CN113634993A - 一种大直径分瓣式盾体加工方法 - Google Patents

Abstract

一种大直径分瓣式盾体加工方法，涉及盾体加工领域。该大直径分瓣式盾体加工方法包括以下步骤：设置工作台及沿工作台周向间隔布置的八个支撑墩柱；将四个分半盾体分别吊装于八个支撑墩柱上进行支撑并将四个分半盾体通过螺栓连接；将机加工立车固定于工作台上对四个分半盾体的中心环进行加工；将倒置圆台形的支撑座连接于工作台上固定机加工立车对四个分半盾体顶部的铰接套进行加工，将钻床固定于工作台上对四个分半盾体钻螺纹底径孔，随后拆分四个分半盾体吊起镗床铣法兰端面，在法兰端面上钻法兰端面孔后安装吊耳；将对应分半盾体翻面后铣蝴蝶面板。该大直径分瓣式盾体加工方法能够降低盾体加工时的吊装安全风险，缩短加工时间，提高加工效率。

Description

一种大直径分瓣式盾体加工方法

技术领域

本申请涉及盾体加工领域，具体而言，涉及一种大直径分瓣式盾体加工方法。

背景技术

盾构机盾体由于工件的直径较大，在毛坯制作过程中无法实现整体结构制作，同时受到设备加工能力的限制也无法实现整体加工，因此，目前现有的前中盾体均被设计成四片盾体结构进行加工，这种结构虽然实现了可加工性，但在保证加工质量及满足图样要求和使用性能方面又为机加工提出了新的问题。

目前现有的盾体分块法兰位置的加工主要有两种方式，第一种是先将盾体分块单独制作，结构焊接完成之后加工分块法兰并配对贴合面，待同一分块上的两个法兰平面度、角度检测合格后钻孔；第二种方式是先单独加工分块法兰，然后将一对互相贴合的两块加工好的分块法兰用螺栓及码板连接固定在一起，待盾体结构焊接完成之后再切割分块法兰安装槽，定位焊接分块法兰；此外，在盾体整体加工也就是盾体前段切口环、中心环、尾端端面的加工方面，现有的加工方式主要是将盾体整体焊接完之后整体吊装至10米以上的立式车床，加工切口环、中心环后翻面吊装加工尾部端面，此时加工设备要求液压工件回转平台能够承受150吨以上的载荷，需要采用大型设备进行支撑和适应大直径盾体的加工，大大的提高了加工成本。

发明内容

本申请的目的在于提供一种大直径分瓣式盾体加工方法，其能够降低盾体加工时的吊装安全风险，缩短加工时间，提高加工效率。

本申请的实施例是这样实现的：

本申请实施例提供一种大直径分瓣式盾体加工方法，包括以下步骤：

铺设钢板并在钢板上划出十字中心线，以十字中心线的中点划内圆作为工作台的摆放位置，随后以所述工作台为圆心画同心的中间圆，将八个支撑墩柱沿所述工作台的周向间隔布置设于所述内圆和所述中间圆之间，随后以所述工作台为圆心画外圆作为盾体的摆放位置；

将四个分半盾体分别吊装于八个支撑墩柱上进行支撑，并将四个分半盾体通过螺栓连接；

将机加工立车固定于工作台上，机加工立车具有可升降和可沿水平直线方向移动的加工刀具，控制工作台旋转的同时控制加工刀具升降和沿水平直线方向移动对四个分半盾体的中心环进行加工；

拆除机加工立车，将倒置圆台形的支撑座固定于工作台上，并将机加工立车固定于支撑座上，控制工作台旋转的同时控制加工刀具升降和沿水平直线方向移动对四个分半盾体顶部的铰接套进行加工；

拆除支撑座和机加工立车，将钻床固定于工作台上对四个分半盾体钻螺纹底径孔，拆除钻床后拆分四个分半盾体；

吊起镗床对具有螺旋机座的分半盾体铣法兰端面，随后在法兰端面上钻法兰端面孔，并在四个分半盾体的对接法兰安装吊耳；

将对应分半盾体翻面后吊设于胎架上固定后铣蝴蝶面板。

在一些可选的实施方案中，加工中心环时，粗加工的加工刀具切削速度为70-80mm/min，背吃刀量为0.5-0.6mm，进给速度为2-3mm/min，工作台的转速4-5r/min；精加工的加工刀具切削速度为90-100mm/min,背吃刀量为0.1-0.2mm，进给速度为1.2-1.4mm/min，工作台的转速6-7r/min。

