CN104723042A - 直线电机控制棒驱动机构动子杆制作工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了直线电机控制棒驱动机构动子杆制作工艺方法,包括以下步骤:步骤1:下料,获取动子杆粗料;步骤2:原材料退火处理,将动子杆粗料进行加热后退火处理;步骤3:粗加工外圆见光;将退火后的动子杆粗料进行加工形成圆柱体料;步骤4:钻深孔,在圆柱体料内钻孔形成心部深孔;步骤5:粗车外圆纠偏,步骤6:半精车外形,步骤7:尺寸稳定化处理,将步骤6后的圆柱体料放入加热炉后进行加热处理;步骤8:磨外圆基准;步骤9:精车齿形,步骤10:立加铣齿面轴向三等分槽。
Description
技术领域
本发明涉及直线电机控制棒驱动机构动子杆制作技术领域,具体是直线电机控制棒驱动机构动子杆制作工艺方法。
背景技术
各类反应堆控制棒驱动机构(以下简称CRDM)大多为细长构件,心部有细长的心部深孔的加工,比如动子杆、密封壳、行程套管等。这类零件的内孔长、外圆对孔有同轴度要求、外圆尺寸及形状精度要求高。制造采用常规的深孔钻、数控车、磨削等方法加工,加工中时常出现变形大、尺寸不稳定、加工效率低的问题,难以达到零件的几何精度和粗糙度要求。动子部件是直线电机型CRDM的关键部件,动子杆零件是动子部件中的关键件。
动子杆零件的结构特点:最大直径Φ56mm,总长1740mm;心部深孔直径Φ16mm,长径比值约为110倍,孔径的公差为±0.1mm,内表面粗糙度Ra6.3;外圆上有73处环槽,其中Φ34±0.012槽54处、Φ28-0.013×10+0.04宽槽19处。制造零件所用材料是马氏体不锈钢0Cr13。常用的加工方法是先在深孔设备上加工深孔、普通车床上加工外形直面、数控车床加工齿面及内孔球面。
此加工方法的常见问题:
1) 深孔加工后直线度不高,加工外圆纠偏时切削不均、切削残余应力大,易造成后期应力释放导致的精度下降;
2) 普通车床加工外形时,由于外形复杂、去除量多、切削应力大、易变形,切削用量多采用低进给、多走刀的方式进行,造成加工效率低、制造精度不稳定;
3) 由于前工序的精度不稳定、加工基准不可靠,易造成数控车成品精度超差的不符合项,增加了制造成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种直线电机控制棒驱动机构动子杆制作工艺方法,通过在传统工艺步骤中,调整工艺的先后顺序并将传统的粗加工精加工的混合交叉加工方法改为粗加工和精加工分离,并介入热处理工艺,均匀了材料的金相组织、提高了机械切削性能,通过去应力时效处理,消除了切削残余应力、稳定了零件的精加工尺寸。
本发明的目的主要通过以下技术方案实现:直线电机控制棒驱动机构动子杆制作工艺方法,包括以下步骤:
步骤1:下料,获取动子杆粗料;
步骤2:原材料退火处理,将动子杆粗料进行加热后退火处理;
步骤3:粗加工外圆见光;将退火后的动子杆粗料进行加工形成具备初加工基准的圆柱体料;动子杆粗料进行加工后就会形成一个具备初加工基准的圆柱体料。
步骤4:钻深孔,在圆柱体料内钻孔形成心部深孔;
步骤5:粗车外圆纠偏,以心部深孔为基准、用双顶车进行外圆纠偏;
步骤6:半精车外形,以孔为基准、对圆柱体料进行半精车外形;
步骤7:尺寸稳定化处理,将步骤6后的圆柱体料放入加热炉后进行加热处理;
步骤8:磨外圆基准;
步骤9:精车齿形,在圆柱体料上精车形成环形齿,相邻环形齿之间形成环形槽;
步骤10:立加铣齿面轴向三等分槽,在环形齿上沿圆柱体料径向方向向圆柱体料圆心方向开设三等分槽;
步骤11:以心部深孔为基准,通过数控车在心部深孔的左端加工球面孔,通过数控车在心部深孔的右端加工端面孔A,通过数控车在端面孔A的右端加工端面孔B。
上述生产工艺的原理是:采用粗、精加工分离,合理安排热处理的制造工艺加工动子杆。
粗、精加工分离,合理安排热处理的制造工艺是在保证材料必要的属性下,改善机械切削性能、去除切削应力、稳定精加工尺寸的先进工艺方案。对于动子杆零件,其材料的磁化曲线是产品性能的必要属性,通过工艺见证件的性能测试佐证了此工艺的可实施性。通过退火热处理和尺寸稳定化处理,均匀了材料的金相组织、提高了机械切削性能;通过去应力时效处理,消除了切削残余应力、稳定了零件的精加工尺寸。此工艺方案的特点如下:
