In realtà non è così semplice come una regola empirica - ci sono molti fattori in ogni applicazione. Presumo che l'applicazione del bullone sia una situazione abbastanza tradizionale in cui si sta imbullonando un pezzo di materiale su un altro (un piano di taglio) non un sandwich più complesso (tamponi di isolamento, piastre di transizione, ecc.)
Nella maggior parte delle connessioni bullonate, i bulloni hanno lo scopo di fornire una forza di serraggio normale alle superfici di faying per consentire a una grande forza di attrito di svilupparsi tra i due materiali da imbullonare. Come tale, mentre controlliamo quasi sempre che i bulloni possano trattenere il carico a taglio, per la progettazione della connessione per le prestazioni, l'azione di bloccaggio è una considerazione maggiore. Se le tue superfici di faying sono molto piatte e pulite e i tuoi due materiali sono molto rigidi, puoi immaginare che un singolo bullone grande sarebbe sufficiente per qualsiasi problema poiché la forza di serraggio applicherebbe un attrito uguale su tutta la superficie di faying. Un problema con l'uso di un singolo bullone è che se il giunto scivola, potrebbe scivolare in una direzione che allenta il dado contro il bullone, causando un guasto catastrofico.
In realtà, di solito le nostre due superfici sono in qualche modo flessibili, sporche e non piatte. Per questo motivo, un bullone applica con successo solo una forza di serraggio per una piccola area intorno a se stesso, quindi i giunti che resistono a un momento (come la maggior parte dei supporti motore) non saranno molto efficaci con un singolo bullone. Invece, l'aggiunta di più bulloni, più distanti tra loro, crea "coppie di momenti" in cui, a causa della distanza tra ciascun bullone, la resistenza allo scivolamento effettiva richiesta per ciascun bullone è inferiore. In generale, per connessioni che resistono per un momento, si desidera massimizzare la dimensione complessiva del modello di bullone entro limiti ragionevoli.
Ci sono, ovviamente, molti altri fattori. Come suggerisci, poiché la tolleranza assoluta è maggiore su bulloni più grandi, in genere richiedono più fori sciatti, il che significa che non forniranno intrinsecamente un allineamento buono come bulloni più piccoli. Tuttavia, se si allineano i componenti in modo indipendente (misurando o con una maschera) e si serrano i bulloni, è comunque possibile mantenere il componente nel posto giusto. Al contrario, poiché i fori per i bulloni più piccoli sono generalmente meno sovradimensionati, l'allineamento di un modello di molti piccoli bulloni richiede una lavorazione molto più precisa delle parti rispetto all'allineamento di un paio di bulloni più grandi. Ciò è dovuto principalmente al fattore di sovradimensionamento più piccolo, ma è aggravato dal fatto che più fori hai,
Per quanto riguarda i costi, per parti di dimensioni modeste i costi di lavorazione delle parti quasi certamente costano di più rispetto al costo degli stessi elementi di fissaggio, quindi alcuni bulloni più grandi sarebbero un'opzione migliore - bulloni leggermente più costosi, ma meno fori da praticare. La dimensione di un foro da praticare ha un impatto molto minore sui costi rispetto al tempo necessario per individuare un nuovo foro, soprattutto se abbastanza profondo da richiedere più passaggi (come un trapano avvitatore o un trapano centrale) e quindi un cambio di utensile. Inoltre, a seconda della scala, dei materiali e dello spessore, a volte i fori più piccoli sono in realtà più costosi in quanto devono essere eseguiti in modo meno aggressivo per evitare la rottura dell'utensile. Due grandi eccezioni a questa affermazione sarebbero se i tuoi pezzi fossero prodotti in serie mediante fusione, stampaggio ad iniezione o un processo volumetrico simile, o se vengono tagliati da un processo di profilazione come il taglio a getto d'acqua o laser, in cui i pollici lineari sono il principale fattore di costo. Come hai sottolineato, il tempo per assemblare il dispositivo è principalmente governato dal numero di bulloni piuttosto che dalla loro dimensione - per una determinata lunghezza di filo - un bullone grande è in realtà più veloce da stringere. Quindi questo favorisce anche un numero minore di bulloni più grandi.
Per quanto riguarda una formula che governa la forza di serraggio, non è niente di troppo speciale. Una volta stabilita la pretensione su ciascun bullone installato, è sufficiente moltiplicarlo per il coefficiente di attrito statico per la combinazione della superficie di faying. La parte difficile è stabilire la pretesa che realizzerai in ogni bullone - ci sono formule che ti daranno tensione in funzione di coppia, angolo di attacco e materiali, ma sono noti per non essere molto precisi. Il modo migliore per trovare questo valore sarebbe attraverso la misurazione diretta dopo aver stretto i bulloni usando lo stesso metodo che userete in produzione (coppia, sensibilità, giro del dado, ecc.)