φ382型潛孔鉆頭鉆鉸工藝裝備的設計

摘要：本文通過市場調研，了解國內φ382潛孔鉆頭的鉚鑲加工工藝、工裝設計狀況及鉆頭鉚鑲加工存在的不足，通過分析鉆頭冠部尺寸技術參數，研發出國內φ382潛孔鉆頭主體鉚鑲加工中較先進的鉆鉸工裝，提高φ382潛孔鉆頭鉚鑲加工的質量和效率，可為國內潛孔鉆具生產廠家開發鉆鉸工裝產品，提供有價值的參考建議。

關鍵詞：鉆頭 鉆鉸 工藝裝備 設計

1 φ382型潛孔鉆頭鉆鉸工裝設計開發的背景

潛孔錘鉆進是利用壓縮空氣作為循環介質，并作為驅動孔底沖擊器的能源而進行的沖擊回轉鉆進。[1]

大口徑潛孔鉆頭（12英寸口徑以上）是世界上最先進的高風壓潛孔鉆機的主要配件，其應用領域非常廣泛，可在水利、地鐵、大直徑的樁基孔施工領域發揮其優勢。[2]

大口徑高氣壓潛孔鉆頭產品越來越多樣化和系列化，應用領域越來越廣泛。最近幾年來，其在大口徑工程鉆漿施工及潛孔定向鉆進以及進行非開挖地下管線鋪設中取得了較大的發展。美國、瑞典在潛孔鉆頭的鉚鑲工藝加工上已經設計了針對不同規格鉆頭較先進的鉚鑲工裝，將鉆頭體同一平面的合金孔，同時鉆鉸加工。磨床加工后的合金按一定的過盈量一次性進行鉚鑲加工，提高了產品質量和生產效率。

八十年代初，我國從美國和瑞典等國家引進了高氣壓的潛孔鉆機和鉆具。潛孔鉆具主要包括沖擊器、鉆頭和鉆桿等。[3]九十年代后期，國內引進了與大口徑高氣壓鉆頭配套使用的鉆機和沖擊器，φ382高氣壓潛孔鉆頭作業方式，在國內的建筑樁基孔、深坑施工中廣泛使用，但產品的鉚鑲工藝還存在一定的問題，如單孔鉚鑲硬質合金柱，生產效率較低，還易出現斷齒、掉齒等現象。

筆者將總結歸納出φ382潛孔鉆頭鉆鉸工裝結構設計的原則和規律，總結φ382高氣壓大口徑潛孔鉆頭鉆鉸工藝裝備的設計思路，研究其結構原理及主要參數的特性分析，提高該鉆頭產品的使用壽命和市場競爭力；完成φ382高氣壓大口徑潛孔鉆頭鉆鉸產品圖的設計，自主開發潛孔鉆頭鉆鉸工裝產品，對促進我國潛孔鉆具的研發，將起到積極的推動作用。

2 φ382型潛孔鉆頭鉆鉸工裝設計開發的主要內容

2.1 進行產品調研和查閱文獻 通過查閱文獻和對省內外的地鐵和深水井鉆進施工單位所使用的φ382高氣壓潛孔鉆頭產品進行調研，了解該產品在國內外的作業方式、使用性能及產品使用中存在的問題，進一步地總結和分析國產φ382大口徑高氣壓潛孔鉆頭生產廠家傳統鉚鑲工藝存在的問題。φ382高氣壓潛孔鉆頭外形如圖1所示，其耗氣量20-30（kg/cm2），氣壓1.21-1.761（Mpa），具有外形結構簡單等特點。

2.2 φ382高氣壓潛孔鉆頭冠部技術參數分析 φ382高氣壓潛孔鉆頭由圖1所示，主要由鉆頭體和合金齒構成，由67個合金齒鉚鑲分布在鉆頭冠部的五個不同的平面，鉆頭外部兩個平面鑲有24個φ18的合金齒，孔深為■，出刃高度為8；鉆頭中心處3個平面，由43個φ16合金齒構成，孔深為■，出刃高度為8。67個孔的加工工序均需要鉸孔。67個合金齒經磨床加工后，按0.062-0.12的鉚鑲過盈量壓鑲到67個鉆頭的合金孔中，不允許不同平面的出刃高度不一致。為保證各合金齒在孔中有合理的抱緊力，需設計不同平面同時鉆鉸加工的工藝裝備，從而避免合金齒掉齒和斷齒現象發生。

