盾构机中盾后部法兰面与尾盾法兰面螺栓孔钻孔用钻模

高 进 林朋朋 钟 磊

（济南重工股份有限公司，济南 250000）

盾构机主要由刀盘、盾体、管片安装机、螺旋输送机、后配套系统等部分组成，盾体是盾构机的主要部件。盾体是由钢板焊接加工成的圆柱筒体，是承受地下水压、土压力、盾构千斤顶的推力、管片拼装时的附加力及各种施工载荷的承力钢结构，同时也保护操作人员安全。盾体分为前盾、中盾和尾盾三部分，如图1所示。

图1 盾构机组装示意图

1 盾体法兰面上螺孔原来的加工方式

盾体之间的连接主要靠法兰面上的螺栓把合。各个盾体之间的螺栓孔的位置度要求非常严格，这样才能保证螺栓顺利通过。比如，中盾后部与尾盾的连接通过其法兰面上的凸台凹槽进行定位，再通过螺栓把合连接牢固，原来工艺是先加工出尾盾法兰面上的螺栓孔，再将尾盾放在中盾后部上，进行号孔，如图2、图3和图4所示。尾盾在上面，中盾后部在下面，工人在盾体里面号孔，盾体竖起来高度有5m多且盾体内部没有护栏，存在安全隐患而且操作不方便，尾盾、中盾的加工进度不一样，需要等到尾盾加工完成后，才能号划钻中盾后部的螺栓孔，影响工期。

为了解决这个问题，从实际生产需要、工艺方案的可行性方面入手，笔者设计了一个钻孔用钻模。这个钻模既可以钻中盾后部法兰面上的螺栓孔，也可以用来钻尾盾法兰面上的螺栓孔。

2 设计钻模，代替利用盾体号孔

盾体法兰面的直径约为6m，要是将钻模设计成整圆，吊装、使用不是很方便，故将钻模设计成两半，一个80°，一个100°，组合后为180°。钻模一次上活可以加工出法兰面上一半的螺栓孔，加工完一半孔后，将钻模沿顺时针方向旋转180°，就可以加工另一半的螺栓孔。考虑到中盾后部法兰面与尾盾法兰是靠凸台、凹槽定位，并靠中盾法兰面的凸台扣入尾盾法兰的凹槽内实现定位，从这一点出发，考虑钻模的定位问题，将钻模（共两个面）的一个面设计成凹槽，另一面设计成凸台[1-2]。

图2 中盾后部加工图

图3 尾盾加工图

图4 号孔时状态

图5 80°钻模图

图6 100°钻模图

图7 钻模使用图

因此，在使用过程中，钻中盾法兰面的螺栓孔时，凹槽的那一面与中盾法兰面定位，钻尾盾法兰面的孔时，将有凸台的那一面与尾盾法兰定位。这样钻模正反两面都可以使用，替代了用尾盾号孔的问题，解决了实际生产中的难题。另外，80°的钻模打刻0°标记，100°钻模打刻270°标记，使用时0°、270°标记与盾体法兰上的0°、270°标记重合对齐，旋转180°后，钻模上的0°、270°标记分别与盾体法兰面的180°、90°标记对齐。钻模的加工和使用如图5、图6和图7所示。

3 钻模的加工及使用注意事项

为了保证钻模的准确性及使用的方便性，采用50mm的钢板下料，所有的面均进行加工，安排在XK2125数控镗铣床上加工上下平面，凹槽、凸台及钻模上的所有孔，这样不仅能保证平面的平整度，还能保证凸台、凹槽尺寸和所有孔的位置的准确性。在加工过程中，为了保证钻模的精度要求，上下平面均按粗加工、半精加工、精加工进行安排，充分释放工件的加工应力，使工件的变形尽量减小，保证工件的平整度，并按图纸要求在钻模上打刻0°、270°标记。加工完成后，经过测量，钻模尺寸公差均在图纸的要求范围内，满足了设计要求[3]。

钻模加工完成，钻模的精度达到了图纸的设计要求，能够利用钻模加工出正确的孔。在使用时，加工中盾后部法兰面的螺栓孔时，只要将两个钻模放在中盾后部法兰面上，钻模凹槽的那一平面扣入中盾后部法兰面的凸台中，钻模的0°、270°分别与中盾后部的0°、270°重合，利用U性卡子将钻模与法兰面把合牢固，就可以顺利钻孔。加工完后，钻模转180°，钻模的0°与中盾后部法兰180°对齐，钻模的270°与中盾后部法兰的90°对齐，加工剩余一半的螺栓孔。加工尾盾时也是一样的道理，将钻模凸台的那一面与尾盾法兰面的凹槽对贴合，钻模的0°、270°分别与尾盾法兰的0°、270°对齐，利用U型卡子将钻模与法兰面把合牢固，就可以进行钻孔，加工完后，转180°，继续加工剩余的螺栓孔。

4 结语

通过钻模的设计，使用盾体进行号孔的工序得以减少。中盾后部加工与尾盾的加工可以分别进行，企业不用再为了钻孔而延迟加工进度，这样既简化了加工方法，又提高了工人的加工效率。