CN103321645A - 盾构的前盾盾体及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种盾构的前盾盾体及其加工方法，所述前盾盾体包括：天片构件和地片构件，内壁为平直面；第一左右片构件和第二左右片构件，分别拼接在所述天片构件两侧；第三左右片构件和第四左右片构件，分别拼接在所述地片构件两侧，第一左右片构件与第三左右片构件拼接，第二左右片构件与第四左右片构件拼接；其中，所述第一左右片构件、第二左右片构件、第三左右片构件和第四左右片构件的内壁为圆柱面，端部具有环形法兰的螺栓孔；天片构件和第一左右构件、第二左右构件之间，以及地片构件和第三左右构件、第四左右构件之间焊接有圆弧过渡结构，所述圆弧过渡结构的内壁为圆柱面。本发明能够实现A环的高质量机加工。

Description

盾构的前盾盾体及其加工方法

技术领域

本发明涉及一种盾构的前盾盾体及其加工方法。

背景技术

盾构的前盾（也叫A环）与刀盘及中盾（也叫B环）相联接，A环的内部装有刀盘旋转的驱动机构。有些刀盘要挖掘岩层，刀具磨损量较大，在工作过程中必须要换刀。换刀时，刀盘与驱动机构必须在A环内部向挖掘的反方向滑移一段距离，确保新的刀具可以安装。

A环内部装配驱动机构的筒体呈腰形的筒体，筒体的精度要求很高，半径达4～5米，精度公差带为0.5mm。这种不规则的内筒体无法用普通的车削或镗削加工。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种盾构的前盾盾体及其加工方法，能够实现A环的高质量机加工。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种盾构的前盾盾体，包括：

天片构件和地片构件，所述天片构件和地片构件的内壁为平直面；

第一左右片构件和第二左右片构件，分别拼接在所述天片构件两侧；

第三左右片构件和第四左右片构件，分别拼接在所述地片构件两侧，所述第一左右片构件与所述第三左右片构件拼接，所述第二左右片构件与所述第四左右片构件拼接；

其中，所述第一左右片构件、第二左右片构件、第三左右片构件和第四左右片构件的内壁为圆柱面，所述天片构件、地片构件、第一左右片构件、第二左右片构件、第三左右片构件和第四左右片构件的端部具有环形法兰的螺栓孔；

所述天片构件和第一左右构件、第二左右构件之间，以及所述地片构件和第三左右构件、第四左右构件之间焊接有圆弧过渡结构，所述圆弧过渡结构的内壁为圆柱面。

本发明还提供了一种前盾盾体的加工方法，包括：

将所述前盾盾体的天片构件、地片构件、第一左右片构件、第二左右片构件、第三左右片构件和第四左右片构件拼装在一起，并绑扎固定；

对所述前盾盾体的环形法兰面进行加工；

将所述第一左右片构件、第二左右片构件、第三左右片构件和第四左右片构件的内壁加工为圆弧面；

拆下所述天片构件和地片构件，将所述天片构件和地片构件的内壁加工为平直面后，将所述天片构件和地片构件装回；

加工所述圆弧过渡结构，将其安装焊接在天片构件和第一左右构件、第二左右构件之间，以及所述地片构件和第三左右构件、第四左右构件之间。

根据本发明的一个实施例，采用盾体机加工设备加工所述前盾盾体的环形法兰面以及第一左右片构件、第二左右片构件、第三左右片构件和第四左右片构件的内壁，所述盾体机加工设备包括：

转台；

固定在所述转台上的门架结构，所述门架结构包括相互垂直的横梁和立柱；

安装在所述横梁上的水平滑台；

安装在所述立柱上的垂直滑台；

其中，采用所述水平滑台上的铣刀盘加工所述前盾盾体的环形法兰面，采用所述垂直滑台上的铣刀盘加工所述第一左右片构件、第二左右片构件、第三左右片构件和第四左右片构件的内壁。

