CN111805173B - 盾构边刮刀45°模锻毛坯的组合加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于盾构机边刮刀生产技术领域。一种盾构边刮刀45°模锻毛坯的组合加工工艺，取8件45°模锻毛坯，并对各工件划组圆基准线和两45°侧边加工线，加工工件45°两侧边；将8件工件侧面相对，以基准圆对正，呈环形摆放，拼点、焊接；镗铣加工工件的止口面和内孔；以单个工件的两45°侧边、已加工基准圆为基准，划每个工件的装配孔的定位线，并加工装配孔；配置第一工装板，并将第一工装板与各工件固定，加工外周轮廓结构；最后将8件工件拆分、打磨；配置分度工装板，将分度工装板固定于卧铣床的工作台上，工件逐个在分度工装板上固定，铣斜边。本申请相对于立式加工中心单件加工来说，更适合边刮刀大批量、低成本的生产需求。

Description

盾构边刮刀45°模锻毛坯的组合加工工艺

技术领域

本发明属于盾构机边刮刀生产技术领域，具体涉及一种盾构边刮刀45°模锻毛坯的组合加工工艺。

背景技术

目前国内盾构软土刀具制造厂家繁多，刀具的制造工艺大体相同，在激烈的市场竞争中，如何通过工艺优化的方式降低制造成本是各厂家面临的主要课题。就边刮刀而言，目前市场上采用45°模锻毛坯的制造工艺大多是单件在立式加工中心上进行，铣安装面→45°侧面→外圆轮廓→合金槽安装槽；合金槽底用铣刀渐退刀式编程槽底轮廓，百叶轮打磨槽底圆弧过渡。

现有技术中的加工方法，通过将45°模锻毛坯在VMC850立式加工中心上加工，每件需要9个小时，费工耗时，成本高、效率低，不符合大批量加工“多、快、好、省”的生产纲领；作为盾构刀具配件产品，没有充分分析边刮刀的使用、安装的要点，现行工艺加工精度高，一些部位加工精度有盈余；以上问题导致现有的加工工艺经济实用性差，在局部的加工精度上并无必要。

发明内容

本发明目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种盾构边刮刀45°模锻毛坯的组合加工工艺，在充分理解边刮刀安装方式、装配要求的前提下，根据45°锻坯的结构特点，以8件组合整圆的加工方式进行生产加工。本申请以整环车削为导向，工装固定多件工件，在普通机床上加工。以车代铣，斜度锥度达到设计要求，合金槽底车削圆弧过渡，加工质量效果已超越原始加工办法。

为实现上述目的，所采取的技术方案是：

一种盾构边刮刀45°模锻毛坯的组合加工工艺，具体包括以下步骤：

步骤一：取8件45°模锻毛坯作为待组合加工的工件，并对各工件划基准组圆线和两45°侧边加工线，加工各工件的两45°侧边；将8件工件平置于平台上，将8件工件的45°侧边依次相对设置，并在相邻两工件之间配置间隙控制板，以基准圆对正，呈环形摆放，并对位焊接固定；

步骤二：镗铣加工组合件止口面和内孔；

步骤三：以单个工件的两45°侧边为基准，划每个工件的装配孔的定位线，并加工装配孔；配置第一工装板，由螺栓穿过各工件的装配孔，将各工件固定于第一工装板上；

步骤四：以加工好的止口面为基准，完成组合后的工件的装夹，并加工组合后工件的外周轮廓、合金环槽；

步骤五：将8件工件拆分，并打磨各处毛刺和焊接余痕；

步骤六：配置分度工装板，分度工装板的工装板定位孔与工件定位孔呈夹角布置，将分度工装板固定于卧铣床的工作台上、工件在分度工装板上固定后，使得工件待铣削面正对主轴，铣斜边。

根据本发明盾构边刮刀45°模锻毛坯的组合加工工艺，优选地，在步骤一中，45°侧边的加工工艺为：在普通卧铣上依线校正，保证内外基准圆弦长，铣两45°侧边。

根据本发明盾构边刮刀45°模锻毛坯的组合加工工艺，优选地，在步骤一中，8件工件的组合工艺为：在各工件的其中一45°侧边上点焊间隙控制板；将工件厚度方向止口面朝下置于划线平台上，8件工件呈环形摆放，通过对称收缩工件相互之间的间隙，并调整整环内外圆锻造面的圆整度，至整环各处以中心为基准的加工量均匀位置，180°合口缝连线过中心基准点；划校圆线和校平线，在相邻两工件之间焊接贴板，在整环内外圆合口处进行点位焊接。

