就越好。
3.桩身强度：主要由配筋率和钢筋混凝土设计强度决定。《灌注桩规程》允许范围内，配筋率越大，桩身强度大；而钢筋和混凝土设计强度取得越高，同样条件下，所需配筋率可以减少。
参考文献
[1] 中国电力出版社出版 张殿生主编《电力工程高压送电线路设计手册》
[2] 《架空送电线路基础设计技术规定》DL/T5219-2005
轴套钻孔夹具的设计 篇4
夹具是在金属机械加工中, 用以准确地确定工件在机床中的位置, 并将其夹紧, 以便进行正确的机械加工[1]。为了保证轴套上钻孔的加工精度, 选择内孔面作为主定位面, 一个端面作为次定位面, 并从另一端夹紧。这样不仅定位可靠, 还提高了加工精度。
1 夹具设计过程
1) 工件加工工序内容分析。工序内容:钻孔准8 (如图1) 。尺寸精度要求:孔的尺寸精度要求为未注公差。位置精度:孔的轴向位置尺寸及公差为56±0.1 mm, 径向位置要求是对基准A的对称度0.12 mm。工件材料:45钢, 调质硬度20~25HRC。加工设备:立式钻床Z525。加工刀具:锥柄麻花钻准8, 刀具材料为高速钢。
2) 开始绘图, 首先用双点划线画出工件图如图2所示。
3) 确定定位方案如图3 所示, 选择定位元件。圆孔4点定位用间隙配合的圆柱长心轴, 端面1点定位采用小端面定位方式。如图3所示, 孔轴的配合为
4) 确定导向装置, 如图4 所示。由于仅有钻孔工序, 所以选用固定钻套即可。钻套内孔配合, 外圆与钻模板的配合为。如图4所示, 钻套规格A8×20 (JB/T8045.1 -1999 标准) 。
5) 确定夹紧机构, 如图5 所示。此类心轴常采用螺旋夹紧机构, 在定位心轴上接一段螺纹, 加开口垫圈用螺母夹紧。要注意带肩螺母的最大直径要小于工件孔的直径, 以便于工件的拆卸。选择螺母为M16JB/T8004.1 -1999; 选择垫片为A16X60 JB/T8008.5 -1999。
6) 确定夹具体。定位心轴装在夹具体的孔中, 用螺母紧固, 为防止夹紧工件时心轴转动, 加一个平键止转, 如图6 所示。固定钻套装在钻模板上, 钻模板用3 个内六角螺钉固定在夹具体上, 用两个圆柱销定位, 如图7 所示。夹具体采用铸铁件, 也可以采用钢板焊接结构。最后画出夹具装配图样, 如图8 所示。
7) 装配图标注, 如图9 所示。标注夹具轮廓尺寸;标注夹具长、宽、高3 个方向的最大尺寸。标注夹具内的各配合尺寸:定位元件与工件的配合尺寸:心轴定位外圆与工件内孔配合尺寸为;钻套与麻花钻的配合尺寸为;钻套与钻模板的配合尺寸为;标注定位心轴与钻套之间的相对尺寸为56±0.02 (取工件公差的1/3~1/5) , 钻套中心与定位心轴的中心A基准的对称度为±0.02。标注定位心轴与夹具体的配合尺寸为
2 夹具的定位误差分析
1) 轴向定位误差分析 (孔中心与端面尺寸56±0.1) :
a.基准不重合误差 ΔB。夹具的定位基准与工序基准重合, 所以 ΔB=0。
b.基准位移误差 ΔY。因是平面定位, 基准位移误差是可以忽略不计的, 所以 ΔY=0。
c.即轴向定位误差ΔD=ΔB+ΔY=0。
2) 径向定位误差分析 (孔中心与基准A的对称度允差0.12) 。工序基准A是轴线, 定位心轴的定位基准也是此轴线, 两个基准重合, 无基准不重合误差。只存在基准位移误差:
a.基准不重合误差ΔB。夹具的定位基准与工序基准重合, 皆为孔, 所以ΔB=0;
b.基准位移误差 ΔY。定位心轴水平放置时, 销与孔表面单边接触, 基准位移误差按以下公式计算, ΔY= (TD+Td) /2= (0.025+0.025) /2=0.025。
c.即轴向定位误差 ΔD=ΔB+ΔY=0.025。
结论:ΔD=0.025 小于对称度公差0.12 的1/3, 说明定位方案可行。
3 夹紧力的分析
钻孔的切削力比较小, M16 螺纹的许用夹紧力可达5000N以上, 超过切削力的需要, 如果仅从夹紧力的角度考虑可以选用较小的螺纹。但由于工件的定位孔较大, 心轴较粗, 从结构上综合考虑, 选用M16 螺纹是比较合适的。
4 结语
在实际生产中, 经常会遇到轴套类零件钻孔加工, 通常会用心轴定位加工。本例中也是利用心轴进行主要定位, 然后利用零件一段面作为次定位面。实践证明, 这种加工方法简单易行, 保证了加工精度, 这种夹具设计思路可作为类似套筒类零件的钻孔加工[2]。
摘要：文中通过轴套类工件加工工序内容分析、确定定位方案、选择定位元件、确定导向装置、选择夹紧机构、设计夹具体、进行定位误差分析及夹紧力分析, 介绍了轴套类零件的钻孔夹具的结构及设计方法。
关键词：轴套,夹具,设计
参考文献
[1]何理瑞.快速加工中心孔的专用夹具设计[J].机床与液压, 2014 (42) :57.
