普通立式车床实现斜孔加工的工装设计及使用

高 进 林朋朋 李志国

（济南重工股份有限公司，济南 250109）

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，盾体分为前盾、中盾和尾盾三部分。螺旋输送机安装在前盾的底部，其作用是输送渣土和控制土仓压力。螺旋机前闸门位于土仓内，通过液压油缸来实现闸门的开启及关闭。突然断电时，后闸门会自动关闭，以防止喷涌，后闸门必须定期手动注脂以保证其正常工作。螺旋输送机从盾体的底部一直伸至拖车上方，与盾构机的盾体成一定斜度，螺旋输送机的输送轴通过前盾隔板上焊接的渣土前闸门的孔穿入隧道的土层将掘进挖的土旋出去，这样就造成前盾隔板上渣土前闸门中的前板、后板的孔是个成一定角度的斜孔，并不是一个规整的圆，如图1所示。

图1 盾构机原理图

1 渣土前闸门门框结构及加工分析[1-3]

螺旋输送机渣土前闸门的门框焊接在前盾隔板上，门框分前板、后板。前板后板通过螺栓把合后再焊接成一体，组成门框，渣土前闸门的门一、门二插入门框空隙，靠液压油缸推动实现渣土前闸门的开合。由于螺旋输送机成倾斜状态穿过前盾隔板，故造成门框的孔是一个倾斜孔，图2为门框示意图。

图2为渣土前闸门的门框组成图，前板、后板通过螺栓及焊接连成一体，门一、门二通过中间的空隙实现开、合。从图纸中可以看出斜孔与轴线成22.5°，结合现有设备，想要实现斜孔加工，最简单有效的办法就是将工件倾斜22.5°，将斜孔调整成普通的孔，使孔变成与立车刀架平行，就能在普通立式车床上实现此孔的加工，将工件倾斜以后，就需要考虑工件如何上活，如何固定，才能实现孔的加工，故需要设计加工工装，实现工件的定位、装夹，并完成斜孔的加工。

图2 渣土前闸门门框示意图

2 工装的设计及使用[4-5]

为解决这一技术问题，设计了在普通立式车床上加工斜孔的加工工装，此工装包括长支撑、底板、短支撑、支撑斜板和挡板，两件长支撑和短支撑分别立焊于底板两端，两件支撑斜板分别焊接于长支撑和短支撑顶部呈倾斜角度，在底板的短支撑一端焊接有挡板，为满足斜孔加工的需要及减轻工装的重量，将工装底板中间设计成空腔，两侧利用槽钢当支腿，在支腿上焊接支撑斜板，使工装中间是空的，利用两侧的支撑斜板将工件撑起来，加工中间斜孔时与工装不接触，比较方便，在工装一侧焊接两块挡板，挡住工件，当工件倾斜时起到一个挡板的作用，具体见图3工件的加工图及图4工装的设计图纸，工装图纸中的双点划线为要加工的渣土前闸门的前板，图中α为22.5°，A为斜孔的尺寸900。

2.1 工装的焊接

长支撑、短支撑、支撑斜板、底板和挡板按图焊接成斜孔工装，支撑斜板和底板留有加工余量，工装焊接完成后转机加工。

图3 渣土前闸门前板孔的加工简图

图4 车斜孔工装简图

2.2 工装的加工

为保证工装角度22.5°的准确性，在工装的底面与上部斜面上均留有加工余量，焊接完成后，钳工按照工装图纸划工装的底面及上部斜面的加工线并打样冲眼，数控XK2125镗铣床，按图加工工件的底面和支撑斜板的上平面，使底板与支撑斜板加工后的角度为22.5°，为减小工件加工应力及变形，在加工过程中每次吃刀量尽量少，分粗加工、半精加工、精加工才将工装加工完成。

2.3 工装的使用

钳工：先将工件放在划线平台上，钳工线工件的加工十字线中心线，及900孔的加工圆线并打样冲眼，作为工件上活的找正基准。

C5225立式车床：将车斜工装放置在立式车床工作台上，再将工件置于工装的支撑斜板上，此时工件与车床工作台平面呈22.5°倾斜，根据钳工所划的基准线及加工圆线进行找正，找正完成后，通过焊接于工件两端的耳板利用螺栓、压板等将工件压紧固定，最后按正常车孔的工序进行加工出倾斜度为22.5°的斜孔。

图5 斜孔加工状态示意图

4 结语

通过对盾构机渣土前闸门前板、后板斜孔特点的研究并结合现有设备，设计了车斜孔工装，实现了在普通立式车床上加工斜孔，满足了设计要求并扩大了立式车床的加工范围。