根据本发明盾构边刮刀45°模锻毛坯的组合加工工艺，优选地，在步骤二中，在落地镗床上，将弯板T型槽面正对主轴，组合后的工件整环止口面正对主轴，并贴紧弯板T型槽面，以线校正，装夹牢固；镗床主轴按圆线找中心，镗2* R范围面和R止口，镗内孔，完成止口面和内孔的加工。

根据本发明盾构边刮刀45°模锻毛坯的组合加工工艺，优选地，在步骤三中，按照单个工件的两45°侧边控制基准，划每个工件的装配孔的定位线；将组合后的工件整环止口面朝上，在钻床上先钻孔，翻转工件后进行刮平、扩孔、锪平。

根据本发明盾构边刮刀45°模锻毛坯的组合加工工艺，优选地，在步骤三中，配置第一工装板，将组合后的工件整环止口面朝下，与第一工装板贴合，配打第一工装板上的丝孔，通过螺栓和组合后的工件上的沉头孔将工件固定于第一工装板上。

根据本发明盾构边刮刀45°模锻毛坯的组合加工工艺，优选地，第一工装板为圆环工装板，圆环工装板的四周留有装夹缺口；在步骤四中，将组合后的工件的整环止口面朝向卧车四爪卡盘，卡爪通过圆环工装板四处装夹缺口内撑组合后的工件；以已加工面校平、校正，车厚度方向平面、外圆、大合金槽；工件翻转调头，通过卡爪装夹大合金槽，顶尖顶紧工件，车工件的外周锥面，并切合金安装槽。

根据本发明盾构边刮刀45°模锻毛坯的组合加工工艺，优选地，在步骤五中，用角磨机打磨的方式将工件拆开，打磨处理各处毛刺、焊接余痕。

根据本发明盾构边刮刀45°模锻毛坯的组合加工工艺，优选地，所述分度工装板的厚度渐变，所述分度工装板匹配垫设在所述工件的止口面下部；所述分度工装板上的工件定位孔和工装板定位孔呈5°布置，所述工件固定装配在分度工装板上后，使得待铣削的5°面的正对主轴。

根据本发明盾构边刮刀45°模锻毛坯的组合加工工艺，优选地，还包括检验工装，所述检验工装包括：

基体，所述机体的其中一侧为圆弧面，所述圆弧面下部的基体上设置有底板；以及

锥型槽，其开设在所述基体的圆弧面上，所述锥形槽底部设置有螺孔；

其中，所述圆弧面的半径为R，将工件放于检验工装上，检验工装是对两45°侧边和止口面的检验，检测是否满足设计要求和安装无干涉的要求。

采用上述技术方案，所取得的有益效果是：

本申请的工艺步骤设置合理，在充分理解边刮刀安装方式、装配要求的前提下，根据45°锻坯的结构特点，以8件组合整圆的加工方式进行生产加工。本申请以整环车削为导向，工装固定多件工件，在普通机床上加工。以车代铣，斜度锥度达到设计要求，合金槽底车削圆弧过渡，加工质量效果已超越原始加工办法。

本申请以间隙控制板控制间隙，整环在普通镗床镗止口、普车车外圆代替单件在加工中心上控制45°边至安装孔位的距离。

本申请的圆环工装板上4缺位的设计，为卡爪留有空间，避免加工多次装夹，且结构稳定性更好，能够使得8件工件组合后的加工精度得到保障。

本申请分度工装板的设计使工件双斜度面正对普通卧铣主轴，以此代替加工中心小吃刀高耗时的程序加工。

本申请相对于立式加工中心单件加工来说，更适合边刮刀大批量、低成本的生产需求。质量上满足边刮刀定位孔、45°斜边在刀盘安装的相关要求；8件拼圆加工提高了加工效率、以车代铣降低了加工成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下文中将对本发明实施例的附图进行简单介绍。其中，附图仅仅用于展示本发明的一些实施例，而非将本发明的全部实施例限制于此。