旋挖钻孔桩钻孔质量验收流程 篇5
一、钻孔工序
1、堪岩深度及岩性判定 a、取芯桩
本工程桩基础为钻孔桩基础，采用旋挖钻机钻进。对开钻前选取试验桩进行钻孔试验。钻进过程中根据取出的岩屑进行判断是否进入岩层。再用测绳测量深度并对入岩深度进行记录。
钻机继续钻进，钻进过程中根据钻机钻杆旋转扭矩大小及取出的岩芯进行判断是否进入中风化岩层，待达到设计的堪岩深度后将取出的岩芯送往实验室进行试压，如达到设计要求的强度停止钻进，并记录测量深度。反之则继续钻进直至取出的岩芯强度达到设计要求为止。
按照设计要求每一结构单元的桩基取芯数量不少于总桩数的5%。b、未取芯桩
对于取芯范围外的桩基入岩深度如上所述进行判定，对于堪岩深度 的判定则根据
1、根据工程地质资料，在施工前对各桩孔作出预设计深度，使各桩孔底、桩尖部位进入所需的持力层。
2、终孔取芯后，对所取的岩芯进行现场判定。根据试验桩的岩芯与钻出岩芯的岩性进行对比。如与试验桩取出的岩芯的岩性相吻合，即可终孔。反之则需加深钻进或会同设计、地勘人员作进一步研究。
2、刚性角要求
在钻孔施工过程中对桩基深度的控制除堪岩深度外还根据相邻桩基的深
度来控制，使其满足设计要求的相邻桩间高差小于桩距的要求。
3、检孔
钻孔灌注桩成孔后，要对桩孔进行检查验收，检测内容包括：钻孔的平面位置、孔深、倾斜度、全深的孔径等。成孔质量应符合下列标准：
⑴孔径不应小于设计孔径； ⑵孔深不小于设计规定； ⑶倾斜度小于1%。
孔深、孔底沉渣采用标准测锤检测，孔径、孔形采用自制检孔器检测。检孔器用Ф28和Ф16钢筋制成，检孔器外径等于钢筋笼外径+100㎜，检孔器长度是检孔器外径的4～6倍，检孔器顶面几何中心焊起吊圈。检测时，将检孔器吊起，使笼的中心、井孔的中心、吊绳保持一致，慢慢放入孔内，上下畅通无阻标明孔径大于设计桩径；若中途遇阻则有可能在遇阻部位有缩径或弯孔现象，应采取措施予以消除。检孔器还可测孔位、桩孔倾斜度，将检孔器放入孔内，调整起吊滑轮，使吊绳保持竖直，此时吊绳位置即为桩孔中心位置，将起吊滑轮固定测出滑轮至井口距离，测出检孔器下放时各个位置的水平偏移，就可推算出个测点偏移桩中心距离及倾斜度。
4、清孔
钻孔至设计高程，经对孔位、孔径、孔深和孔形等进行检查确认合格后，立即进行清孔。旋转钻机采用换浆法清孔。清孔应达设计要求的50mm以内。
a、干桩清孔
终孔后测量终孔深度，采用清孔器磨平孔底，清渣，必须使清孔深度大于或等于终孔深度。
b、水下桩清孔
采用换浆发清孔，孔内排出或抽出的泥浆手摸无2~3mm颗粒，泥浆比重不大于1.1，含砂率小于2%，黏度17~20S。若孔底残渣和孔内积水经上述检测未满足要求，则需反复清孔，值至符合要求。
自检合格后，以书面形式通知旁站监理工程师验收进行检测，并准备验收记录，验收合格，请监理工程师在验收记录上签字。未经监理工程师验收批准的桩孔不得灌注混凝土。
二、钢筋笼安装
钢筋笼使用的所有钢筋应具有出厂日期和质量证明书，检验合格后才使用。制作前先将主筋调直，清除钢筋表面油污和杂物等。准确控制下料长度。
钢筋笼在钢筋加工场集中制作，每节长度不大于18m。对于长度大于18m的钢筋笼分节时，主筋接头按规范要求错开。两节钢筋笼焊接的一端宜预留1~2m箍筋不绑扎，以便于主筋在孔口连接时施工方便。
桩基钢筋笼加工时主筋接头采用直螺纹连接，上下两节钢筋笼采用焊接。每一截面上接头数量不超过50%，单面焊时，焊缝长度大于10d，双面焊时，焊缝要大于5d，焊缝饱满，焊缝深度和宽度符合规范要求。
钢筋笼安装前对孔底沉渣进行二次检查，如发现沉渣厚度大于设计要求的深度后，继续进行清孔。
钢筋笼制作完成后，钢筋笼安装采用大吨位汽车起重机吊装钢筋笼，骨架入孔时应慢慢下放，严禁摆动碰撞孔壁。分节吊装时将第一节钢筋笼临时支撑于护筒口，再起吊第二节钢筋笼，使上下两节骨架位于同直线上进行焊接。焊接完成后通知经监理工程师对连接段焊接质量进行检查。合格后方才将第二节钢筋笼下方。
三、混凝土浇筑
1)浇筑混凝土前，对孔内沉渣厚度再一次检查，确保施工质量。在测得沉渣厚度满足要求后半小时内必须浇筑混凝土，并一次性灌注完毕。2)桩基混凝土采用罐车运输配合导管灌注。开始浇混凝土时，为保证隔水栓能顺利排出，导管底部距孔底距离宜为250～400mm。、3)有足够的混凝土储备量，初灌量应使导管一次埋入混凝土面以下1.0m以上，确定首批混凝土的灌注方量确保导管初次埋置深度的需要。4)检查每车水下混凝土的和易性，塌落度控制为180～220mm。5)混凝土浇筑完成待达到一定的强度后，对桩基进行声波透射发检测。
三、事故的预防及处理
1、坍孔
坍孔的特征是孔内水位突然下降，孔口冒细密的水泡，出渣量显著增加而不见进尺，钻机负荷显著增加等。
1）坍孔原因
①、泥浆相对密度不够及其它泥浆性能指标不符合要求，使孔壁未形成坚实泥皮。
②、由于出渣后未及时补充泥浆（或水），或河水、潮水上涨，或孔内出现承压水，或钻孔通过砂砾等强透水层，孔内水流失等而造成孔内水头高度不够。
③、护筒埋置太浅，下端孔口漏水、坍塌或孔口附近地面受水浸湿泡软，或钻机直接接触在护筒上，由于振动使孔口坍塌，扩展成较大坍孔。
④、在松软砂层中钻进进尺太快。
⑤、提出钻锥钻进，回转速度过快，空转时间太长。⑥、水头太高，使孔壁渗浆或护筒底形成反穿孔。
⑦、清孔后泥浆相对密度、粘度等指标降低，用空气吸泥机清孔泥浆吸走后未及时补浆（或水），使孔内水位低于地下水位。
⑧、清孔操作不当，供水管嘴直接冲刷孔壁、清孔时间过久或清孔停顿
时间过长。
⑨、吊入钢筋骨架时碰撞孔壁。2）坍孔的预防和处理
①、在松散粉砂土或流砂中钻进时，应控制进尺速度，选用较大相对密度、粘度、胶体率的泥浆或高质量泥浆。
②、发生孔口坍塌时，可立即拆除护筒并回填钻孔，重新埋设护筒再钻。③、如发生孔内坍塌，判明坍塌位置，回填混凝土到坍孔处以上1m-2m，如坍孔严重时应全部回填，待混凝土达到初凝后再行钻进。
④、清孔时应指定专人补浆（或水），保证孔内必要的水头高度。供水管最好不要直接插入钻孔中，应通过水槽或水池使水减速后流入钻中，可免冲刷孔壁。应扶正吸泥机，防止触动孔壁。不宜使用过大的风压，不宜超过1.5-1.6倍钻孔中水柱压力。
⑤、吊入钢筋骨架时应对准钻孔中心竖直插入，严防触及孔壁。
2、扩孔和缩孔
扩孔比较多见，一般局部的孔径过大。在地下水呈运动状态、土质松散地层处或钻锥摆动过大，易于出现扩孔，扩孔发生原因与坍孔相同，轻则为扩孔，重则为坍孔。若只孔内局部发生坍塌而扩孔，钻孔仍能达到设计深度则不必处理，只是混凝土灌注量大大增加。若因扩孔后继续坍塌影响钻进，应按坍孔事故处理。
缩孔即孔径的超常缩小，一般表现为钻机钻进时发生卡钻、提不出钻头或者提外鸣叫的迹象。缩孔原因有两种：一种是钻锥焊补不及时，严重磨耗的钻锥往往钻出较设计桩径稍小的孔；另一种是由于地层中有软塑土（俗称橡皮土），遇水膨胀后使孔径缩小。各种钻孔方法均可能发生缩孔。为防止缩孔，前者要及时修补磨损的钻头，后者要使用失水率小的优质泥浆护壁并须快转慢进，并复钻二三次；或者使用卷扬机吊住钻锥上下、左右反复扫孔以扩大孔径，直至使发生缩孔部位达到设计要求为止。对于有缩孔现象的孔位,钢筋笼就位后须立即灌注,以免桩身缩径或露筋.四、钻孔桩断桩常见事故及处理
