淺析盾構(gòu)機(jī)部件加工應(yīng)注意的問題

王愛鑫

【摘 ?要】本文結(jié)合φ6280土壓平衡盾構(gòu)機(jī)在制造廠內(nèi)加工過程，針對(duì)一些加工過程中的問題進(jìn)行分析，并總結(jié)出了盾構(gòu)機(jī)加工過程中質(zhì)量控制要點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】土壓平衡盾構(gòu)機(jī);加工;質(zhì)量控制

近十年尤其是近幾年，我國(guó)軌道交通業(yè)迅猛發(fā)展，全國(guó)一線二線城市紛紛掀起了地鐵施工浪潮，截至2018年我國(guó)共有36個(gè)城市已開通地鐵，總里程達(dá)到5100余公里。在地鐵施工安全快速過程中，盾構(gòu)機(jī)的作用是無(wú)可替代的，而一臺(tái)盾構(gòu)機(jī)能夠在地下十幾米甚至幾十米深復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境中進(jìn)行掘進(jìn)工作，自然離不開其各個(gè)部件的加工、裝配質(zhì)量的保證。

1盾構(gòu)機(jī)工作原理及組成簡(jiǎn)介

1.1盾構(gòu)機(jī)工作原理

盾構(gòu)機(jī)通過變頻電機(jī)或液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)刀盤旋轉(zhuǎn)，同時(shí)開啟盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)油缸，將盾構(gòu)機(jī)向前推進(jìn)，隨著推進(jìn)油缸的向前推進(jìn)，刀盤持續(xù)旋轉(zhuǎn)，被切削下來(lái)的碴土充滿泥土倉(cāng)，此時(shí)開動(dòng)螺旋輸送機(jī)將切削下來(lái)的渣土排送到帶式輸送機(jī)上，后由帶式輸送機(jī)運(yùn)輸至渣土車的土箱中，再通過豎井運(yùn)至地面。盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)一環(huán)的距離后，拼裝機(jī)操作手操作拼裝機(jī)拼裝單層襯砌管片，依次逐環(huán)掘進(jìn)拼裝，使隧道—次成型。

1.2盾構(gòu)機(jī)組成

盾構(gòu)機(jī)主要由刀盤、盾體、刀盤驅(qū)動(dòng)、人艙、管片拼裝機(jī)、排土機(jī)構(gòu)、后配套裝置、電氣系統(tǒng)及輔助設(shè)備等組成。

其中，刀盤是一個(gè)帶有多個(gè)進(jìn)料槽的切削盤體，位于盾構(gòu)機(jī)最前部，用于切削土體。刀盤決定了盾構(gòu)機(jī)的開挖直徑。如本文提到φ6280土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)刀盤在裝配好刀具后，最大開挖直徑達(dá)6364mm。刀盤有一定的機(jī)加工作量。

盾體主要由前盾、中盾和尾盾三部分組成，這三部分都是管狀筒體。盾體部分加工及裝配工作量在整個(gè)盾構(gòu)機(jī)的加工和裝配工作量占有很大比重，且盾體部分的裝配為整個(gè)盾構(gòu)機(jī)裝配最為復(fù)雜的部分。

其余部分由于在制造裝配廠內(nèi)加工量較少，且裝配工藝較為簡(jiǎn)單，不再過多贅述。

2盾構(gòu)機(jī)部分部件加工問題分析

2.1刀盤加工

以φ6280土壓平衡盾構(gòu)機(jī)刀盤加工為例，刀盤在粗加工找正過程中，兼顧刀盤主驅(qū)動(dòng)把合面與刀具安裝面的平行度，保證刀具安裝面與刀盤回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)軸線垂直。

進(jìn)行粗加工時(shí)注意刀盤圍板端面要全部加工見光，并在圍板面標(biāo)記精加工余量，以便粗加工完成后，為刀箱及刀座焊接工作提供找正及交檢驗(yàn)收基準(zhǔn)，同時(shí)避免刀盤圍板進(jìn)行耐磨條焊接位置錯(cuò)誤;其余面留量加工。

精加工時(shí)，由于法蘭把合面需在數(shù)控銑床上加工109個(gè)螺栓把合孔，因此在立車加工完法蘭把合面后，須在法蘭面上刻出該108個(gè)把合孔的分度圓線（共3個(gè)分度圓），為后續(xù)銑床加工螺栓孔時(shí)提供校核基準(zhǔn)。

2.2前盾加工

由于通常主驅(qū)動(dòng)要裝配在前盾內(nèi)部，因此在制造廠加工的盾構(gòu)機(jī)部件中，前盾的加工工藝最為復(fù)雜，工作量最大。

以φ6280土壓平衡盾構(gòu)機(jī)前盾加工為例，在毛坯劃線合格的情況下，前盾毛坯上機(jī)床時(shí)，操作者結(jié)合劃線標(biāo)記找正后，復(fù)檢前盾盾殼外圓周垂直度，保證主驅(qū)動(dòng)與前盾配合面加工后與盾殼軸線平行。