2.3 φ382高氣壓潛孔鉆頭鉆鉸工裝的結構方案設計 根據φ382高氣壓潛孔鉆頭產品圖的要求，完成其鉆鉸模具裝置裝配圖和零件圖的設計與繪制，該裝置要求滿足五個鉆頭冠部不同平面同時鉆鉸加工鉆頭產品67個孔的加工任務，保證其尺寸和位置精度要求。

該鉆鉸工藝裝備結構設計方案圖見圖2所示，鉆鉸模具由上下兩個模板構成，上下模板用定位塊和六角螺栓緊固住，合金孔的尺寸由各鉆套保證。

2.4 本工藝裝備與國內外同類先進技術、產品的比較特點

本工藝裝備的設計開發，可提高國內潛孔鉆具生產企業在大口徑鉆頭鉚鑲合金柱加工中的效率和質量，具有一定的創新性和推廣價值。其特點為鉆鉸效率高，實現一次性鉆鉸，可保證合金孔位置精度的要求。

3 本工藝裝備研究的技術水平及應用范圍

本工藝裝備研究要解決的關鍵問題是進行φ382高氣壓潛孔鉆頭鉆鉸工藝裝備結構設計。項目的實施將提高我國潛孔鉆頭鉆鉸工藝裝備自主開發、科技創新水平，提高高氣壓大口徑潛孔鉆頭產品參與國際市場競爭的能力。

本研究成果適用于φ382高氣壓潛孔鉆頭關鍵工序——組合鉚鑲合金齒使用，φ382高氣壓潛孔鉆頭廣泛應用于建筑基樁孔、水電溢洪道開挖等工程的施工作業。其應用領域非常廣泛，市場前景大。

4 結束語

筆者通過了解φ382高氣壓潛孔鉆頭產品結構，進行鉆頭冠部尺寸技術參數分析，自主創新設計其鉆鉸工藝裝備結構。完成φ382高氣壓潛孔鉆頭鉆鉸工裝裝配圖和零件圖的繪制，保證產品形位精度要求。據測算，該工裝的投入使用使其鉆鉸孔加工效率提高2-3倍，降低了φ382高氣壓潛孔鉆頭產品生產成本，提高了產品市場競爭力。

參考文獻：

[1]安民.潛孔錘鉆進技術在施工中的應用[J].山西水利，2002（5）.

[2]潘光永.大口徑潛孔鉆頭的試制[J].科技信息，2009（15）.

[3]潘光永.八英寸無閥沖擊器結構原理及主要參數的特性分析[J].鑿巖機械氣動工具，2011（2）.

基金項目：

本文受2013年浙江省大學生科技創新活動新苗人才計劃項目（編號2013R466001）資助。

作者簡介：

馮科（1992-），男，浙江臺州人，大專，主要研究方向：模具設計與制造。endprint

摘要：本文通過市場調研，了解國內φ382潛孔鉆頭的鉚鑲加工工藝、工裝設計狀況及鉆頭鉚鑲加工存在的不足，通過分析鉆頭冠部尺寸技術參數，研發出國內φ382潛孔鉆頭主體鉚鑲加工中較先進的鉆鉸工裝，提高φ382潛孔鉆頭鉚鑲加工的質量和效率，可為國內潛孔鉆具生產廠家開發鉆鉸工裝產品，提供有價值的參考建議。

關鍵詞：鉆頭 鉆鉸 工藝裝備 設計

1 φ382型潛孔鉆頭鉆鉸工裝設計開發的背景

潛孔錘鉆進是利用壓縮空氣作為循環介質，并作為驅動孔底沖擊器的能源而進行的沖擊回轉鉆進。[1]

大口徑潛孔鉆頭（12英寸口徑以上）是世界上最先進的高風壓潛孔鉆機的主要配件，其應用領域非常廣泛，可在水利、地鐵、大直徑的樁基孔施工領域發揮其優勢。[2]

大口徑高氣壓潛孔鉆頭產品越來越多樣化和系列化，應用領域越來越廣泛。最近幾年來，其在大口徑工程鉆漿施工及潛孔定向鉆進以及進行非開挖地下管線鋪設中取得了較大的發展。美國、瑞典在潛孔鉆頭的鉚鑲工藝加工上已經設計了針對不同規格鉆頭較先進的鉚鑲工裝，將鉆頭體同一平面的合金孔，同時鉆鉸加工。磨床加工后的合金按一定的過盈量一次性進行鉚鑲加工，提高了產品質量和生產效率。