1、首批混凝土封底失败 1）事故原因和预防措施 ⑴导管底距离孔底大高或太低。
原因：由于计算错误，使导管下口距离孔底太高或太低。太高了使首批砼数量不够，埋不了导管下口（1米以上）。太低了使首批砼下落困难，造成泥浆与混凝土混合。
预防措施：
准确测量每节导管的长度，并编号记录，复核孔深及导管总长度。也可将拼装好的导管直接下到孔底，相互校核长度。⑵首批砼数量不够。
原因：由于计算错误，造成首批砼数量不够，埋管失败。预防措施：根据孔径、导管直径认真计算和复核首批砼数量。⑶首批混凝土品质太差。
原因：首批砼和易性太差，翻浆困难。或坍落度太大，造成离析。预防措施：搞好配合比设计，严格控制混凝土和易性。⑷导管进浆。
导管密封性差，在首批砼灌注后，由于外部泥浆压力太大，渗入导管内，造成砼与泥浆混和。
2）处理办法
首批混凝土封底失败后，应拨出导管，提起钢筋笼，立即清孔。
2、供料和设备故障使灌注停工 1）事故原因和预防措施
原因:由于设备故障，混凝土材料供应问题造成停工较长时间，使混凝土凝结而断桩。
预防措施：施工前应做好过程能力鉴定，对于部分设备考虑备用；对于发生的事故应有应急预案。
2）处理方法
⑴如断桩距离地面较深，考虑提起钢筋笼后重新成孔。⑵如断桩距离地面较浅，可采用接桩。
3、灌注过种中坍孔 1）事故原因和预防措施
原因：由于清孔不当、泥浆过稀、下钢筋笼时碰撞孔壁、致使在灌注过程中发生坍孔。
预防措施：
①、在松散粉砂土或流砂中钻进时，应控制进尺速度，选用较大相对密度、粘度、胶体率的泥浆或高质量泥浆。
②、发生孔口坍塌时，可立即拆除护筒并回填钻孔，重新埋设护筒再钻。③、如发生孔内坍塌，判明坍塌位置，回填砂和粘质土（或砂砾和黄土）混合物到坍孔处以上1m-2m，如坍孔严重时应全部回填，待回填物沉积密实后再行钻进。
④、清孔时应指定专人补浆（或水），保证孔内必要的水头高度。供水管最好不要直接插入钻孔中，应通过水槽或水池使水减速后流入钻中，可免冲刷孔壁。应扶正吸泥机，防止触动孔壁。不宜使用过大的风压，不宜超过1.5-1.6倍钻孔中水柱压力。
⑤、吊入钢筋骨架时应对准钻孔中心竖直插入，严防触及孔壁。2）处理办法
⑴如坍孔并不严重，可继续灌注，并适当加快进度。⑵如无法继续灌注，应及时回填重新成孔。
4、导管拨空、掉管。1）事故原因和预防
⑴导管拨空
原因：由于测量和计算错误，致使灌注砼时导管拨空，对管内充满泥浆；或导管埋深过少，泥浆涌入导管。
预防措施：应认真测量和复核孔深、导管长度；应对导管埋深适当取保守数值。
⑵掉管
原因：导管接头连接不符合要求；导管挂住钢筋笼，强拉拉脱等。预防措施：每次拆管后应仔细重新连接导管接头；导管埋深较大时应及时拆管。
2）处理办法
⑴混凝土面距离地面较深时应重新成孔。⑵混凝土面距离地面较浅可采取接桩办法。
5、灌注过程中混凝土上升困难、不翻浆。1）事故原因
⑴混凝土供料间隔时间太长，灌注停顿，混凝土流动性变小。⑵混凝土和易性太差。⑶导管埋深过大。
⑷在灌注将近结束时,由于导管内混凝土柱高减小,超压力降低。⑸导管外的泥浆及所含渣土稠度增加,相对密度增大。2）补救措施：
设计钻孔 篇6
关键词：定向钻孔牵引技术；市政管道；管道设计；管道施工
中图分类号：TU992 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）23-0058-02
1 定向钻孔牵引技术市政管道工程设计
市政管道工程是市政工程的重要组成部分，是城市重要的基础工程设施。市政管道工程包括：给水管道、排水管道、燃气管道、热力管道、电力电缆。
给水管道：主要为城市输送供应生活用水、生产用水、消防用水和市政绿化及喷洒用水，包括输水管道和配水管网两部分。
排水管道：主要是及时收集城市生活污水、工业废水和雨水，并将生活污水和工业废水输送到污水处理厂进行处理后排放，雨水就近排放，以保证城市的环境卫生和生命财产的安全。
燃气管道：主要是将燃气分配站中的燃气输送分配到各用户，供用户使用。
热力管道：供给用户取暖使用，有热水管道和蒸汽
管道。
电力电缆：为城市输送电能。按功能可分为动力电缆、照明电缆、电车电缆等；按电压的高低可分为低压电缆、高压电缆和超高压电缆。
排水管道定向拖拉施工方法一般有定向钻孔拖拉法工艺和二程式拖拉法工艺，必须根据周围环境条件确定具体施工方法。排水管道定向拖拉施工方法，宜交叉使用定向钻孔拖拉法工艺和二程式拖拉法施工，以保证管道轴线控制在同一设计轴线上。控制井与管道施工顺序，宜先进行控制井施工，后进行管道定向拖拉施工。拖拉用的管材宜采用PE管，材质与性能均应符合国家有关现行标准规定。在定向拖拉施工中和施工后，管道上方的地面和相邻建筑物不得有沉陷、坍塌或隆起，相邻或相交管线及地下构筑物应无损坏。
2 定向钻孔牵引技术市政管道施工时需注意的问题
2.1 HDPE管材选择
HDPE是一种结晶度较高、非极性的热塑性树脂，其最常用于管道原材料，截止当前，国内现存以HDPE为原材料的管道已有多种类型，依据材质可将HDPE实壁管划分为PE100管与PE80管两大类，依据壁厚可将HDPE实壁管划分为6大等级，即SDR33～SDR11，其中T为壁厚，D为管道外径，即管道外径与壁厚等级之间的比率为每级的壁厚；相应的压力等级为0.4～1.25MPa（PE80）、0.5～1.6MPa（PE100）。
从理论层面看，市政管道工程设计所用HDPE管材必须满足D/T不超过11，所以应选用SDR11等级HDPE实壁管。一般地质条件下，埋深不超过7m，依照给水压力管道设计内压等级选择HDPE管后，通常均能够完成牵引施工活动，因此没必要选用最高等级壁厚管材。
依据壁厚强度可将HDPE缠绕结构壁管材划分为SN4、SN8、SN12三大等级，其最常用于重力流排水管开挖施工。与其他管材相比，HDPE缠绕结构壁管材外壁相对光滑，所以较适用于污水重力管定向钻孔牵引施工。另外，HDPE缠绕结构壁管材是由双重壁构造，管壁呈现“工”字型构造，因此牵引施工时需详细计算管壁抗拉强度，与此同时还需加强管节热融处结构。总结而言，HDPE缠绕结构壁管材最适用于管线外部套管或重力流管道牵引等。
2.2 施工机械选用
定向钻孔钻机是市政管道工程施工过程中的关键机械设备。一般而言，定向钻孔钻机具有两大类：一类是地表发射钻机。该类钻机大都为履带式，借助履带产生动力完成前进后退活动。运用地表发射钻机铺设新管时无需发射坑与接受坑，但连接管道时必须挖设发射坑与接受坑；另一类是坑内发射钻机。该类钻机工作时必须在钻孔两端挖设发射坑与接受坑，其中坑内发射钻机最常用于空间受限的地方操作。
定向钻孔钻机的施工能力取决于钻杆长度与实际回拖力。以美国威猛公司生产的定向钻孔钻机为例，其型号分为多类，即D300*500～D7*11a，实际回拖力3.5～135t，钻杆长度1.8～9.1m，定向钻孔钻机型号不同，其实际回拖力钻杆长度不同，且施工能力与产品价格存在较大差异。另外，地下管线探测仪、控向系统等同样是市政管道施工过程中的重要机械设备，这些设备施工能力均在较大程度上影响着市政管道施工质量。为确保实证管道施工高效率性、高质量性，需要施工单位结合施工特点与需求、管道材质等多方面要求合理选择施工机械。特别注意的是在市政管道施工过程中，建设单位必须做好施工机械维护保养工作，这样既能够延长施工机械使用寿命，降低建设单位施工成本，又有助于确保施工活动正常运行。