粗加工時(shí)，留量刀檢各加工部位，進(jìn)一步確定毛坯加工余量足夠，同時(shí)還要確認(rèn)人艙與前盾把合面、物艙與前盾把合面、主驅(qū)動(dòng)與前盾把合面處鋼板厚度及加工深度，避免在各把合面加工完畢后，進(jìn)行鉆孔序加工時(shí)，由于鋼板加工量過大導(dǎo)致鋼板鉆透而無(wú)法保證前盾內(nèi)腔體氣密性（前盾進(jìn)入裝配時(shí)要做氣密性試驗(yàn)）。

進(jìn)行精加工時(shí)，操作者要注意刀具進(jìn)給量和車削速度，保證前盾與主驅(qū)動(dòng)配合面達(dá)到圖紙粗糙度及尺寸公差要求，尤其是配合面內(nèi)T型槽的加工，要注意刀具磨損狀態(tài)，防止挖刀、震刀導(dǎo)致表面粗糙度差的情況發(fā)生。配合面車削完畢后，按照?qǐng)D紙要求刻圓周方向環(huán)線，以便為后續(xù)數(shù)控銑床加工油孔時(shí)提供復(fù)檢基準(zhǔn)。

立車加工完畢轉(zhuǎn)數(shù)控銑床后，按照立車加工基準(zhǔn)找正。由于前盾后板人艙、物倉(cāng)及螺旋輸送機(jī)把合面處需要加工及鉆孔，防止前盾的尾盾側(cè)圓環(huán)鋼板與機(jī)床主軸干涉，且此圓環(huán)板面有79個(gè)把合孔需與中盾同加工，所以該圓環(huán)板在前盾加工序完畢后進(jìn)行焊接，則前盾上與圓環(huán)板焊接的筋板需要進(jìn)行刀檢，以保證圓環(huán)板焊接的平面度及圓環(huán)板面與前盾軸線的垂直度;另外由于圓環(huán)板屬于大薄壁件，此圓環(huán)板在單獨(dú)加工時(shí)存在變形情況，不能保證圖紙要求厚度，因此筋板的加工去除量要根據(jù)圓環(huán)板的最終厚度及中盾的凸臺(tái)實(shí)際高度共同確定，以保證前盾中盾合攏后，盾殼的間隙要求，此處要尤為注意。另外，由于在盾構(gòu)機(jī)實(shí)際工作中發(fā)生過攪拌臂折斷的情況，因此在攪拌臂把合面處（圖3三角形孔區(qū)域）要進(jìn)行刀檢，以保證攪拌臂與前盾把合面的接觸率，減少攪拌臂在工作過程中與前盾的相對(duì)擺動(dòng)。在現(xiàn)場(chǎng)盾構(gòu)機(jī)施工過程中，出現(xiàn)過人艙、螺旋輸送機(jī)在前盾上的把合面處漏漿的例子，因此，在此二處面的加工時(shí)，必須保證較高的平面度要求。

由于前盾與主驅(qū)動(dòng)配合區(qū)域把合孔（151個(gè)）和油孔（50個(gè)，包括軸向和徑向油孔）較多，且油孔較深（最深有效尺寸達(dá)470），存在油孔與把合孔鉆通情況，易存在由于鉆孔偏斜導(dǎo)致軸向和徑向孔不能相交鉆通的情況，因此在所有孔加工前，需多人復(fù)檢孔位置，確認(rèn)鉆孔深度及角度，鉆孔時(shí)先點(diǎn)窩，與立車序刻線處核對(duì)位置，避免出現(xiàn)上述問題。

2.3中盾加工

中盾加工工作量一般較少，以以φ6280土壓平衡盾構(gòu)機(jī)中盾加工為例，需要注意的有幾點(diǎn)：一是前盾側(cè)凸臺(tái)外圓刀檢時(shí)記錄凸臺(tái)高度，為前盾后部筋板加工時(shí)提供數(shù)據(jù);二是中盾的尾盾側(cè)內(nèi)圓加工時(shí)，由于壁薄且此處對(duì)直徑尺寸及粗糙度要求均很高，加工時(shí)注意進(jìn)給量和車削速度，保證尺寸要求，加工結(jié)束時(shí)要用砂輪進(jìn)行拋光，提高粗糙度;三是前盾后部圓環(huán)板與中盾前板進(jìn)行同加工鉆孔前，必須安排鉗工將此兩板利用工具壓靠，并進(jìn)行段焊，保證接觸率要求，以保證裝配后兩板之間的密封有效性。

2.4尾盾加工

尾盾加工的工作量主要集中在鉸接環(huán)和保持環(huán)上。鉸接環(huán)與保持環(huán)均屬于薄壁大直徑件，且鉸接環(huán)存在內(nèi)圓尺寸、粗糙度要求不高而外圓尺寸及粗糙度要求高的特點(diǎn)，在內(nèi)圓加工完畢后，需在內(nèi)環(huán)焊接“米”字支撐，以提高鉸接環(huán)的加工穩(wěn)定性;另一方面由于保持環(huán)與鉸接環(huán)存在著把合關(guān)系，且保持環(huán)更為單薄，所以在鉸接環(huán)加工完畢后，需安排鉗工利用工具將保持環(huán)段焊固定在鉸接環(huán)上，段焊前要求用塞尺塞兩環(huán)之間的縫隙，以確保保持環(huán)加工結(jié)束后的平面度要求。當(dāng)然，二者加工時(shí)必須要注意進(jìn)給量和切削速度。

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（作者單位：中國(guó)第一重型機(jī)械集團(tuán)天津重工有限公司）