八十年代初，我國從美國和瑞典等國家引進了高氣壓的潛孔鉆機和鉆具。潛孔鉆具主要包括沖擊器、鉆頭和鉆桿等。[3]九十年代后期，國內引進了與大口徑高氣壓鉆頭配套使用的鉆機和沖擊器，φ382高氣壓潛孔鉆頭作業方式，在國內的建筑樁基孔、深坑施工中廣泛使用，但產品的鉚鑲工藝還存在一定的問題，如單孔鉚鑲硬質合金柱，生產效率較低，還易出現斷齒、掉齒等現象。

筆者將總結歸納出φ382潛孔鉆頭鉆鉸工裝結構設計的原則和規律，總結φ382高氣壓大口徑潛孔鉆頭鉆鉸工藝裝備的設計思路，研究其結構原理及主要參數的特性分析，提高該鉆頭產品的使用壽命和市場競爭力；完成φ382高氣壓大口徑潛孔鉆頭鉆鉸產品圖的設計，自主開發潛孔鉆頭鉆鉸工裝產品，對促進我國潛孔鉆具的研發，將起到積極的推動作用。

2 φ382型潛孔鉆頭鉆鉸工裝設計開發的主要內容

2.1 進行產品調研和查閱文獻 通過查閱文獻和對省內外的地鐵和深水井鉆進施工單位所使用的φ382高氣壓潛孔鉆頭產品進行調研，了解該產品在國內外的作業方式、使用性能及產品使用中存在的問題，進一步地總結和分析國產φ382大口徑高氣壓潛孔鉆頭生產廠家傳統鉚鑲工藝存在的問題。φ382高氣壓潛孔鉆頭外形如圖1所示，其耗氣量20-30（kg/cm2），氣壓1.21-1.761（Mpa），具有外形結構簡單等特點。

2.2 φ382高氣壓潛孔鉆頭冠部技術參數分析 φ382高氣壓潛孔鉆頭由圖1所示，主要由鉆頭體和合金齒構成，由67個合金齒鉚鑲分布在鉆頭冠部的五個不同的平面，鉆頭外部兩個平面鑲有24個φ18的合金齒，孔深為■，出刃高度為8；鉆頭中心處3個平面，由43個φ16合金齒構成，孔深為■，出刃高度為8。67個孔的加工工序均需要鉸孔。67個合金齒經磨床加工后，按0.062-0.12的鉚鑲過盈量壓鑲到67個鉆頭的合金孔中，不允許不同平面的出刃高度不一致。為保證各合金齒在孔中有合理的抱緊力，需設計不同平面同時鉆鉸加工的工藝裝備，從而避免合金齒掉齒和斷齒現象發生。

2.3 φ382高氣壓潛孔鉆頭鉆鉸工裝的結構方案設計 根據φ382高氣壓潛孔鉆頭產品圖的要求，完成其鉆鉸模具裝置裝配圖和零件圖的設計與繪制，該裝置要求滿足五個鉆頭冠部不同平面同時鉆鉸加工鉆頭產品67個孔的加工任務，保證其尺寸和位置精度要求。

該鉆鉸工藝裝備結構設計方案圖見圖2所示，鉆鉸模具由上下兩個模板構成，上下模板用定位塊和六角螺栓緊固住，合金孔的尺寸由各鉆套保證。

2.4 本工藝裝備與國內外同類先進技術、產品的比較特點

本工藝裝備的設計開發，可提高國內潛孔鉆具生產企業在大口徑鉆頭鉚鑲合金柱加工中的效率和質量，具有一定的創新性和推廣價值。其特點為鉆鉸效率高，實現一次性鉆鉸，可保證合金孔位置精度的要求。

3 本工藝裝備研究的技術水平及應用范圍

本工藝裝備研究要解決的關鍵問題是進行φ382高氣壓潛孔鉆頭鉆鉸工藝裝備結構設計。項目的實施將提高我國潛孔鉆頭鉆鉸工藝裝備自主開發、科技創新水平，提高高氣壓大口徑潛孔鉆頭產品參與國際市場競爭的能力。