2.3 施工工艺方法
通常情况下，利用定向钻孔牵引技术开展市政管道工程设计、施工流程表现为：钻孔曲线设计→测量定位→定向钻孔钻机就位→试钻→导向孔施工→管道焊接→导向孔回扩→导向孔二次回扩→回拖管道→检查井制作、管道试压→清理退场。
第一，截止当前，针对于钻孔曲线设计问题未形成全面的设计规范，多数建设单位借助钻机附带软件完成钻孔曲线设计活动，如管道入、出土角及导向孔曲线设计等。第二，测定定位。通过测量定位能够有效避开现有地下管道及构筑物等障碍物，对降低施工难度、减少施工成本提供保障。同时，如果地下障碍物无法规避，此时则需要建设单位耗费大量的人力、物力开展挖掘工作。第三，导向孔施工。控制钻孔精度是导向孔施工的关键环节，一般而言，在钻孔时通常会遇到四种情况：均质粘土层、砂土层、砾石层及岩石层，上述四层的钻孔难度及对钻头的磨损程度逐渐增强，特别是岩石层，需要建设单位选用泥浆马达的钻头完成导向孔施工活动。第四，扩孔器是实现导向孔回扩的重要工具，其多呈子弹头形状，上有碳化物合金齿与喷嘴，当遇到复杂的地层时，利用扩孔器将多级扩孔的手段进一步扩大孔径，降低导向孔施工难度。另外，多数回扩孔径均为设计管径的1.2～1.5倍，所以其存在较大的误差，因此需要建设单位在保证导向孔施工顺利进行的前提下，最大限度缩小回扩孔径。经验丰富的施工队伍在施工之前会结合施工地质、泥浆配比状况适时调整管道施工标高，为施工活动高效有序开展提供保障。第五，管道回拖拉头是完成回拖管道的重要工具，其具有两种类型：压力密封式拉头与定向钻进拉头，其中后者能够有效规避钻进液或碎屑进入工作管道现象的发生，对确保饮用水管的安全性至关重要。第六，HDPE管热融连接时冷却时间尽可能长，对于管径为DN300～DN1000的管壁来说，其最小热融通电时间大约控制在700～1000s之间，为避免回扩好的孔变形现象，需要事先连接后一次性拖进，如此一来将给施工安排提出更高的要求。
3 定向钻孔牵引技术市政管道施工时其他注意事项
首先，注意保护好施工区域的环境安全。市政管道施工具有建设时间长、设计范围广等特征，所以在施工过程中势必要涉及到沟槽开挖、道路拆除等工作，当开展上述工作时要切实保护好周边环境，重视起环境安全问题；其次，定向钻孔施工是一项专业性较强的工作，因此市政部门必须做好对建设单位施工素质考核工作，确保建设单位施工素质足以满足定向钻孔施工需求，以防不必要风险事件的发生；最后，待市政管道建设竣工后，相关部门应严格验收关，除此之外其他部门也需充分发挥监督管理
职能。
参考文献
[1] 仇延林，刘芳.大口径顶管穿堤施工设计[J].现代农业科技，2013，（9）.
[2] 姜海洋，赫英.浅谈城市道路设计与管线工程的配合[J].科技创业家，2013，（3）.
[3] 唐峰.探析潮安县特色产业基地市政工程综合管线施工图设计[J].广东科技，2013，（8）.
[4] 霍立娜.城市管线综合设计探讨[J].山西建筑，2013，（17）.
[5] 刘沛营.浅谈市政道路管线施工中的防渗漏施工技术措施[J].门窗，2013，（5）.
[6] 梁庆发，张新长，郭泰圣.地下管网数据的动态更新技术研究[J].地理信息世界，2013，（2）.
[7] 朱君其.浅析非开挖施工技术在市政管道施工中的应用[J].经营管理者，2013，（11）.
轧机轴承支盖钻孔夹具设计 篇7
随着科学技术的飞速发展, 随着轧钢厂先进设备的引进和生产工艺的不断调整, 轧钢的生产效率和产品质量得到了极大的提高, 轧机工作机座作为棒线材轧制关键的设备, 其生产加工效率和质量对整个钢材轧制生产线的周期和寿命会有直接的影响, 而轧机轴承支盖作为机座的一个很重要的零件, 通过它可以调节轧辊的辊槽间距, 其在机座里的位置关系如图1所示, 当一对上下轧辊的轧制辊槽有磨损不可用时, 这时我们可以通过调节轴承支盖来使用另一对辊槽, 使钢材的整个轧制过程能够顺利进行。而在该产品需求量较大, 批次生产的情况下, 如果仍用常规的工艺方案来加工, 很难保证其加工效率和质量, 如果设计高效、高可靠性的工装则可以极大地提高机械加工和检测的效率。本文研究与设计的钻孔夹具对轧机轴承支盖的生产和加工具有很强的积极作用。
2 零件特征和加工工序分析
2.1 零件结构与技术要求
轧机轴承支盖零件图如图2所示, 零件材料为35Cr Mo, 其中18x M12孔钻在φ278圆周上。某公司现接到订单此轴承支盖共需要200件, 公司技术员按常规方法制定加工方案, 很难保证其加工工期和质量。
2.2 零件加工工艺
设计此夹具的目的是完成工序2的划线和工序3孔位的加工, 因轴承支盖在轧制及调整辊槽位置过程中受力较大, 所以对其各个尺寸的加工精度要求较高。此夹具以φ260内孔及端面为定位基准, 以压板夹紧, 根据钻孔夹具的精确孔位来加工该零件的相应孔。
3 夹具设计
3.1 专用夹具设计的要求
(1) 保证工件的加工精度, 必要时还要进行误差分析与计算。 (2) 操作要方便, 保证工作安全, 能提高加工效率, 减轻工人劳动强度。 (3) 结构工艺性要好。夹具应便于制造、检验、装配、调整、维修等。根据以上要求在确保产品质量的前提下, 设计任务为快速准确的加工出较大批次轴承支盖的螺纹底孔。
3.2 轴承支盖钻孔夹具设计
对于此轴承支盖进行批次生产的时候, 用数控车床来进行加工外圆及内孔时较方便、快捷, 以φ260内孔及端面为定位基准, 利用钻套和钻模的孔位来保证加工精度, 同时利用钻套也使对刀点更容易找到, 提高了加工效率。本夹具钻模采用Q235材质, 此种材质便于加工, 钻套采用T10钢粗加工后进行淬火处理, 硬度达到HRC50度以上, 钻套耐磨性较强, 钻套和钻模之间采用较小过盈量紧配合后, 再在钻套上沿圆周围以点焊方式固定在一起, 整个夹具的使用寿命得到了加强。
4结束语
在设计专用夹具的时候, 结合零件的设计特点及综合考虑实际加工过程, 尤其是批次生产零件的时候, 应尽可能的节约装夹和找正的时间, 以提高生产的效率。此钻孔夹具设计简单实用, 加工效率高且保证精度, 最终快速合格加工出成品如图4所示, 实际使用证明该夹具具有良好的加工制造和使用性能。文中阐述的轴承支盖钻孔夹具设计, 对其他同类夹具设计有重要的借鉴意义。
摘要：对某轧机轴承支盖进行加工工艺分析, 需要为加工200件轴承支盖的螺纹底孔设计一套专用钻孔夹具。根据零件设计精度要求和工序要求设计了一套专用钻孔夹具, 该夹具具有快速装夹、定位等功能, 提高了生产效率, 降低了加工成本。
关键词：轧机轴承支盖,钻孔夹具设计
参考文献
[1]张永亮, 樊文欣.薄壁衬套加工夹具设计[J].机床与液压, 2015 (5) .
[2]周太平, 康志成, 夏翔.数控铣床与加工中心夹具设计[J].现代制造工程, 2011 (2) .