在一些可选的实施方案中，机加工立车固定于支撑座上时，在支撑座上设置与机加工立车相对布置的配重块。

在一些可选的实施方案中，加工铰接套时，加工刀具切削速度为50-60mm/min，背吃刀量为0.5-1mm，进给速度为1-2mm/min，工作台的转速1-2r/min。

在一些可选的实施方案中，钻螺纹底径孔时，钻头的切削角度中顶角为118°-120°，后角为5°-8°，且当顶角固定时，横刃为47°-55°。

在一些可选的实施方案中，钻螺纹底径孔时，钻头先用

的钻套导向将M56孔加工到位，随后取下钻套用

的钻头钻引孔，检查引孔的直径大小是否合格，合格后将所有的底孔加工到位，钻

的沉孔且孔口倒角为2×45°。

在一些可选的实施方案中，支撑墩柱的顶部连接有在旋转时升降的顶升螺栓以调节分半盾体的高度。

本申请的有益效果是：本实施例提供的大直径分瓣式盾体加工方法包括以下步骤：铺设钢板并在钢板上划出十字中心线，以十字中心线的中点划内圆作为工作台的摆放位置，随后以所述工作台为圆心画同心的中间圆，将八个支撑墩柱沿所述工作台的周向间隔布置设于所述内圆和所述中间圆之间，随后以所述工作台为圆心画外圆作为盾体的摆放位置；将四个分半盾体分别吊装于八个支撑墩柱上进行支撑，并将四个分半盾体通过螺栓连接；将机加工立车固定于工作台上对四个分半盾体的中心环进行加工；将倒置圆台形的支撑座固定于工作台上固定机加工立车对四个分半盾体顶部的铰接套进行加工，将钻床固定于工作台上对四个分半盾体钻螺纹底径孔，随后拆分四个分半盾体吊起镗床对具有螺旋机座的分半盾体铣法兰端面，在法兰端面上钻法兰端面孔，并在四个分半盾体的对接法兰安装吊耳；将对应分半盾体翻面后吊设于胎架上固定后铣蝴蝶面板。本实施例提供的大直径分瓣式盾体加工方法能够降低盾体加工时的吊装安全风险，缩短加工时间，提高加工效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的大直径分瓣式盾体加工方法中设置工作台和支撑墩柱的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的大直径分瓣式盾体加工方法中使用支撑墩柱支撑分半盾体的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的大直径分瓣式盾体加工方法中使用机加工立车加工中心环的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的大直径分瓣式盾体加工方法中使用机加工立车加工铰接套的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的大直径分瓣式盾体加工方法中使用钻床加工螺纹底径孔的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的大直径分瓣式盾体加工方法中使用镗床加工法兰端面的结构示意图。

图中：100、工作台；110、支撑墩柱；111、顶升螺栓；120、分半盾体；130、机加工立车；140、加工刀具；150、支撑座；160、配重块；170、钻床；180、镗床。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的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，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以下结合实施例对本申请的大直径分瓣式盾体加工方法的特征和性能作进一步的详细描述。

如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，本申请实施例提供一种大直径分瓣式盾体加工方法，包括以下步骤：

选定好工位后，在平整的底面铺设六张60mm厚的钢板，在钢板上划出十字中心线，以十字中心线的重点画直径为

的圆作为工作台100的摆放位置；

将工作台100放置于预定的摆放位置上，以工作台100的台面为基准，用水平仪将工作台100调平，以工作台100为圆心画直径为

和

的同心圆，将八个支撑墩柱110沿工作台100周向间隔布置设于两个同心圆之间，随后以工作台100为圆心画直径为

的外圆作为盾体的摆放位置；

将盾体的对接法兰的螺栓拆除拆分为四个分半盾体120，使用行车的吊钩通过四个吊锤吸附于一个分半盾体120上，将四个分半盾体120分别吊装于两个支撑墩柱110上进行支撑，随后旋转支撑墩柱110的顶部连接的顶升螺栓111使其升降调节分半盾体120的垂直度，接着旋转工作台100，将分半盾体120和工作台100的同轴度调到≤4mm，松开吊钩，使用千斤顶、链条葫芦、气动扳手和液压扳手整体调节分半盾体120的位置；

并将四个分半盾体120的对接法兰的法兰面清理干净通过螺栓连接装配，装配时每一节分半盾体120都根据原来的水平标记和半径标记调整到拆分前的状态，通过螺栓装配时，可以在对接法兰上抹上油脂，防止杂物掉入连接法兰之间的间隙，螺栓装配时对所有对接法兰上的螺栓均匀进行，每个对接法兰均从间隙小往间隙大的方向进行连接固定，全部螺栓和定位销都连接安装，盾体装配完成后，检查法兰结合处的间隙≤1mm，随后检查盾体的垂直及与工作台100的同轴度；