本研究成果適用于φ382高氣壓潛孔鉆頭關鍵工序——組合鉚鑲合金齒使用，φ382高氣壓潛孔鉆頭廣泛應用于建筑基樁孔、水電溢洪道開挖等工程的施工作業。其應用領域非常廣泛，市場前景大。

4 結束語

筆者通過了解φ382高氣壓潛孔鉆頭產品結構，進行鉆頭冠部尺寸技術參數分析，自主創新設計其鉆鉸工藝裝備結構。完成φ382高氣壓潛孔鉆頭鉆鉸工裝裝配圖和零件圖的繪制，保證產品形位精度要求。據測算，該工裝的投入使用使其鉆鉸孔加工效率提高2-3倍，降低了φ382高氣壓潛孔鉆頭產品生產成本，提高了產品市場競爭力。

參考文獻：

[1]安民.潛孔錘鉆進技術在施工中的應用[J].山西水利，2002（5）.

[2]潘光永.大口徑潛孔鉆頭的試制[J].科技信息，2009（15）.

[3]潘光永.八英寸無閥沖擊器結構原理及主要參數的特性分析[J].鑿巖機械氣動工具，2011（2）.

基金項目：

本文受2013年浙江省大學生科技創新活動新苗人才計劃項目（編號2013R466001）資助。

作者簡介：

馮科（1992-），男，浙江臺州人，大專，主要研究方向：模具設計與制造。endprint

摘要：本文通過市場調研，了解國內φ382潛孔鉆頭的鉚鑲加工工藝、工裝設計狀況及鉆頭鉚鑲加工存在的不足，通過分析鉆頭冠部尺寸技術參數，研發出國內φ382潛孔鉆頭主體鉚鑲加工中較先進的鉆鉸工裝，提高φ382潛孔鉆頭鉚鑲加工的質量和效率，可為國內潛孔鉆具生產廠家開發鉆鉸工裝產品，提供有價值的參考建議。

關鍵詞：鉆頭 鉆鉸 工藝裝備 設計

1 φ382型潛孔鉆頭鉆鉸工裝設計開發的背景

潛孔錘鉆進是利用壓縮空氣作為循環介質，并作為驅動孔底沖擊器的能源而進行的沖擊回轉鉆進。[1]

大口徑潛孔鉆頭（12英寸口徑以上）是世界上最先進的高風壓潛孔鉆機的主要配件，其應用領域非常廣泛，可在水利、地鐵、大直徑的樁基孔施工領域發揮其優勢。[2]

大口徑高氣壓潛孔鉆頭產品越來越多樣化和系列化，應用領域越來越廣泛。最近幾年來，其在大口徑工程鉆漿施工及潛孔定向鉆進以及進行非開挖地下管線鋪設中取得了較大的發展。美國、瑞典在潛孔鉆頭的鉚鑲工藝加工上已經設計了針對不同規格鉆頭較先進的鉚鑲工裝，將鉆頭體同一平面的合金孔，同時鉆鉸加工。磨床加工后的合金按一定的過盈量一次性進行鉚鑲加工，提高了產品質量和生產效率。

八十年代初，我國從美國和瑞典等國家引進了高氣壓的潛孔鉆機和鉆具。潛孔鉆具主要包括沖擊器、鉆頭和鉆桿等。[3]九十年代后期，國內引進了與大口徑高氣壓鉆頭配套使用的鉆機和沖擊器，φ382高氣壓潛孔鉆頭作業方式，在國內的建筑樁基孔、深坑施工中廣泛使用，但產品的鉚鑲工藝還存在一定的問題，如單孔鉚鑲硬質合金柱，生產效率較低，還易出現斷齒、掉齒等現象。

筆者將總結歸納出φ382潛孔鉆頭鉆鉸工裝結構設計的原則和規律，總結φ382高氣壓大口徑潛孔鉆頭鉆鉸工藝裝備的設計思路，研究其結構原理及主要參數的特性分析，提高該鉆頭產品的使用壽命和市場競爭力；完成φ382高氣壓大口徑潛孔鉆頭鉆鉸產品圖的設計，自主開發潛孔鉆頭鉆鉸工裝產品，對促進我國潛孔鉆具的研發，將起到積極的推動作用。