井下探煤钻孔的设计与施工要求 篇8
我矿地质条件比较复杂, 构造多, 煤层间距、厚度变化比较大, 现已查明主要可采煤层有7、8、9、12煤层, 7煤层的厚度一般为0.6～9.29米, 平均3.64米;8煤层的厚度一般为0.25～4.28米, 平均1.66米; 9煤层的厚度一般为0.26～5.81米, 平均1.8米; 12煤层的厚度一般为0～12.59米, 平均2.1米。7-8煤层间距0.1～15.14米, 8-9煤层间距2.64～19.13米, 9-12煤层间距5.54～56.45米。由于地面钻孔资料比较稀少, 石门资料控制的范围较小, 故在工作面布置时, 一般为边探边掘, 造成工作面布置不合理、工作面达不到设计长度、已成工作面没有回采价值等不良后果。
以往钻探在我矿的应用主要是构造的探查、赋水区的探查、积水区的探放等, 设计的倾角一般为0°～35°, 设计深度50～200米。构造探查中只能探清一些落差较大的断层或一点的煤层厚度, 作为设计依据远远不够。
为了设计的依据更充分, 获得的资料更准确细致, 我们研究采用了垂直下扎探煤钻孔。
二、上覆煤层探查下覆煤层的方法应用
1.钻孔设计
根据已有的石门资料和地面钻孔资料, 在施工完工作面的回风巷和运输巷合理布置钻孔, 钻孔间距一般布置为100～150米, 变化较大的区域适当加密钻孔, 钻孔垂直向下, 深度随煤层间距变化, 一般2米～20米左右。
2.钻孔施工
施工下扎探煤钻孔, 一般使用TXU-75钻机, 体积较小, 运输方便。钻孔深度不大, 不会出现卡钻、埋钻事故。钻孔一般为取芯钻进, 通过岩芯分析, 判定与下煤层之间的岩石类别和性质、煤层间距、下煤层的厚度、下煤层的煤层性质。由于掘进完成以后到采面安装, 间隔时间短, 为不影响生产, 钻孔布置采用取芯和不取芯钻孔间隔施工, 缩短了钻探施工时间。
3.资料分析
将钻探所得资料填绘到煤层平面图上, 包括钻孔位置、煤层间距、煤层厚度, 根据探得的下煤层的底板标高修绘下煤层的底板等高线, 分析煤厚变化趋势, 提交文字报告作为指导设计的依据。
4.应用效果
5823工作面在12-1煤层中掘进, 根据地面钻孔资料和石门资料, 12-2煤层的平均厚度1.2米, 基本可采, 通过5823工作面两巷施工钻孔, 轨道巷下覆的12-2煤层厚度平均0.7米 (不可采) , 皮带巷下覆的12-2煤层厚度平均1.3米 (可采) , 因此, 下一煤层在布置工作面时, 下煤层的轨道巷只能布置在5823采面的中间, 不应布置在对应5823轨道巷的位置。
四采区域的12-1煤层由于火成岩的侵入, 将煤层分为12-1上和12-1下两层, 根据已有的资料分析, 两层煤均可采, 上煤层稍厚于下煤层, 因此5420工作面布置在12-1上煤层中, 在两巷施工中, 煤层越来越薄, 到设计的三分之一距离时, 煤厚达到0.4米, 基本不可采。在5420两巷施工了下扎钻孔, 探清了12-1下煤层厚度1.8～3米之间, 并且里部不受火成岩的影响, 因此及时改变了设计, 两巷作进12-1下煤层里。
三、方法特点
(1) 施工的钻孔深度较浅, 速度较快, 没有钻孔事故, 对生产影响不大。 (2) 取得的煤层间距、厚度、岩性等资料准确。 (3) 设计依据更充分准确。 (4) 避免了大量的工程浪费。
四、结束语
目前, 该方法已被我矿广泛应用于各掘进工作面, 探清了已掘工作面下覆煤层的准确的地质资料, 为工作面的合理布置提供了依据, 提高了煤炭资源的利用率和煤矿的生产效率。
摘要：本文主要介绍钻探在煤矿的应用所起到的新型的探查效果, 以及探查方法的应用特点, 并以实例说明在工作面两巷施工下扎探煤钻孔, 取得资料对于设计的准确指导作用。
钻孔数据管理系统的设计与实现 篇9
糯东煤矿井田位于贵州省普安县南部, 行政区划属楼下镇、青山镇及雪浦乡管辖;井田南北长8～10 km, 东西宽5～8 km, 面积65.51 km2。矿井一期设计生产能力确定为120万t/a, 二期矿井设计生产能力240万t/a, 可采煤层有17、19、20共3层, 其中17号煤层属全区可采, 19、20号煤层属大部可采。由于17号煤层存在突出危险性, 首采层定为19或20煤层, 作为下保护层开采, 可对17号煤层起到有效保护作用。在开采19或20保护煤层时, 为了防止误穿17号煤层, 在巷道掘进过程中需要施工大量地质钻孔和水文钻孔, 实时掌握前方地质情况。
2 建立钻孔数据管理系统的必要性
矿井从开工建设到现在, 产生了大量的钻孔数据, 钻孔数据对指导煤矿生产管理具有重要作用。为对钻孔数据信息进行科学、规范管理, 有必要建立煤矿钻孔数据管理系统。
(1) 建立煤矿钻孔数据管理系统是实现地质资料信息化管理的基础。通过建立煤矿钻孔数据管理系统, 一方面可以提高管理效率, 实现信息化管理;另一方面, 可以满足煤矿开采的技术需求, 充分发挥钻孔数据基础信息的作用, 全面综合了解矿井地质情况, 指导矿井生产, 从而提高矿井经济效益, 实现高产高效。
(2) 钻孔数据管理系统的建立, 还可实现钻孔数据管理的规范化和信息资源的综合化, 为煤矿生产数据管理信息化提供技术支持, 提高工作效率和管理水平, 对促进煤矿生产工作信息化、管理科学化、决策实时化具有重要意义[1,2]。
鉴于以上情况, 笔者采用北京超图SuperMap Objects5.3组件, 利用Access 2003作为后台数据库, 基于Visual Studio2005建立煤矿钻孔数据管理系统。
3 系统设计
系统以GIS技术作为支持, 实现空间与属性数据统一管理。通过钻孔数据管理系统, 用户能够方便统一地管理钻孔数据, 实现钻孔图形数据与钻孔属性数据的协同管理。根据结构化设计思想, 将钻孔数据管理模块分为以下功能模块。
(1) 钻孔基本信息管理:
实现钻孔基本信息的浏览、修改、增加、删除等基本操作。
(2) 钻孔岩层岩性管理:
实现钻孔岩层岩性的浏览、修改、增加、删除等操作。
(3) 钻孔煤层信息管理:
实现见煤钻孔中煤层信息的浏览、修改、增加、删除等操作。
(4) 钻孔剖面绘制:
根据选择的钻孔名称, 查找钻孔基本数据和钻孔岩层岩性数据, 生成钻孔剖面。
(5) 填充库管理:
实现填充库的导入与导出、填充库的编辑、填充剖面管理等。
(6) 底板等高线的生成:
根据钻孔基本数据和钻孔煤层数据生成煤层底板等高线, 实现煤层底板等高线的自动绘制。
(7) 钻孔空间数据的生成:
根据钻孔基本信息中的X坐标、Y坐标自动生成钻孔点数据集。
4 钻孔数据管理系统实现