1) 下料后的动子杆粗料经退火处理后,切削性能明显提高。特别是在心部深孔加工时,钻孔直线度从0.5/1000提高至0.1/1000。
2) 由于退火处理后的机械性能改善,切削表面质量提高、粗糙度从Ra6.3提高至Ra3.2,表面的液体渗透检测也得到了有效保证。
3) 前期粗加工去除了80%的加工余量,再次的加热进行尺寸稳定化处理、有效去除了98%以上的切削残余应力,大大的提高了精加工时基准的精度。设备进行外形精加工时,表面粗糙度不低于Ra3.2。
4) 工艺可实施性强,产品成材率高,成本可控。
经过实验,优选的,步骤2的具体过程为:将动子杆粗料加热至860℃至880℃,保温至少120分钟,再以小于或等于40℃/h速度冷却到640℃至660℃,保温至少10分钟,再加热到750℃至770℃,保温至少120分钟后空冷。
经过实验,优选的,步骤2的具体过程为:将动子杆粗料加热至870℃,保温至少120分钟,再以小于或等于40℃/h速度冷却到650℃,保温至少10分钟,再加热至760℃,保温至少120分钟后空冷。
经过实验,优选的,步骤2的具体过程为:将动子杆粗料加热至860℃至870℃,保温至少120分钟,再以小于或等于40℃/h速度冷却到640℃至650℃,保温至少10分钟,再加热至到750℃至760℃,保温至少120分钟后空冷。
经过实验,优选的,步骤2的具体过程为:将动子杆粗料加热至870℃至880℃,保温至少120分钟,再以小于或等于40℃/h速度冷却到650℃至660℃,保温至少10分钟,再加热至到760℃至770℃,保温至少120分钟后空冷。
经过实验,优选的,步骤7的具体过程为:圆柱体料放入加热炉加热到390℃至410℃,保温至少240分钟,再以小于50℃/小时的速度冷却到150℃以下出炉空冷。
经过实验,优选的,步骤7的具体过程为:圆柱体料放入加热炉加热到400℃,保温至少240分钟,再以至少50℃/小时的速度冷却到至少150℃以下出炉空冷。
经过实验,优选的,步骤7的具体过程为:圆柱体料放入加热炉加热到390℃至400℃或400℃至410℃,保温至少240分钟,再以至少50℃/小时的速度冷却到至少150℃以下出炉空冷。
步骤9和步骤10之间还要进行清洁和表面渗透检测处理。步骤11前还要进行去毛刺,步骤11后进行尺寸检测处理后进行清洁包装。
本发明的优点在于:在动子杆的生产制造过程中使用粗、精分离加工,中间时效稳定化处理的工艺方法具有如下优点:
1) 内、外圆同轴度高,全长与定位基准的同轴度控制在φ0.1以内;
2) 外圆各段尺寸稳定,径向尺寸公差带在0.015以内、轴向尺寸公差带在0.05以内,任意5个环形齿的尺寸公差满足114±0.06要求,批量生产可大幅提高产品合格率和生产效率;
3) 粗、精加工分离,中间时效稳定化处理后,表面质量、磁化曲线得到提高。表面液体渗透检测满足GB/T 4162中规定进行100%体积超声波检验和评定,检验结果满足A级要求。磁性能按GB/T 13012测量,满足技术规格书的要求。
4) 经过此工艺加工的动子杆件在直线型控制棒驱动机构试验中表现出稳定的机械性能。机构经水压试验、冷/热态试验及热态试验之后进行的3000m寿命试验(其设计要求1000m),试验中各项性能指标均能满足设计要求。
5) 此工艺方法简单、易操作,工艺见证件的各项试验数据证明符合制造技术条件要求。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
图2为动子杆件的结构示意图。
图3为图2中BB向示意图。
图4为图2中I区的剖视图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步的详细说明,但本发明的实施方式不限于此。
实施例1:
如图1至图4所示。
直线电机控制棒驱动机构动子杆制作工艺方法,包括以下步骤:
步骤1:下料,获取动子杆粗料;
步骤2:原材料退火处理,将动子杆粗料进行加热后退火处理;
步骤3:粗加工外圆见光;将退火后的动子杆粗料进行加工形成具备初加工基准的圆柱体料;