2 φ382型潛孔鉆頭鉆鉸工裝設計開發的主要內容

2.1 進行產品調研和查閱文獻 通過查閱文獻和對省內外的地鐵和深水井鉆進施工單位所使用的φ382高氣壓潛孔鉆頭產品進行調研，了解該產品在國內外的作業方式、使用性能及產品使用中存在的問題，進一步地總結和分析國產φ382大口徑高氣壓潛孔鉆頭生產廠家傳統鉚鑲工藝存在的問題。φ382高氣壓潛孔鉆頭外形如圖1所示，其耗氣量20-30（kg/cm2），氣壓1.21-1.761（Mpa），具有外形結構簡單等特點。

2.2 φ382高氣壓潛孔鉆頭冠部技術參數分析 φ382高氣壓潛孔鉆頭由圖1所示，主要由鉆頭體和合金齒構成，由67個合金齒鉚鑲分布在鉆頭冠部的五個不同的平面，鉆頭外部兩個平面鑲有24個φ18的合金齒，孔深為■，出刃高度為8；鉆頭中心處3個平面，由43個φ16合金齒構成，孔深為■，出刃高度為8。67個孔的加工工序均需要鉸孔。67個合金齒經磨床加工后，按0.062-0.12的鉚鑲過盈量壓鑲到67個鉆頭的合金孔中，不允許不同平面的出刃高度不一致。為保證各合金齒在孔中有合理的抱緊力，需設計不同平面同時鉆鉸加工的工藝裝備，從而避免合金齒掉齒和斷齒現象發生。

2.3 φ382高氣壓潛孔鉆頭鉆鉸工裝的結構方案設計 根據φ382高氣壓潛孔鉆頭產品圖的要求，完成其鉆鉸模具裝置裝配圖和零件圖的設計與繪制，該裝置要求滿足五個鉆頭冠部不同平面同時鉆鉸加工鉆頭產品67個孔的加工任務，保證其尺寸和位置精度要求。

該鉆鉸工藝裝備結構設計方案圖見圖2所示，鉆鉸模具由上下兩個模板構成，上下模板用定位塊和六角螺栓緊固住，合金孔的尺寸由各鉆套保證。

2.4 本工藝裝備與國內外同類先進技術、產品的比較特點

本工藝裝備的設計開發，可提高國內潛孔鉆具生產企業在大口徑鉆頭鉚鑲合金柱加工中的效率和質量，具有一定的創新性和推廣價值。其特點為鉆鉸效率高，實現一次性鉆鉸，可保證合金孔位置精度的要求。

3 本工藝裝備研究的技術水平及應用范圍

本工藝裝備研究要解決的關鍵問題是進行φ382高氣壓潛孔鉆頭鉆鉸工藝裝備結構設計。項目的實施將提高我國潛孔鉆頭鉆鉸工藝裝備自主開發、科技創新水平，提高高氣壓大口徑潛孔鉆頭產品參與國際市場競爭的能力。

本研究成果適用于φ382高氣壓潛孔鉆頭關鍵工序——組合鉚鑲合金齒使用，φ382高氣壓潛孔鉆頭廣泛應用于建筑基樁孔、水電溢洪道開挖等工程的施工作業。其應用領域非常廣泛，市場前景大。

4 結束語

筆者通過了解φ382高氣壓潛孔鉆頭產品結構，進行鉆頭冠部尺寸技術參數分析，自主創新設計其鉆鉸工藝裝備結構。完成φ382高氣壓潛孔鉆頭鉆鉸工裝裝配圖和零件圖的繪制，保證產品形位精度要求。據測算，該工裝的投入使用使其鉆鉸孔加工效率提高2-3倍，降低了φ382高氣壓潛孔鉆頭產品生產成本，提高了產品市場競爭力。

參考文獻：

[1]安民.潛孔錘鉆進技術在施工中的應用[J].山西水利，2002（5）.

[2]潘光永.大口徑潛孔鉆頭的試制[J].科技信息，2009（15）.

[3]潘光永.八英寸無閥沖擊器結構原理及主要參數的特性分析[J].鑿巖機械氣動工具，2011（2）.

基金項目：

本文受2013年浙江省大學生科技創新活動新苗人才計劃項目（編號2013R466001）資助。

作者簡介：

馮科（1992-），男，浙江臺州人，大專，主要研究方向：模具設計與制造。endprint