根据本发明的一个实施例，采用所述垂直滑台上的铣刀盘加工所述第一左右片构件、第二左右片构件、第三左右片构件和第四左右片构件的内壁包括：

采用所述垂直滑台上的第一铣刀盘对所述第一左右片构件、第二左右片构件、第三左右片构件和第四左右片构件的内壁进行粗加工，至加工余量为0.4~0.6mm；

将所述垂直滑台上的第一铣刀盘更换为第二铣刀盘，所述第二铣刀盘的直径小于所述第一铣刀盘的直径，采用所述第二铣刀盘。对所述第一左右片构件、第二左右片构件、第三左右片构件和第四左右片构件的内壁进行精加工。

根据本发明的一个实施例，在加工所述环形法兰面之后、加工所述圆弧面之前还包括：在所述环形法兰面上加工螺栓孔。

根据本发明的一个实施例，安装焊接所述圆弧过渡结构之后，还包括：根据所述环形法兰面上的螺栓孔的位置，在所述圆弧过渡结构上加工螺栓孔。

根据本发明的一个实施例，将所述前盾盾体的天片构件、地片构件、第一左右片构件、第二左右片构件、第三左右片构件和第四左右片构件拼装在一起之后，绑扎固定之前，还包括：将所述环形法兰面的水平误差调整到不超过8mm，且筒体的垂直度小于6mm。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明实施例的前盾盾体的加工方法中，整体机加工与分段机加工结合，整体划线与分段加工结合，并采用改造的盾体机加工设备加工圆弧内孔，能够高质量完成A环结构的机加工。

附图说明

图1是本发明实施例的盾构的前盾盾体的分解结构图；

图2是本发明实施例的前盾盾体的加工方法的流程示意图；

图3是本发明实施例的盾构机加工设备的立体结构示意图；

图4是本发明实施例的盾构机加工设备的侧视图；

图5是本发明实施例的盾构机加工设备的俯视图；

图6至图13是本发明实施例的前盾盾体的加工方法中各步骤对应的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。

参考图1，本实施例的前盾盾体包括：天片构件11和地片构件12，二者的内壁为平直面；第一左右片构件13a和第二左右片构件13b，分别拼接在天片构件11两侧；第三左右片构件13c和第四左右片构件13d，分别拼接在地片构件12两侧，第一左右片构件13a与第三左右片构件13c拼接，第二左右片构件13b与第四右片构件13d拼接。其中，第一左右片构件13a、第二左右片构件13b、第三左右片构件13c和第四左右片构件13d的内壁为圆柱面，天片构件11、地片构件12、第一左右片构件13a、第二左右片构件13b、第三左右片构件13c和第四左右片构件13d的端部具有环形法兰14的螺栓孔。

天片构件11和第一左右构件13a、第二左右构件13b之间，以及地片构件12和第三左右构件13c、第四左右构件13d之间焊接有圆弧过渡结构15，该圆弧过渡结构15的内壁为圆柱面，实现了天片构件11、地片构件12的内壁平直面与第一左右片构件13a、第二左右片构件13b、第三左右片构件13c和第四左右片构件13d的内壁圆柱面之间的过渡。

作为一个非限制性的例子，该前盾盾体为圆筒状箱体结构，外径约为14.93米，总重约为510吨。其中，内筒体由高度为2760mm、半径R4677mm（+0.3～+0.8）的平直面组成，平直面与圆弧面通过圆弧过渡结构15的圆弧内壁过渡；在A环的端部有与B环链接的环形法兰14，其水平度要求小于0.5mm，上面分布126个螺栓孔。本实施例中，此内筒体和环形法兰需要全部机加工。