将机加工立车130吊起并固定于工作台100上，机加工立车130具有可升降和可沿水平直线方向移动的加工刀具140，检查四个分半盾体120的人仓面到中心环上端面的尺寸、中心环的高度及相关尺寸链，确认加工余量并打磨气刨、氧割等缺陷，随后控制工作台100旋转的同时控制加工刀具140升降和沿水平直线方向移动对四个分半盾体的中心环进行粗加工和精加工；

粗车中心环端面时，控制加工刀具140的长度尺寸为705mm，轴向留余量1-2mm，粗车内孔直径为

径向留余量1-2mm，直径为

的内孔挖槽时可先用尖刀挖槽70mm宽，再换90度车刀车，将直径为

的内孔先加工倒角到位，随后利用加工长度为480mm的加工刀具140将侧母线复查一遍，粗加工的切削参数为：切削速度70mm/min,背吃刀量为0.6mm，进给速度为3mm/min，转速为5r/min，得到的表面粗糙度值为R＝12.5um；精加工的切削参数为：切削速度100mm/min，背吃刀量为0.2mm，进给速度为1.4mm/min，转速为7r/min，得到的表面粗糙度值为R＝3.2um，使内圆表面无横向排刀棱，切表面光滑，切削时方向从下往上且在孔壁上刷油；精车端面时，控制人仓面到中心环上端面尺寸为705mm及中心环的全高尺寸为990mm。

将机加工立车130从工作台100上拆除，将倒置圆台形的支撑座150吊起固定于工作台100上，随后将机加工立车130吊起固定于支撑座150上，在支撑座150上设置与机加工立车130相对布置的配重块160，检查中心环与铰接套的同轴度，保证铰接套厚度的前提下可与中心环的同轴度有≤2mm的误差；

控制工作台100旋转的同时控制加工刀具140升降和沿水平直线方向移动对四个分半盾体120顶部的铰接套进行加工；粗加工的切削参数为：切削速度60mm/min,背吃刀量为0.5-1mm，进给速度为1-2mm/min，转速2r/min，得到的表面粗糙度值R＝12.5um，检查全高尺寸为4765mm，顶面至油缸座中心尺寸1505±1mm及铰接套的全高尺寸670mm，粗车铰接套端面留余量2mm，粗车铰接套内孔至直径为Φ8975，深度到焊缝上部，粗车加强环端面至深度670mm，外圆倒角20×15°到位，半精车铰接套内孔至直径为Φ8984×667mm，半精车、精车铰接套端面到位，半精车、精车加强环端面深度为670mm，直径为Φ8975mm，粗车圆角R5，精车铰接套内孔直径至Φ8985mm(0～+1mm)、精车圆角R5mm，对铰接套抛光处理使粗糙度小于R＝6.3um；

拆除工作台100上的支撑座150和机加工立车130，将钻床170吊设固定于工作台100上对四个分半盾体120钻螺纹底径孔，首先用水平仪检查钻床170主轴的垂直度，保证主轴的轴线与中心环的轴线平行，调好后压紧紧固钻床170；将钻模板吊进盾体内，将刻好的零度线与盾体的零度线对齐，钻模板直径为

的止口与中心环直径

相配合，钻孔前，仔细检查钻头的切削角度，要求顶角118°-120°，后角5°-8°，顶角固定时，横刃47°-55°之间，将横刃修磨对称，使钻削时定心平稳，切削轻快，钻螺纹底径孔时，钻头分两次钻削，先用外径