钻孔数据管理模块主要通过SuperMap Objects SDX+数据引擎和Access数据库实现。采用Access数据库、SuperMap Objects SDX及数据引擎管理数据, 利用SuperMap Objects SDX及数据引擎所提供的属性和方法, 通过C#编程设置、调用SuperMap Objects相关属性和方法来实现数据的访问和操作[3]。根据数据库设计成果和系统设计实现钻孔管理系统。
4.1 钻孔基本信息管理
打开菜单中的“数据”选项, 选择“钻孔基本数据输入”选项, 弹出如图1所示对话框。
在“数据源”与“数据集”下拉列表中选择将要输入的数据源和数据集, 或者新建一个新的数据源和数据集, 用于存储当前输入的钻孔基本数据。在“数据录入”选项区中输入钻孔有关的数据, 其中带有*标识的为必填项。填写完成后单击“提交”按钮, 将会把输入的数据添加到所选数据集中。如果已经存在Access格式的钻孔基本数据, 可以单击“Access数据导入”按钮, 选择被导入的数据文件, 即可将选择的数据添加到所选数据集中。
4.2 钻孔岩性管理
选择菜单“钻孔剖面”中的“岩层岩性管理”选项, 弹出岩层岩性管理窗口 (图2) 。在左边选择列表中选择钻孔名称, 钻孔岩层岩性将自动显示, 如果要添加、删除、修改钻孔岩层岩性数据, 选择下面相应的功能按钮即可实现操作。
4.3 钻孔煤层信息管理
选择菜单“钻孔剖面”中的“钻孔煤层信息管理”选项, 弹出钻孔煤层信息管理窗口 (图3) 。
在选择列表中选择钻孔名称, 钻孔煤层信息将自动显示出来, 在煤层名称列表中选择所要操作的煤层名, 即可添加、删除、修改钻孔煤层信息数据。
4.4 钻孔剖面绘制
钻孔剖面图是根据钻孔基本数据和钻孔岩层岩性数据绘制的, 钻孔剖面图绘制流程如图4所示。
选择菜单“钻孔管理”中的“钻孔剖面图”, 打开钻孔绘制窗口, 钻孔剖面绘制窗口如图5所示。
通过用户所选择的钻孔名称, 系统自动查询数据库中“岩层岩性描述”表所对应的数据, 只需要单击“生成剖面”按钮, 系统就会自动根据数据绘制钻孔剖面。
4.5 填充库管理
钻孔剖面的填充是根据填充库中的图例填充的, 填充图例管理的实现, 使用SuperMap Objects控件自带的图例编辑器。设计中根据系统需求, 共绘制43个常用的图例。如果剖面岩性图例缺省, 可以选择菜单“钻孔管理”中的“填充库管理”, 打开如图5所示对话框。选择相应操作, 可以修改、添加、删除、导入和导出填充图例。
4.6 底板等高线生成
底板等高线绘制的实现, 使用SuperMap Objects平台对等高线自动创建功能进行开发, 利用三角网法建立TIN数据集后自动绘制等高线[4]。SuperMap Objects为三角网的创建、等高线的自动生成功能提供了相应的组件和函数, 相比于用算法直接绘制等高线, 在开发难度上降低很多[5]。利用SuperMap Objects控件中的SuperAnalyst 控件所提供的方法, 通过调用Super Analyst控件的CreateTin和TINToContour方法实现等高线的绘制。在绘制等高线前, 需要生成具有底板高程信息的钻孔点数据, 然后在等高线生成窗口中作必要的设置。煤层底板等高线绘制流程如图6所示。
选择菜单“钻孔管理”中的“等高线生成”功能, 系统打开“生成等高线”对话框, 在源数据中设置生成等高线的数据集合高程字段, 在等高线名称中输入创建等高线的名称, 设置等高线的间距和光滑系数, 单击“生成”按钮, 系统将生成等高线。
4.7 钻孔空间数据生成
钻孔空间数据生成模块提供通过钻孔属性数据直接在平面坐标上绘制出钻孔点的功能。选择菜单“钻孔管理”中的“钻孔空间数据生成”选项, 弹出“钻孔属性数据生成空间数据”对话框 (图7) , 在“源数据集”中选中所要生成的钻孔属性表, 设置X坐标字段和Y坐标字段, 在“目标数据集”中输入生成的钻孔空间点数据集名称, 单击“生成”按钮, 系统将生成钻孔点空间数据。
5 结论
本文基于地理信息系统思想提出了钻孔数据管理系统的设计方法, 并在地理信息系统二次开发组件SuperMap Objects上进行开发实现, 完成了兴安煤业糯东煤矿钻孔数据的管理, 并根据11901工作面钻孔数据, 完成11901工作面17煤层底板等高线绘制。该软件实现了实际钻孔资料的输入与成图, 提高了工作效率及工作质量, 为煤矿生产数据管理信息化提供了技术支持。
参考文献
[1]王佰顺, 王广湖.论煤矿管理信息系统的建设与开发[J].中国煤炭, 2000, 26 (11) :21-22.
[2]文广超, 邓寅生, 余永强, 等.煤矿信息管理系统的设计与实现[J].矿业研究与开发, 2008, 28 (3) :50-52.
[3]李绍俊.新一代海量空间数据库引擎——SuperMap SDX+5[J].地理信息世界, 2005 (2) :3-4.
[4]高斌, 吴向阳, 王慧青, 等.基于SuperMap Objects的等高线自动绘制方法的研究[J].地矿测绘, 20095, 25 (3) :14-16.
设计钻孔 篇10
1.1问题的提出
早期的机床夹具, 如车床的鸡心夹头和卡盘、刨床的虎钳, 是和机床同时诞生和发展起来的。由于他们与机床配套供应用户, 一般也称为机床附件, 是通用机床夹具的鼻祖。现代的专用夹具是伴随着大批量生产的发展而发展出现的, 特别是和汽车工业的发展密切相关。专用夹具的使用, 一方面缩短了工序时间, 降低了加工成本;另一方面, 夹具本身的设计制造工时、材料消耗等又增加了工件的成本。因此, 在何种生产条件下使用哪种类型的夹具才是经济合理的, 即夹具的经济性, 一直都是夹具结构发展和设计的主要问题。
而锁具的加工, 多是从事大批量生产的企业。他们多数采用专用夹具, 但是很难适应实际生产的多变性。同时, 要应用到数控机床和加工中心, 就对被固定加工件的夹具的使用性能和结构提出了新的要求, 特别是以钻孔加工的定位柔性夹具。以数控机床为基础建立的现代柔性制造单元和柔性制造系统, 均需要一种组装时间短、灵活机动的夹具系统。同时, 夹具系统也已经具备从专用夹具发展到组合夹具的生产趋势。
1.2设计实现
数控机床钻孔加工用快速夹具, 主要解决了现有的条形工件钻孔时固定不牢的问题。其技术特征在于:本体置于作业台上, 包括夹具本体及作业台;所述本体上设有横向切槽和纵向切槽;所述纵向切槽比横向切槽深, 正面呈“凹”型, 俯视呈“田”型;所述本体中心处设有孔, 孔两侧设有弧形通槽Ⅰ, 通槽Ⅰ下方设有矩形通槽Ⅱ;所述通槽Ⅰ与通槽Ⅱ连通, 所述通槽Ⅰ上方设有加工孔;本体还设有附加装置, 附加装置包括辅助连接件、连接柱及气缸;所述连接柱置于作业台上, 连接柱与气缸连接, 连接件与连接柱通过销连接;所述连接件与本体的横向切槽配合。本体四角设有螺钉孔, 穿过螺钉孔通过螺钉固定于作业台上。
1.3结构具体实现方式
下面结合附图对本设计作进一步说明:
