[发明专利]一种获得异型断面盾构机壳体法兰面加工基准线的方法

说明书

技术领域

本发明涉及盾构机加工制造技术领域，尤其是一种异型断面盾构机壳体法兰面加工基准线的确定方法。

背景技术

盾构机壳体在加工制作过程中，为了加工和运输方便，一般需分段制作。在施工现场安装时，使用多组螺栓将上述分段的法兰面连接，形成整台盾构机。组装后的盾构机在分段连接处要求平整，不出现严重的高低错台。在断面形状为圆形或者纯矩形的盾构机加工过程中，由于上述断面是很规则的几何形状，如图1所示，当设计轮廓线的中心线300和实际轮廓线的中心线400重合，设计轮廓线100和实际轮廓线200之间的误差较小，盾构机壳体法兰面加工基准线按照实际轮廓线的中心线400设置不会造成严重的误差积累，能满足设计要求。

但对于一些非圆形或者非矩形的异型断面，例如是由几段半径不同的圆弧组成异型断面，在加工过程中一般采用若干块曲率半径各不相同的板材固定校正后焊接成型，完成后符合设计要求的实际轮廓线200与设计轮廓线100如图2所示，如果仍然使用实际轮廓线的中心线400作为盾构机壳体法兰面的加工基准线，则实际轮廓线和设计轮廓线之间的误差分布容易出现较为严重的不均匀，上述不均匀分布的制造误差在后续加工过程中产生严重的积累，容易造成盾构机在组装完成后整机轮廓线由于零件制作误差积累放大，分段连接处的高低错台较大，严重时将导致盾构机整机尺寸超过允许范围，严重影响施工。

异型断面盾构机壳体在加工中出现误差积累的主要原因是由于在确定分段部分法兰面加工基准线时没有对分段部分的焊接误差进行及时削减，造成焊接产生的误差在法兰面螺孔的加工过程中积累和放大，最终导致盾构机整机组装后总体轮廓尺寸超过设计值。一般情况下，在异型断面盾构机壳体分段部分焊接完成后，通过测量和校正首先满足壳体分段部分的实际轮廓加工误差在设计要求范围内，如图2所示，即当设计轮廓线的中心线300和实际轮廓线的中心线400重合状态下，设计轮廓线100和实际轮廓线200之间的距离差值和对角线差值均小于设计限定值时即认为零件加工合格。此时尽管零件加工误差值满足设计要求，但实际轮廓线200与设计轮廓线100还未实现最大限度的重合，两条曲线的误差分布不均匀，零件加工误差容易在后续工序中积累放大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种获得盾构机壳体分段法兰面加工基准线的方法，以消除异型断面盾构机壳体零件制作误差在后续加工中的积累，降低异型断面盾构机组装后整体轮廓误差，并满足盾构机整机组装后的外形轮廓线的设计要求。

为了达到上述目的，本发明提供了一种获得异型断面盾构机壳体法兰面加工基准线的方法，包括以下步骤：

获得一异型断面盾构机壳体法兰面的实际轮廓线；

设定所述盾构机壳体断面的设计轮廓线，并将所述实际轮廓线和设计轮廓线初始放置在同一平面上；

在所述平面上建立一坐标系，在所述实际轮廓线上设定多个标定点，并在所述设计轮廓线上设定与所述实际轮廓线上的标定点相对应的标定点，根据多个所述实际轮廓线上的标定点在所述坐标系的坐标和相应设计轮廓线上的标定点在所述坐标系上的坐标获得多个相应的距离；

在所述平面上改变实际轮廓线的位置，通过最小二乘法使得多个所述距离的平方和最小，从而获得当多个所述距离的平方和最小时的实际轮廓线位置，该实际轮廓线位置即为最优实际轮廓线位置，进而根据所述最优实际轮廓线位置获得所述盾构机壳体法兰面的加工基准线。

进一步地，所述设计轮廓线具有相互垂直的两条中心线，根据所述两条中心线建立所述坐标系。

进一步地，所述设计轮廓线的中心线包括相互垂直的第一中心线和第二中心线，所述设计轮廓线上距离最长的两个点分别为第一点和第二点，通过连接所述第一点和第二点获得的线段为所述第一中心线，所述第一中心线的垂直平分线与所述设计轮廓线的两交点分别为第三点和第四点，通过连接所述第三点和第四点获得的线段为所述第二中心线，以经过所述第一中心线及第二中心线的两条直线为坐标轴建立所述坐标系。

进一步地，将所述实际轮廓线和设计轮廓线放置在同一平面上，并使初始放置的所述实际轮廓线的中心线和设计轮廓线的中心线重合，之后，在所述平面上固定所述设计轮廓线的位置并改变所述实际轮廓线的位置。

进一步地，根据初始设置的所述实际轮廓线的中心线获得所述最优实际轮廓线的中心线，所述最优实际轮廓线的中心线为所述盾构机壳体法兰面的加工基准线。