图1为根据本发明实施例的单块45°模锻毛坯的结构示意图。

图2为根据本发明实施例的单块45°模锻毛坯的45°侧边点焊间隙控制板的示意图。

图3为根据本发明实施例的8块45°模锻毛坯组合成环后其中一端面结构示意图。

图4为根据本发明实施例的8块45°模锻毛坯组合成环后另一端面的结构示意图。

图5为根据本发明实施例的组合成环后工件钻孔、翻转工件、刮平、扩孔、锪平的结构示意图。

图6为根据本发明实施例的组合成环后工件与圆环工装板的连接结构示意图之一。

图7为根据本发明实施例的组合成环后工件与圆环工装板的连接结构示意图之二。

图8为根据本发明实施例的组合成环后工件车外周轮廓结构后的结构示意图。

图9为根据本发明实施例的组合成环后工件车外周锥面和合金安装槽后的结构示意图。

图10为根据本发明实施例的拆分后的单个工件的结构示意图。

图11为根据本发明实施例的分度工装板的结构示意图。

图12为根据本发明实施例的分度工装板与工件的装配结构示意图。

图13为根据本发明实施例的检验工装的结构示意图。

图14为根据本发明实施例的检验工装与工件的装配结构示意图。

图15为图14的侧视结构示意图。

图16为根据本发明实施例的检验工装与工件装配后的立体结构示意图之一。

图17为根据本发明实施例的检验工装与工件装配后的立体结构示意图之二。

图中序号：

100为工件、101为止口面、102为内孔、103为装配孔、104为大合金槽、105为外周锥面、106为合金安装槽、107为斜边、108为45°侧边；

201为间隙控制板、202为贴板、203为点位焊接；

301为圆形工装板、302为装夹缺口、303为螺栓；

401为分度工装板、402为工件定位孔、403为工装板定位孔；

501为基体、502为锥形槽、503为螺孔、504为底板。

具体实施方式

下文中将结合本发明具体实施例的附图，对本发明实施例的示例方案进行清楚、完整地描述。除非另作定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

在本发明的描述中，需要理解的是，“第一”、“第二”的表述用来描述本发明的各个元件，并不表示任何顺序、数量或者重要性的限制，而只是用来将一个部件和另一个部件区分开。

应注意到，当一个元件与另一元件存在“连接”、“耦合”或者“相连”的表述时，可以意味着其直接连接、耦合或相连，但应当理解的是，二者之间可能存在中间元件；即涵盖了直接连接和间接连接的位置关系。

应当注意到，使用“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

应注意到，“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系的术语，仅用于表示相对位置关系，其是为了便于描述本发明，而不是所指装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作；当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应的改变。

本申请公开了一种盾构边刮刀45°模锻毛坯的组合加工工艺，具体包括以下步骤：

步骤一：取8件45°模锻毛坯作为待组合加工的工件，并对各工件划基准组圆线和两45°侧边加工线，加工各工件的两45°侧边；将8件工件呈环形摆放，并对位焊接固定，如图1-图3所示。

具体地，在该步骤中45°侧边的加工工艺为：在普通卧铣上依线校正，保证内外基准圆弦长，铣两45°侧边，如图1所示。8件工件的组合工艺为：在各工件的左侧的45°侧边上点焊间隙控制板，如图2所示；将工件厚度方向止口面朝下置于划线平台上，8件工件呈环形摆放，通过对称收缩工件相互之间的间隙，并调整整环内外圆锻造面的圆整度，至整环各处以中心为基准的加工量均匀位置，180°合口缝连线过中心基准点；划校圆线和校平线，在相邻两工件之间焊接贴板，在整环内外圆合口处进行点位焊接，如图3所示。

步骤二：加工组合后的工件的止口面和内孔，如图4所示；具体地，在落地镗床上，将弯板T型槽面正对主轴，组合后的工件整环止口面正对主轴，并贴紧弯板T型槽面，以线校正，装夹牢固；镗床主轴按圆线找中心，镗2* R范围面和R止口，镗内孔，完成止口面和内孔的加工。

步骤三：以单个工件的两45°侧边为基准，划每个工件的装配孔的定位线，并加工装配孔；配置第一工装板，并将第一工装板与各工件通过螺栓固定，如图5和图6所示。

具体地，按照单个工件的两45°侧边控制基准，划每个工件的装配孔的定位线；将组合后的工件整环止口面朝上，在钻床上先钻孔，翻转工件后进行刮平、扩孔、锪平；配置第一工装板，将组合后的工件整环止口面朝下，与第一工装板贴合，配打第一工装板上的丝孔，通过螺栓和组合后的工件上的沉头孔将工件固定于第一工装板上。

步骤四：以加工好的止口面为基准，完成组合后的工件的装夹，并加工组合后工件的外周轮廓结构，如图7-图9所示。

具体地，本实施例中的第一工装板为圆环工装板，圆环工装板的四周留有装夹缺口；将组合后的工件的整环止口面朝向卧车四爪卡盘，卡爪通过圆环工装板四处装夹缺口内撑组合后的工件；以已加工面校平、校正，车厚度方向平面、外圆、大合金槽；工件翻转调头，通过卡爪装夹大合金槽，顶尖顶紧工件，车工件的外周锥面，并切合金安装槽。