的钻套导向，将M56孔深加工到位后取下钻套，用直径为

的钻头钻10mm的引孔后检查引孔的直径大小是否合格，合格后将所有的底孔加工到位卸下钻模板，钻

的沉孔并孔口倒角

在攻丝前先进行试加工，检查M56丝锥攻丝是否合格，用磁力钻加工六个直径为

的通孔后去毛刺、吹气、清理除渣，将螺纹孔全面清洁，孔加盖涂油防锈，将钻床170与工作台100分离吊出盾体，在盾体大法兰上装焊八个临时吊耳；

将盾体上的连接螺栓用液压扳手旋松，换气动扳手将螺栓全部卸下，分拆盾体成四个分半盾体120；

吊起镗床180对具有螺旋机座的分半盾体120铣法兰端面，随后在法兰端面上钻法兰端面孔，并在分半盾体120的对接法兰安装吊耳；

将对应的一个分半盾体120翻面后吊设于胎架上固定后铣蝴蝶面板。

本实施例提供的大直径分瓣式盾体加工方法通过将盾体拆分为四个分半盾体120分别固定于沿工作台100周向间隔布置的八个支撑墩柱110上支撑，并在工作台100上设置机加工立车130，机加工立车130具有可升降和可沿水平直线方向移动的加工刀具140，当工作台100旋转时带动加工刀具140对四个分半盾体120组成的盾体进行中心环加工，随后从工作台100上拆除机加工立车130，将倒置圆台形的支撑座150吊起固定于工作台100上后将机加工立车130吊起固定于支撑座150上，使支撑座150连接的机加工立车130使用随工作台100旋转的加工刀具140对盾体的铰接套进行加工，随后拆除支撑座150和机加工立车130后吊起钻床170固定于工作台100上进行钻孔作业，最后吊起镗床对具有螺旋机座的分半盾体120铣法兰端面，从而将整体的盾体分成四个分半盾体120进行吊装和支撑固定，以便于进行后续的切削作业，能够有效的降低盾体加工时的吊装安全风险，缩短加工时间，提高加工效率。

以上所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

Claims (7)

1.一种大直径分瓣式盾体加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

铺设钢板并在钢板上划出十字中心线，以十字中心线的中点划内圆作为工作台的摆放位置，随后以所述工作台为圆心画同心的中间圆，将八个支撑墩柱沿所述工作台的周向间隔布置设于所述内圆和所述中间圆之间，随后以所述工作台为圆心画外圆作为盾体的摆放位置；

将四个分半盾体分别吊装于八个所述支撑墩柱上进行支撑，并将四个所述分半盾体通过螺栓连接；

将机加工立车固定于所述工作台上，所述机加工立车具有可升降和可沿水平直线方向移动的加工刀具，控制所述工作台旋转的同时控制所述加工刀具升降和沿水平直线方向移动对四个所述分半盾体的中心环进行加工；

拆除所述机加工立车，将倒置圆台形的支撑座固定于所述工作台上，并将所述机加工立车固定于所述支撑座上，控制所述工作台旋转的同时控制所述加工刀具升降和沿水平直线方向移动对四个所述分半盾体顶部的铰接套进行加工；

拆除所述支撑座和所述机加工立车，将钻床固定于所述工作台上对四个所述分半盾体钻螺纹底径孔，拆除所述钻床后拆分四个所述分半盾体；

吊起镗床对具有螺旋机座的所述分半盾体铣法兰端面，随后在所述法兰端面上钻法兰端面孔，并在四个所述分半盾体的对接法兰安装吊耳；

将对应所述分半盾体翻面后吊设于胎架上固定后铣蝴蝶面板。

2.根据权利要求1所述的大直径分瓣式盾体加工方法，其特征在于，加工所述中心环时，粗加工的加工刀具切削速度为70-80mm/min，背吃刀量为0.5-0.6mm，进给速度为2-3mm/min，所述工作台的转速4-5r/min；精加工的加工刀具切削速度为90-100mm/min,背吃刀量为0.1-0.2mm，进给速度为1.2-1.4mm/min，所述工作台的转速6-7r/min。

3.根据权利要求1所述的大直径分瓣式盾体加工方法，其特征在于，所述机加工立车固定于所述支撑座上时，在所述支撑座上设置与所述机加工立车相对布置的配重块。

4.根据权利要求1所述的大直径分瓣式盾体加工方法，其特征在于，加工所述铰接套时，加工刀具切削速度为50-60mm/min，背吃刀量为0.5-1mm，进给速度为1-2mm/min，所述工作台的转速1-2r/min。

5.根据权利要求1所述的大直径分瓣式盾体加工方法，其特征在于，钻螺纹底径孔时，所述钻头的切削角度中顶角为118°-120°，后角为5°-8°，且当顶角固定时，横刃为47°-55°。

6.根据权利要求4所述的大直径分瓣式盾体加工方法，其特征在于，钻螺纹底径孔时，所述钻头先用

的钻套导向将M56孔加工到位，随后取下钻套用

的钻头钻引孔，检查引孔的直径大小是否合格，合格后将所有的底孔加工到位，钻

的沉孔且孔口倒角为2×45°。

7.根据权利要求1所述的大直径分瓣式盾体加工方法，其特征在于，所述支撑墩柱的顶部连接有旋转时升降的顶升螺栓以调节所述分半盾体的高度。

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