如图1、图2所示, 夹具包括夹具本体1及作业台2。本体1置于作业台2上, 本体1上设有横向切槽12和纵向切槽13, 纵向切槽13比横向切槽12深, 正面呈“凹”型, 俯视呈“田”型;本体1中心处设有孔3, 孔3的位置选择由待加工工件所需钻孔位置和距离确定;孔3两侧设有弧形通槽Ⅰ4, 通槽Ⅰ4下方设有矩形通槽Ⅱ5, 通槽便于放置待加工工件及清理钻孔遗留的切屑;通槽Ⅰ4与通槽Ⅱ5连通, 待加工工件置于通槽Ⅰ4内;通槽Ⅰ4上方设有加工孔6, 刀具通过加工孔6对待加工工件进行钻孔或铣槽作业;切削的废料落入通槽Ⅱ5内;作业台2上设有冷却装置, 冷却装置内置冷却液, 对工件加工部位进行冷却;本体1还设有附加装置7, 附加装置7包括辅助连接件8、连接柱9及气缸10;连接柱9置于作业台2上, 连接柱9与气缸10连接;所述连接件8与本体1的横向切槽12配合;连接件8中部和连接柱9顶部分别设有连接孔;连接件8与连接柱9由连接孔通过销11连接;待加工工件放入通槽Ⅰ4内连接件8置于横向切槽12内, 压住待加工工件;通过销11把连接件8与连接柱9连接起来;启动作业台2下部的气缸10, 气缸10向下用力, 通过连接柱9固定连接件8牢牢压住大加工工件, 启动钻孔刀具;穿过加工孔6对待加工工件进行作业。实践证明, 该实用新型固定牢固、快速、准确, 加工方便。
本体1四角设有螺钉孔21, 并穿过螺钉孔21通过螺钉固定于作业台2上, 四角固定稳定牢固。该数控车床钻孔加工用夹具适用于条形工件钻孔时固定使用, 对工件固定牢固可靠, 操作方便, 能稳定地保证工件的加工精度, 减少辅助工时, 提高劳动生产率。
2总结
本数控机床钻孔加工用快速夹具的设计, 主要从功能结构上实现了条状零部件加工过程中的加紧和定位, 并且能够使夹具与工件的定位基准相接处, 用于确定工件在夹具中的正确位置, 从而保证加工时工件相对于刀具和机床加工运动间的相对位置。
摘要：本文主要介绍数控机床钻孔加工用快速夹具的设计与实现, 主要解决了现有的条形工件钻孔时固定不牢的问题。该数控车床钻孔加工用夹具适用于条形工件钻孔时固定使用, 对工件固定牢固可靠, 操作方便, 能稳定保证工件的加工精度, 减少辅助工时, 提高劳动生产率。
关键词：数控机床,钻孔,夹具,工件
参考文献
[1]韩震宇, 计正寅.计算机辅助夹具设计CAD系统的思考[J].工业设计, 2015, (7) :157-159.
浅谈如何保证钻孔精度 篇11
【关键词】钻孔；精度；划线；打样冲眼
各种零件上的孔加工，除去一部分由车、镗、铣等机床完成外，很大一部分是由钳工利用各种钻床和钻孔工具完成的。钳工加工孔的方法一般是指钻孔、扩孔和铰孔。其中钻孔加工是机械设备生产常用的方法，钻孔的精度直接影响机械设备的质量，所以保证钻孔精度是每一位钳工必须重视的技术指标。掌握钻孔要领对钻孔的加工质量关系密切，做好刃磨钻头、划线、找正中心、起钻、钻孔、扩孔、铰孔是保证钻孔精度的重要工艺手段。
1.钻孔操作
1.1切削用量的选择
钻孔切削用量是指钻头的切削速度、进给量和切削深度的总称。切削用量愈大，单位时间内切除金属愈多，生产效率愈高。由于切削用量受到钻床功率、钻头强度、钻头耐用度、工件精度等许多因素的限制不能任意提高。因此，合理选择切削用量就显得十分重要。它将直接关系到钻孔生产率、钻孔质量和钻头的寿命。通过分析可知：切削速度和进给量对钻孔生产率的影响是相同的；切削速度对钻头耐用度的影响比进给量大；进给量对钻孔粗糙度的影响比切削速度大。综上所述可知，钻孔时选择切削用量的基本原则是：在允许范围内，尽量先选较大的进给量，当进给量受到孔表面粗糙度和钻头刚度的限制时，再考虑较大的切削速度。在钻孔实践中人们已积累了大量的有关选择切削用量的经验，并经过科学总结制成了切削用量表，在钻孔时可参考使用。
1.2操作方法
操作方法的正确与否，将直接影响钻孔的质量和操作安全。按划线位置钻孔：工件上的孔径圆和检查圆均需打上样冲眼作为加工界线，中心眼应打大一些。钻孔时先用钻头在孔的中心锪一小窝（占孔径的1/4左右），检查小窝与所划圆是否同心。如稍偏离，可用样冲将中心冲大矫正或移动工件矫正；若偏离较多，可用窄錾在偏斜相反方向凿几条槽再钻，便可逐渐将偏斜部分矫正过来。
1）钻通孔。在孔将被钻透时，进给量要减小，可将自动进给变为手动进给，以避免钻头在钻穿的瞬间抖动，出现“啃刀”现象，影响加工质量，损坏钻头，甚至发生事故。
2）钻盲孔。钻盲孔时，要注意掌握钻孔深度，以免将孔钻深出现质量事故。控制钻孔深度的方法有：调整好钻床深度标尺挡块、安置控制长度量具或用粉笔作标记。
3）钻深孔。当孔深超过孔径3倍时，即为深孔。钻深孔时要经常退出钻头及时排屑和冷却，否则容易造成切屑堵塞或使钻头切削部分过热导致磨损甚至折断，影响孔的加工质量。
4）钻大孔。直径（D）超过30mm的孔应分两次钻，即第一次用0.5D～0.7D的钻头先钻，然后再用所需直径的钻头将孔扩大到所要求的直径。分两次钻削，既有利于钻头的使用（负荷分担），也有利于提高钻孔质量。
5）钻削时的冷却润滑。钻削钢件时，为降低粗糙度一般使用机油作切削液，但为提高生产效率则要更多地使用乳化液；钻削铝件时，多用乳化液、煤油；钻削铸铁件则用煤油。
2.保证钻孔精度的措施
2.1准确划线
钻孔前，首先应熟悉图样要求，加工好工件的基准；一般基准的平面度≤0.04mm，相邻基准的垂直度≤0.04mm。按钻孔的位置尺寸要求，使用高度尺划出孔位置的十字中心线，要求线条清晰准确；线条越细，精度越高。由于划线的线条总有一定的宽度，而且划线的一般精度可达到0.25～0.5mm，所以划完线以后要使用游标卡尺或钢板尺进行检验；若对于划线后检验做的不够，经常拿着划错线的工件进行钻孔，根本保证不了孔的位置精度。因此，要养成划完线后进行检验的好习惯。
2.2划检验方格或检验圆
划完线并检验合格后，还应划出以孔中心线为对称中心的检验方格或检验圆，作为试钻孔时的检查线，以便钻孔时检查和借正钻孔位置，一般可以划出几个大小不一的检验方格或检验圆，小检验方格或检验圆略大于钻头横刃，大的检验方格或检验圆略大于钻头直径。
2.3打样冲眼
打样冲眼必须认真仔细。打样冲眼技巧：将样冲倾斜着样冲尖放在十字中心线上的一侧向另一侧缓慢移动，移动时，当感觉到某一点有阻塞的感觉时，停止移动直立样冲，就会发现这一点就是十字中心线的中心；此时在这一点打出的样冲眼就是十字中心线的中心，也可以多试几次，你就会发现样冲总会在十字中心线的中心处有阻塞的感觉。
2.4装夹
擦拭干净机床台面、夹具表表面、工件基准面，将工件夹紧，要求装夹平整、牢靠，便于观察和测量。应注意工件的装夹方式，以防工件因装夹而变形。
2.5试钻