步骤五：将8件工件拆分，并打磨各处毛刺和焊接余痕；本实施例中采用角磨机打磨的方式将工件拆开，打磨处理各处毛刺、焊接余痕，如图10所示。勿用气割作业。

步骤六：配置分度工装板，将分度工装板固定与卧铣床的工作台上，工件逐个在分度工装板上固定，使得工件待铣削面正对主轴，铣斜边，如11和图12所示。

具体地，分度工装板的厚度渐变，所述分度工装板匹配垫设在所述工件的止口面下部；所述分度工装板上设置有工件定位孔和工装板定位孔，所述工件固定装配在分度工装板上后，使得待铣削面正对主轴。由于不同的边刮刀的斜边位置不同，分为左右两种，故分度工装板也分为左分度工装板和右分度工装板，左、右分度工装板均固定在卧铣床上，根据加工斜边的位置的不同，将工件固定在相应的分度工装板上；本申请是通过分度工装板上的工件定位孔和工装板定位孔的布置，调整斜边的角度，通过分度工装板的厚度，对工件待铣削面进行调平，从而保障加工质量和加工精度。

本申请还包括检验工装，所述检验工装包括基体和锥型槽，所述机体的其中一侧为圆弧面，所述圆弧面下部的基体上设置有底板；锥型槽开设在所述基体的圆弧面上，所述锥形槽底部设置有螺孔；所述圆弧面的半径为R，将工件放于检验工装上，检验工装是对两45°侧边和止口面的检验，检测是否满足设计要求和安装无干涉的要求，如图13-图17所示。

以下结合某一具体型号的边刮刀尺寸和加工精度要求，进行具体的工艺步骤的详细描述：

步骤一：根据45°模锻毛坯尺寸一致性高、偏差小的特点，单个划基准组圆线和两45°侧边加工线，在普通卧铣上依线校正，保证内外基准圆弦长，铣45°两侧边。

步骤二：在工件45°侧边点焊4mm间隙控制板，8件工件每件点焊一处，具体地，可以在各个工件的左侧焊接间隙控制板。将工件厚度方向止口面朝下置于划线平台上，八件工件一致成环形摆放，对称收缩相互间隙，及时调整/控制整环内外圆锻造面的圆整度，至整环各处以中心为基准的加工量均匀位置，180°合口缝连线过中心基准点。划校圆线和校平线。在组合后的工件上与止口面相对的斜面上拼点，点位让开φ40位置，焊接贴板。在整环内外圆合口处每处焊接一个点位。

步骤三：在落地镗床上，将弯板T型槽面正对主轴，止口面正对主轴，贴紧弯板T型槽面，以线校正，装夹牢固。镗床主轴按圆线找中心，镗2* R396范围面和R396止口，镗内孔，完成止口面和内孔的加工。

步骤四：按照单个工件的两45°侧边控制基准，划每块工件上的5-φ26装配孔的定位线；已加工内止口面朝上，在80钻床上钻孔、翻转工件、刮平、扩孔、锪平。将工件整环止口面朝下，与圆环工装板贴合，配打圆环工装板上的M24丝孔，36个M24的螺栓通过工件沉头孔将工件固定于工装板上。

步骤五：对位卧车四爪卡盘，将止口面朝向卡盘，卡爪通过圆环工装板四处装夹缺口，内撑2*R396，以已加工面校平、校正，车高度方面平面、外圆、大合金槽；工件调头，装夹大合金槽位，顶尖顶紧工件，车端面、5°外圆锥面和切3处合金安装槽。

步骤六：钳工用角磨机打磨的方式将工件拆开，切勿用气割。打磨处理各处毛刺、焊接余痕。

步骤七：分度工装板是通过厚度渐变、螺栓孔整体旋转的方式将工件铣削面正对主轴，即通过厚度渐变调整待铣削面的竖直方向的方位，通过工装定位孔和工件定位孔的整体旋转，调整待铣削面的周向方位。工装将做好的分度工装板固定与卧铣床的工作台上，工件逐个在分度工装板上固定，铣5°斜边。

步骤八：将工件放于检验工装上，检验工装是对45°安装两侧边、R396的检验，检测是否满足设计要求和安装无干涉的要求。

上文已详细描述了用于实现本发明的较佳实施例，但应理解，这些实施例的作用仅在于举例，而不在于以任何方式限制本发明的范围、适用或构造。本发明的保护范围由所附权利要求及其等同方式限定。所属领域的普通技术人员可以在本发明的教导下对前述各实施例作出诸多改变，这些改变均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种盾构边刮刀45°模锻毛坯的组合加工工艺，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤一：取8件45°模锻毛坯作为待组合加工的工件，并对各工件划基准组圆线和两45°侧边加工线，加工各工件的两45°侧边；将8件工件平置于平台上，将8件工件的45°侧边依次相对设置，并在相邻两工件之间配置间隙控制板，以基准组圆线对正，呈环形摆放，并对位焊接固定；