步骤4:钻深孔,在圆柱体料内钻孔形成心部深孔1;
步骤5:粗车外圆纠偏,以心部深孔1为基准、用双顶车进行外圆纠偏;
步骤6:半精车外形,以孔为基准、对圆柱体料进行半精车外形;
步骤7:尺寸稳定化处理,将步骤6后的圆柱体料放入加热炉后进行加热处理;
步骤8:磨外圆基准;
步骤9:精车齿形,在圆柱体料上精车形成环形齿3,相邻环形齿3之间形成环形槽;
步骤10:立加铣齿面轴向三等分槽,在环形齿3上沿圆柱体料径向方向向圆柱体料圆心方向开设三等分槽4;
步骤11:以心部深孔1为基准,通过数控车在心部深孔1的左端加工球面孔2,通过数控车在心部深孔1的右端加工端面孔A5,通过数控车在端面孔A5的右端加工端面孔B6。
上述生产工艺的原理是:采用粗、精加工分离,合理安排热处理的制造工艺加工动子杆。
粗、精加工分离,合理安排热处理的制造工艺是在保证材料必要的属性下,改善机械切削性能、去除切削应力、稳定精加工尺寸的先进工艺方案。对于动子杆零件,其材料的磁化曲线是产品性能的必要属性,通过工艺见证件的性能测试佐证了此工艺的可实施性。通过退火热处理和尺寸稳定化处理,均匀了材料的金相组织、提高了机械切削性能;通过去应力时效处理,消除了切削残余应力、稳定了零件的精加工尺寸。此工艺方案的特点如下:
下料后的动子杆粗料经退火处理后,切削性能明显提高。特别是在心部深孔加工时,钻孔直线度从0.5/1000提高至0.1/1000。
由于退火处理后的机械性能改善,切削表面质量提高、粗糙度从Ra6.3提高至Ra3.2,表面的液体渗透检测也得到了有效保证。
前期粗加工去除了80%的加工余量,再次的加热进行尺寸稳定化处理、有效去除了98%以上的切削残余应力,大大的提高了精加工时基准的精度。设备进行外形精加工时,表面粗糙度不低于Ra3.2。
工艺可实施性强,产品成材率高,成本可控。
实施例2,本实施例与实施例1的区别在于:经过实验,优选的,步骤2的具体过程为:将动子杆粗料加热至860℃至880℃,保温至少120分钟,再以小于或等于40℃/h速度冷却到640℃至660℃,保温至少10分钟,再加热到750℃至770℃,保温至少120分钟后空冷。
在上述退火处理参数下,内、外圆同轴度高,全长与定位基准的同轴度控制在φ0.1以内;
外圆各段尺寸稳定,径向尺寸公差带在0.015以内、轴向尺寸公差带在0.05以内,任意5个环形齿的尺寸公差满足114±0.06要求,批量生产可大幅提高产品合格率和生产效率;粗、精加工分离,
中间时效稳定化处理后,表面质量、磁化曲线得到提高。表面液体渗透检测满足GB/T 4162中规定进行100%体积超声波检验和评定,检验结果满足A级要求。磁性能按GB/T 13012测量,满足技术规格书的要求。
经过此工艺加工的动子杆件在直线型控制棒驱动机构试验中表现出稳定的机械性能。机构经水压试验、冷/热态试验及热态试验之后进行的3000m寿命试验(其设计要求1000m),试验中各项性能指标均能满足设计要求。
实施例3,本实施例与实施例1的区别在于:经过实验,优选的,步骤2的具体过程为:将动子杆粗料加热至870℃,保温至少120分钟,再以小于或等于40℃/h速度冷却到650℃,保温至少10分钟,再加热至760℃,保温至少120分钟后空冷。
在上述退火处理参数下,内、外圆同轴度高,全长与定位基准的同轴度控制在φ0.08以内;
外圆各段尺寸稳定,径向尺寸公差带在0.015以内、轴向尺寸公差带在0.05以内,任意5个环形齿的尺寸公差满足114±0.06要求,批量生产可大幅提高产品合格率和生产效率;
粗、精加工分离,中间时效稳定化处理后,表面质量、磁化曲线得到提高。表面液体渗透检测满足GB/T 4162中规定进行100%体积超声波检验和评定,检验结果满足A级要求。磁性能按GB/T 13012测量,满足技术规格书的要求。
经过此工艺加工的动子杆件在直线型控制棒驱动机构试验中表现出稳定的机械性能。机构经水压试验、冷/热态试验及热态试验之后进行的3000m寿命试验(其设计要求1000m),试验中各项性能指标均能满足设计要求。