钻孔前必须先试钻：使钻头横刃对准孔中心样冲眼钻出一浅坑，然后目测该浅坑位置是否正确，并要不断纠偏，使浅坑与检验圆同轴。如果偏离较小，可在起钻的同时用力将工件向偏离的反方向推移，达到逐步校正。如果偏离过多，可以在偏离的反方向打几个样冲眼或用錾子錾出几条槽，这样做的目的是减少该部位切削阻力，从而在切削过程中使钻头产生偏离，调整钻头中心和孔中心的位置。试钻切去錾出的槽，再加深浅坑，直至浅坑和检验方格或检验圆重合后，达到修正的目的再将孔钻出。
2.6钻孔
钳工钻孔一般以手动进给操作为主，当试钻达到钻孔位置精度要求后，即可进行钻孔。手工铰孔时，两手用力要均匀、平稳，不得有侧向压力，避免孔口成喇叭形可将孔径扩大。铰刀退出时，不能反转，防止刃口磨损及切屑嵌入刀具与孔壁之间，而将孔壁划伤。
参考文献
[1]于文强 张丽萍 机械制造基础[M] 北京：清华大学出版社 2010年07月
[2]邹积德 机械制造基础[M] 北京：化学工业出版社2012年02月
[3]崔明铎 机械制造基础[M] 北京：清华大学出版社 2008年07月
[4]彭乃韶 浅谈如何保证钻孔精度[J] 职业技术 2006年第16期
作者简介：
孟宪伟（1959-），男，大专学历，黑龙江省东京城林业机械厂技师，研究方向：机械装配与维修。
设计钻孔 篇12
关键词：钻孔灌注桩,基坑支护,遗传算法,优化设计
深基坑支护结构随着城市化建设大量出现,同时支护选型和设计极为保守造成浪费,如何选取合理设计基坑同时保障基坑及周围环境安全前提下使工程造价最低是工程设计最关心的问题,所以深基坑支护结构优化设计具有显著技术经济意义。
深基坑支护优化设计是个复杂的问题,涉及到的设计参数比较多目标函数与设计参数之间的关系是复杂的非线性关系,神经网络遗传算法是具备智能性、全局优化性和内在学习性等特点一种优化计算方法,可解决深基坑支护优化设计的非线性关系。
1 遗传算法基本原理
遗传算法采用编码的技术,效仿了生物物种由低级到高级的进化过程,从初始种群开始,采取“优胜劣汰,适者生存”的自然法则对个体进行选择、交配、变异,进而产生新一代种群,重复逐代演变进化,直到产生出满足条件要求的个体为止,它是基于种群的智能优化法的一种。
遗传算法具有智能性、全局优化性和隐含并行性三个特点。遗传算法具有智能算法中的自适应、自组织和自学习等特点,由于交叉算子的作用,使得搜索方向集中在空间中期望值最高的部分,同时由于变异算子的作用,确保了群体的多样性,防止了搜索被引导到局部最优。遗传算法具有潜在的并行性,由于搜索过程是同时从多个点出发,使得这种多智能体的协作过程是异步并发进行的,同时搜索解空间内的多个区域,相互交流信息,这种分布式并行模式大大提高整个算法的快速反应能力和运行效率。除此之外,遗传算法还具有通用性、内在学习性、多解性、非定向性等特点。
遗传算法常用步骤如下:
(1)定义一个目标函数,函数值表示可行解的适应性。
(2)在一定的约束条件下,生成解的初始成员种群。
(3)群体中的每一条染色体被译码成适于评价的形式,并赋予它一个适应值。
(4)以优胜劣汰的机制,将适应值差的染色体淘汰掉,对幸存的染色体根据其适应值的好坏,按概率随机选择,进行复制,形成新的群体。
(5)按照一定概率随机选择染色体进行杂交和变异的操作。
(6)对子代群体重复步骤(3)-(5)的操作,进行新一轮遗传进化过程,各代种群的优良基因成分逐渐累积,种群的平均适应值和最优个体的适应值不断上升,直到迭代收敛(适应值趋稳定),即找到了最优解或准最优解。
2 数学模型的建立
以本文工程实例采用的三层钢支撑的钻孔灌注桩基坑支护结构形式为例进行数学模型建立。
2.1 优化参数的选取
根据优化参数的选取原则,将钻孔灌注桩支护结构中的支撑位置m,桩径D,桩间距S,嵌固深度hd作为优化参数变量,而将混凝土强度等级,钢筋等级,直径,配筋方式,土层计算参数等变量均作为设计参量预先固定下来,则变量空间为:X=[hdD,m1,M2,M3,S]T
其中:h为基坑的开挖深度;hs为钢支撑竖向的最小间距,一般为3.5～5m;为最后一道支撑与基坑底的最小间距;S指的是两个桩之间的中心距。将所求解空间X=[hd,D,m1,m2,m3,S]确定每个变量的精度后,利用二进制编码对所求变量的解空间进行转换,形成初始种群。
2.2 约束条件处理
约束条件采用gi(x)≤0,用构造罚函数的方法处理约束条件:
若gi(x)>0,Ci(x)=gi(x);若gi(x)≤0,则Ci(x)=0;而,定义为违反系数,则上述约束问题转换成为了无约束问题,即:
式中:Φ(X)称为惩罚后的目标函数,F(X)为原目标函数,参数θ为惩罚因子,根据对所求解可行性的要求严格程度而定。
2.3 适应度函数的确定
选取单位宽度的桩材料造价作为目标函数,即:。式中:h为基坑开挖的深度,hd为桩的嵌固深度,D为桩径,S为桩间距。
选取适应度函数为:
式中:c为系数常量,用以调整适应值的区间,通常取值为100～1000,显然fitness(X)的值越大,该母体越优。
2.4 收敛判别
选择下式作为收敛判别准则:(ε是一个充分小正数),如果满足了收敛判别,则输出结果,否则重复计算。
优化程序的实现是基于MATLAB语言,首先编写遗传算法的运算函数,其中包括了编码、适应度评判、选择、交叉、变异、解码等运算,函数调用了先前编制好的围护结构内力和变形计算的函数,为了便于了变量的输入输出,利用生成界面的GUI函数,编写了参量输入界面、优化运行和结构计算界面。
3 工程概况
浙江杭州市区某车站基坑工程,基坑平均深度为14.6m,按照建筑基坑支护,本车站基坑支护工程安全等级为一级。综合本站周边环境、地质条件和工程造价等,基坑主体围护结构采用钻孔灌注桩,钻孔桩选用循环钻施工。本区间地下水埋深为1.3～2.8m,主要为上层滞水,地下水位不连续,水文地质条件较简单。
3.1 计算参数选取
基坑主体围护结构采用钻孔灌注桩,桩径1200m,采用C30混凝土。围护结构的水平受力体系采用钢管内支撑方案,设三道内支撑,采用Φ600,t=16的钢管支撑,钢管材料采用Q235钢,结构设计时应根据结构类型,按结构整体和单个构件可能出现的最不利情况进行组合,依相应的规范要求进行计算,并考虑施工过程中荷载变化情况分阶段计算。各土、岩层物理力学指标见表1。
3.2 优化结果与分析
通过程序自动计算,优化结果表明,围护桩的嵌固深度和桩间距的对改变,对设计结果具有较为大的影响,在桩径不变的情况下,嵌固深度的变小和桩间距的增大,都会使得围护结构的上部水平位移和弯矩有所增大,但通过改变支撑的位置和支撑的预加轴力,可以保证围护结构的位移满足规范要求的允许值,优化结果显示:墙体的最大弯矩比原设计增加了1 4.4%,墙体的最大剪力增加了19.2%,但都在设计允许值之内。而造价比原设计降低了17.4%,因此优化结果是比较理想的。根据优化后的支护结构参数计算所得围护结构变形和受力优化结果对比见表2:
4 结语