步骤二：镗铣加工组合后工件止口面和内孔；

步骤三：以单个工件的两45°侧边为基准，划每个工件的装配孔的定位线，并加工装配孔；配置第一工装板，由螺栓穿过各工件的装配孔，将各工件固定于第一工装板上；

步骤四：以加工好的止口面为基准，完成组合后的工件的装夹，并加工组合后工件的外周轮廓、合金环槽；

步骤五：将8件工件拆分，并打磨各处毛刺和焊接余痕；

步骤六：配置分度工装板，分度工装板的工装板定位孔与工件定位孔呈夹角布置，将分度工装板固定于卧铣床的工作台上、工件在分度工装板上固定后，使得工件待铣削面正对主轴，铣斜边。

2.根据权利要求1所述的盾构边刮刀45°模锻毛坯的组合加工工艺，其特征在于，在步骤一中，45°侧边的加工工艺为：在普通卧铣床上依线校正，保证内外基准圆弦长，铣两45°侧边。

3.根据权利要求1或2所述的盾构边刮刀45°模锻毛坯的组合加工工艺，其特征在于，在步骤一中，8件工件的组合工艺为：在各工件的其中一45°侧边上点焊间隙控制板；将工件厚度方向止口面朝下置于划线平台上，8件工件呈环形摆放，通过对称收缩工件相互之间的间隙，并调整整环内外圆锻造面的圆整度，至整环各处以中心为基准的加工量均匀位置，180°合口缝连线过中心基准点；划校圆线和校平线，在相邻两工件之间焊接贴板，在整环内外圆合口处进行点位焊接。

4.根据权利要求1所述的盾构边刮刀45°模锻毛坯的组合加工工艺，其特征在于，在步骤二中，在落地镗床上，将弯板T型槽面正对主轴，组合后的工件整环止口面正对主轴，并贴紧弯板T型槽面，依线校正，装夹牢固；镗床主轴按基准组圆线找中心，镗2* R范围面和R止口，镗内孔，完成止口面和内孔的加工。

5.根据权利要求1所述的盾构边刮刀45°模锻毛坯的组合加工工艺，其特征在于，在步骤三中，按照单个工件的两45°侧边控制基准，划每个工件的装配孔的定位线；将组合后的工件整环止口面朝上，在钻床上先钻孔，翻转工件后进行刮平、扩孔、锪平。

6.根据权利要求1或5所述的盾构边刮刀45°模锻毛坯的组合加工工艺，其特征在于，在步骤三中，配置第一工装板，将组合后的工件整环止口面朝下，与第一工装板贴合，配打第一工装板上的丝孔，通过螺栓和组合后的工件上的沉头孔将工件固定于第一工装板上。

7.根据权利要求1所述的盾构边刮刀45°模锻毛坯的组合加工工艺，其特征在于，第一工装板为圆环工装板，圆环工装板的四周留有装夹缺口；在步骤四中，将组合后的工件的整环止口面朝向卧车四爪卡盘，卡爪通过圆环工装板四处装夹缺口内撑组合后的工件；以已加工面校平、校正，车厚度方向平面、外圆、大合金槽；工件翻转调头，通过卡爪装夹大合金槽，顶尖顶紧工件，车工件的外周锥面，并切合金安装槽。

8.根据权利要求1所述的盾构边刮刀45°模锻毛坯的组合加工工艺，其特征在于，在步骤五中，用角磨机打磨的方式将工件拆开，打磨处理各处毛刺、焊接余痕。

9.根据权利要求1所述的盾构边刮刀45°模锻毛坯的组合加工工艺，其特征在于，所述分度工装板的厚度渐变，所述分度工装板匹配垫设在所述工件的止口面下部；所述分度工装板上的工件定位孔和工装板定位孔呈5°布置，所述工件固定装配在分度工装板上后，使得待铣削的5°面正对主轴。

10.根据权利要求1所述的盾构边刮刀45°模锻毛坯的组合加工工艺，其特征在于，还包括检验工装，所述检验工装包括：

基体，所述基体的其中一侧为圆弧面，所述圆弧面下部的基体上设置有底板；以及

锥形 槽，其开设在所述基体的圆弧面上，所述锥形槽底部设置有螺孔；

其中，所述圆弧面的半径为R，将工件放于检验工装上，检验工装是对两45°侧边和止口面的检验，检测是否满足设计要求和安装无干涉的要求。

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