实施例4,本实施例与实施例1的区别在于:经过实验,优选的,步骤2的具体过程为:将动子杆粗料加热至860℃至870℃,保温至少120分钟,再以小于或等于40℃/h速度冷却到640℃至650℃,保温至少10分钟,再加热至到750℃至760℃,保温至少120分钟后空冷。
在上述退火处理参数下,内、外圆同轴度高,全长与定位基准的同轴度控制在φ0.08以内;
外圆各段尺寸稳定,径向尺寸公差带在0.015以内、轴向尺寸公差带在0.05以内,任意5个环形齿的尺寸公差满足114±0.06要求,批量生产可大幅提高产品合格率和生产效率;
粗、精加工分离,中间时效稳定化处理后,表面质量、磁化曲线得到提高。表面液体渗透检测满足GB/T 4162中规定进行100%体积超声波检验和评定,检验结果满足A级要求。磁性能按GB/T 13012测量,满足技术规格书的要求。
经过此工艺加工的动子杆件在直线型控制棒驱动机构试验中表现出稳定的机械性能。机构经水压试验、冷/热态试验及热态试验之后进行的3000m寿命试验(其设计要求1000m),试验中各项性能指标均能满足设计要求。
实施例5,本实施例与实施例1的区别在于:经过实验,优选的,步骤2的具体过程为:将动子杆粗料加热至870℃至880℃,保温至少120分钟,再以小于或等于40℃/h速度冷却到650℃至660℃,保温至少10分钟,再加热至到760℃至770℃,保温至少120分钟后空冷。
在上述退火处理参数下,内、外圆同轴度高,全长与定位基准的同轴度控制在φ0.09以内;
外圆各段尺寸稳定,径向尺寸公差带在0.014以内、轴向尺寸公差带在0.04以内,任意5个环形齿的尺寸公差满足114±0.06要求,批量生产可大幅提高产品合格率和生产效率;
粗、精加工分离,中间时效稳定化处理后,表面质量、磁化曲线得到提高。表面液体渗透检测满足GB/T 4162中规定进行100%体积超声波检验和评定,检验结果满足A级要求。磁性能按GB/T 13012测量,满足技术规格书的要求。
经过此工艺加工的动子杆件在直线型控制棒驱动机构试验中表现出稳定的机械性能。机构经水压试验、冷/热态试验及热态试验之后进行的3000m寿命试验(其设计要求1000m),试验中各项性能指标均能满足设计要求。
实施例6,本实施例与实施例1的区别在于:经过实验,优选的,步骤7的具体过程为:圆柱体料放入加热炉加热到390℃至410℃,保温至少240分钟,再以小于50℃/小时的速度冷却到150℃以下出炉空冷。
在上述尺寸稳定化处理参数下,内、外圆同轴度高,全长与定位基准的同轴度控制在φ0.1以内;
外圆各段尺寸稳定,径向尺寸公差带在0.015以内、轴向尺寸公差带在0.05以内,任意5个环形齿的尺寸公差满足114±0.06要求,批量生产可大幅提高产品合格率和生产效率;
粗、精加工分离,中间时效稳定化处理后,表面质量、磁化曲线得到提高。表面液体渗透检测满足GB/T 4162中规定进行100%体积超声波检验和评定,检验结果满足A级要求。磁性能按GB/T 13012测量,满足技术规格书的要求。
经过此工艺加工的动子杆件在直线型控制棒驱动机构试验中表现出稳定的机械性能。机构经水压试验、冷/热态试验及热态试验之后进行的3000m寿命试验(其设计要求1000m),试验中各项性能指标均能满足设计要求。
实施例7,本实施例与实施例1的区别在于:经过实验,优选的,步骤7的具体过程为:圆柱体料放入加热炉加热到400℃,保温至少240分钟,再以至少50℃/小时的速度冷却到至少150℃以下出炉空冷。
实施例8,本实施例与实施例1的区别在于:经过实验,优选的,步骤7的具体过程为:圆柱体料放入加热炉加热到390℃至400℃或400℃至410℃,保温至少240分钟,再以至少50℃/小时的速度冷却到至少150℃以下出炉空冷。
在上述尺寸稳定化处理参数下,内、外圆同轴度高,全长与定位基准的同轴度控制在φ0.08以内;
外圆各段尺寸稳定,径向尺寸公差带在0.014以内、轴向尺寸公差带在0.04以内,任意5个环形齿的尺寸公差满足114±0.06要求,批量生产可大幅提高产品合格率和生产效率;
粗、精加工分离,中间时效稳定化处理后,表面质量、磁化曲线得到提高。表面液体渗透检测满足GB/T 4162中规定进行100%体积超声波检验和评定,检验结果满足A级要求。磁性能按GB/T 13012测量,满足技术规格书的要求。