参考图2，本实施例的前盾盾体的加工方法包括：

步骤S21，将所述前盾盾体的天片构件、地片构件、第一左右片构件、第二左右片构件、第三左右片构件和第四左右片构件拼装在一起，并绑扎固定；

步骤S22，对所述前盾盾体的环形法兰面进行加工；

步骤S23，将所述第一左右片构件、第二左右片构件、第三左右片构件和第四左右片构件的内壁加工为圆弧面；

步骤S24，拆下所述天片构件和地片构件，将所述天片构件和地片构件的内壁加工为平直面后，将所述天片构件和地片构件装回；

步骤S25，加工所述圆弧过渡结构，将其安装焊接在天片构件和第一左右构件、第二左右构件之间，以及所述地片构件和第三左右构件、第四左右构件之间。

本实施例中，采用盾体机加工设备对A环的环形法兰面以及筒体内壁进行加工，该盾体机加工设备的结构参考图3至图5，包括：转台31；固定在转台31上的门架结构32，该门架结构32包括相互垂直的横梁和立柱；安装在横梁上的水平滑台33；安装在立柱上的垂直滑台34。其中，水平滑台33和垂直滑台34上可以根据需要安装适当的刀具。在本实施例中，采用垂直滑台34上的铣刀盘加工第一左右片构件、第二左右片构件、第三左右片构件和第四左右片构件的内壁，将其加工成圆柱面；采用水平滑台33上的铣刀盘加工前盾盾体的环形法兰面。

下面结合图6至图13对本实施例的加工方法进行详细说明。

参考图6，首先将前盾盾体的天片构件、地片构件、第一左右片构件、第二左右片构件、第三左右片构件和第四左右片构件拼装在一起，并调整前盾盾体圆心与盾体机加工设备旋转中心的同心度，保证加工余量均匀，避免加工过量导致零件板厚减薄。调整前盾盾体的环形法兰面的水平度，将环形法兰面的水平误差调整到不超过8mm，且筒体的垂直度小于6mm，将前盾盾体绑扎固定。在调节前盾盾体的水平度和垂直度时，可以利用水平校验线61、垂直校验线62、中心线63进行调节定位。

参考图7，，将盾体机加工设备的水平滑台33上的铣刀盘安装定位，对A环的环形法兰14进行加工，例如，本实施例中采用的是Φ200的铣刀盘。

之后，用激光数控切割成形的钻模对环形法兰14进行配划线，按划线尺寸用吸铁钻加工环法兰14上的螺栓孔。

参考图8，利用盾体机加工设备的垂直滑台34上的铣刀盘加工内筒体的圆弧面，即加工第一左右片构件、第二左右片构件、第三左右片构件、第四左右片构件的内壁，将其加工成圆柱面。

作为一个优选的实施例，首先采用垂直滑台34上安装的第一铣刀盘对筒体内壁进行粗加工，加工时两个圆弧面对称加工，且边加工边测量筒体上下口直径差。待余量剩余0.4~0.6mm时，将第一铣刀盘更换为直径更小的第二铣刀盘对筒体的内壁圆弧面进行精加工。

参考图9，依次拆除天片构件11和地片构件12，将天片构件11和地片构件12的垂直度和平行度等调整到最佳状态，用数控镗铣床加工内壁的平面以及二边装配圆弧过渡结构的凹槽。天片构件11和地片构件12加工后再次将A环整体拼装，且以加工好的环形法兰作为基准将结构件调整水平，如图10所示。

之后参考图11，安装在天片构件两侧的圆弧过渡结构152的内壁具有圆弧过渡面152a，背部具有法兰152b；安装在地片构件两侧的圆弧过渡结构151的内壁具有圆弧过渡面151a，背部具有法兰151b。圆弧过渡结构制作完成后，将圆弧面的余量按设计图纸要求全部加工去除，背面的法兰面仅机加工刮白。

之后参考图12，将圆弧过渡结构151和152安装到A环上，并调整到最佳位置，根据A环上的环形法兰的螺栓孔配钻过渡件上的螺栓孔，并测量过渡件与A环的错边量，根据此数据对圆弧过渡结构151、152法兰的余量进行加工。圆弧过渡结构151、152加工完成后安装到A环上，并按图纸要求进行焊接。焊接后形成的结构参考图13。

在天片构件、地片构件以及圆弧过渡结构安装之后，对A环结构的相关机加工尺寸进行复测。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (7)