经过此工艺加工的动子杆件在直线型控制棒驱动机构试验中表现出稳定的机械性能。机构经水压试验、冷/热态试验及热态试验之后进行的3000m寿命试验(其设计要求1000m),试验中各项性能指标均能满足设计要求。
步骤9和步骤10之间还要进行清洁和表面渗透检测处理。步骤11前还要进行去毛刺,步骤11后进行尺寸检测处理后进行清洁包装。
如上所述,则能很好的实现本发明。
Claims (9)
1.直线电机控制棒驱动机构动子杆制作工艺方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤1:下料,获取动子杆粗料;
步骤2:原材料退火处理,将动子杆粗料进行加热后退火处理;
步骤3:粗加工外圆见光;将退火后的动子杆粗料进行加工形成具备初加工基准的圆柱体料;
步骤4:钻深孔,在圆柱体料内钻孔形成心部深孔(1);
步骤5:粗车外圆纠偏,以心部深孔(1)为基准、用双顶车进行外圆纠偏;
步骤6:半精车外形,以孔为基准、对圆柱体料进行半精车外形;
步骤7:尺寸稳定化处理,将步骤6后的圆柱体料放入加热炉后进行加热处理;
步骤8:磨外圆基准;
步骤9:精车齿形,在圆柱体料上精车形成环形齿(3),相邻环形齿(3)之间形成环形槽;
步骤10:立加铣齿面轴向三等分槽,在环形齿(3)上沿圆柱体料径向方向向圆柱体料圆心方向开设三等分槽(4);
步骤11:以心部深孔(1)为基准,通过数控车在心部深孔(1)的左端加工球面孔(2),通过数控车在心部深孔(1)的右端加工端面孔A(5),通过数控车在端面孔A(5)的右端加工端面孔B(6)。
2.根据权利要求1所述的直线电机控制棒驱动机构动子杆制作工艺方法,其特征在于:步骤2的具体过程为:将动子杆粗料加热至860℃至880℃,保温至少120分钟,再以小于或等于40℃/h速度冷却到640℃至660℃,保温至少10分钟,再加热到750℃至770℃,保温至少120分钟后空冷。
3.根据权利要求1所述的直线电机控制棒驱动机构动子杆制作工艺方法,其特征在于:步骤2的具体过程为:将动子杆粗料加热至870℃,保温至少120分钟,再以小于或等于40℃/h速度冷却到650℃,保温至少10分钟,再加热至760℃,保温至少120分钟后空冷。
4.根据权利要求1所述的直线电机控制棒驱动机构动子杆制作工艺方法,其特征在于:步骤2的具体过程为:将动子杆粗料加热至860℃至870℃,保温至少120分钟,再以小于或等于40℃/h速度冷却到640℃至650℃,保温至少10分钟,再加热至到750℃至760℃,保温至少120分钟后空冷。
5.根据权利要求1所述的直线电机控制棒驱动机构动子杆制作工艺方法,其特征在于:步骤2的具体过程为:将动子杆粗料加热至870℃至880℃,保温至少120分钟,再以小于或等于40℃/h速度冷却到650℃至660℃,保温至少10分钟,再加热至到760℃至770℃,保温至少120分钟后空冷。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的直线电机控制棒驱动机构动子杆制作工艺方法,其特征在于:步骤7的具体过程为:圆柱体料放入加热炉加热到390℃至410℃,保温至少240分钟,再以小于50℃/小时的速度冷却到150℃以下出炉空冷。
7.根据权利要求1至5中任意一项所述的直线电机控制棒驱动机构动子杆制作工艺方法,其特征在于:步骤7的具体过程为:圆柱体料放入加热炉加热到400℃,保温至少240分钟,再以至少50℃/小时的速度冷却到至少150℃以下出炉空冷。
8.根据权利要求1至5中任意一项所述的直线电机控制棒驱动机构动子杆制作工艺方法,其特征在于:步骤7的具体过程为:圆柱体料放入加热炉加热到390℃至400℃或400℃至410℃,保温至少240分钟,再以至少50℃/小时的速度冷却到至少150℃以下出炉空冷。
9.根据权利要求1至5中任意一项所述的直线电机控制棒驱动机构动子杆制作工艺方法,其特征在于:步骤9和步骤10之间还要进行清洁和表面渗透检测处理。
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