1.一种盾构的前盾盾体，其特征在于，包括：

天片构件和地片构件，所述天片构件和地片构件的内壁为平直面；

第一左右片构件和第二左右片构件，分别拼接在所述天片构件两侧；

第三左右片构件和第四左右片构件，分别拼接在所述地片构件两侧，所述第一左右片构件与所述第三左右片构件拼接，所述第二左右片构件与所述第四左右片构件拼接；

其中，所述第一左右片构件、第二左右片构件、第三左右片构件和第四左右片构件的内壁为圆柱面，所述天片构件、地片构件、第一左右片构件、第二左右片构件、第三左右片构件和第四左右片构件的端部具有环形法兰的螺栓孔；

所述天片构件和第一左右构件、第二左右构件之间，以及所述地片构件和第三左右构件、第四左右构件之间焊接有圆弧过渡结构，所述圆弧过渡结构的内壁为圆柱面。

2.一种权利要求1所述的前盾盾体的加工方法，其特征在于，包括：

将所述前盾盾体的天片构件、地片构件、第一左右片构件、第二左右片构件、第三左右片构件和第四左右片构件拼装在一起，并绑扎固定；

对所述前盾盾体的环形法兰面进行加工；

将所述第一左右片构件、第二左右片构件、第三左右片构件和第四左右片构件的内壁加工为圆弧面；

拆下所述天片构件和地片构件，将所述天片构件和地片构件的内壁加工为平直面后，将所述天片构件和地片构件装回；

加工所述圆弧过渡结构，将其安装焊接在天片构件和第一左右构件、第二左右构件之间，以及所述地片构件和第三左右构件、第四左右构件之间。

3.根据权利要求2所述的前盾盾体的加工方法，其特征在于，采用盾体机加工设备加工所述前盾盾体的环形法兰面以及第一左右片构件、第二左右片构件、第三左右片构件和第四左右片构件的内壁，所述盾体机加工设备包括：

转台；

固定在所述转台上的门架结构，所述门架结构包括相互垂直的横梁和立柱；

安装在所述横梁上的水平滑台；

安装在所述立柱上的垂直滑台；

其中，采用所述水平滑台上的铣刀盘加工所述前盾盾体的环形法兰面，采用所述垂直滑台上的铣刀盘加工所述第一左右片构件、第二左右片构件、第三左右片构件和第四左右片构件的内壁。

4.根据权利要求3所述的前盾盾体的加工方法，其特征在于，采用所述垂直滑台上的铣刀盘加工所述第一左右片构件、第二左右片构件、第三左右片构件和第四左右片构件的内壁包括：

采用所述垂直滑台上的第一铣刀盘对所述第一左右片构件、第二左右片构件、第三左右片构件和第四左右片构件的内壁进行粗加工，至加工余量为0.4~0.6mm；

将所述垂直滑台上的第一铣刀盘更换为第二铣刀盘，所述第二铣刀盘的直径小于所述第一铣刀盘的直径，采用所述第二铣刀盘。对所述第一左右片构件、第二左右片构件、第三左右片构件和第四左右片构件的内壁进行精加工。

5.根据权利要求2所述的前盾盾体的加工方法，其特征在于，在加工所述环形法兰面之后、加工所述圆弧面之前还包括：在所述环形法兰面上加工螺栓孔。

6.根据权利要求5所述的前盾盾体的加工方法，其特征在于，安装焊接所述圆弧过渡结构之后，还包括：根据所述环形法兰面上的螺栓孔的位置，在所述圆弧过渡结构上加工螺栓孔。

7.根据权利要求2所述的前盾盾体的加工方法，其特征在于，将所述前盾盾体的天片构件、地片构件、第一左右片构件、第二左右片构件、第三左右片构件和第四左右片构件拼装在一起之后，绑扎固定之前，还包括：将所述环形法兰面的水平误差调整到不超过8mm，且筒体的垂直度小于6mm。

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