CN108922642B - 一种环形核燃料组件上管座机械加工方法及加工夹具 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种环形核燃料组件上管座机械加工方。该方法采用方形夹具分五个工序进行环形核燃料组件上管座加工，每一个工序利用了夹具的一个工作面；所述的方形夹具四个侧面各分布一个工作面，顶面分布一个工作面。本发明满足环形核燃料组件上管座定位夹紧及加工要求，机械加工后的上管座完全满足图纸和技术条件要求。工装夹具采用手动夹持的方式，适用于卧式加工中心，用于精密铸造上管座的精加工，产品质量稳定。
Description
技术领域
本发明属于核燃料组件机械制造技术领域，具体涉及一种环形核燃料组件上管座机械加工方法。
背景技术
环形燃料组件研制是国家科技重大专项，管座是燃料组件重要组成部分之一。
如图1所示，上管座采用分体加工，其中框架和上格板分别完成各自加工后通过电子束焊接进行组焊，然后进行整体精加工，主要部件包括导向管孔(8个)、压紧弹簧槽(4个)、螺纹孔(4个)、四面、仪表管孔(1个)、凸台(4个)、防错位孔(1个)等尺寸特征通过机械加工达到技术条件要求。
为了保证上管座的制造技术要求，需设计适用的一种环形核燃料组件上管座机械加工方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种环形核燃料组件上管座机械加工方法，其满足环形核燃料组件上管座机械加工，并使上管座机械加工后尺寸特征满足图纸和技术要求，从而保证产品的顺利的生产。
实现本发明目的的技术方案：一种环形核燃料组件上管座机械加工方法，该方法采用方形夹具分五个工序进行环形核燃料组件上管座加工，每一个工序利用了夹具的一个工作面；所述的方形夹具四个侧面各分布一个工作面，顶面分布一个工作面；具体加工步骤如下：
(a)工序一
将上管座的框架放置在夹具的侧面第一个工作面上，在夹具的侧面第一工作面上带有呈方形布置的四个支承座一，其中位于上方的二个支承座一的上方设有两个压板座；在夹具的侧面第一个工作面上左右两侧分别设置左侧定位座一、右侧推座一；将上管座的框架底面紧贴四个支承座一，锁紧右侧推座一、让上管座紧贴左侧定位座一，最后框架上方的压板座压紧，从而实现采用平面定位方式完成框架的6点定位和夹紧；然后加工上管座的框架的凸台、防错位孔、锁紧螺钉孔并加工定位销孔；
(b)工序二
将工序一获得的上管座的框架放置在夹具的侧面第二工作面上，在夹具的侧面第二工作面上带有呈方形布置的四个支撑座二上，在每两个支撑座二之间设置两个对中座，共计在夹具的侧面第二工作面上设置八个对中座；夹具的侧面第二工作面上还带有一个圆柱销一和一个棱形销一；将上管座的框架底面紧贴夹具的侧面第二工作面上设有的四个支撑座二上，工序一加工的 2个定位工艺孔分别放入圆柱销一和一个棱形销一内；通过八个对中座将上管座的框架压紧，从而实现采用一面两销定位方式完成上管座的框架6点定位和夹紧；然后加工上管座框架的压紧弹簧槽；
(c)工序三
将上管座的上格板放置在夹具的侧面第三个工作面上，在夹具的侧面第三工作面上部设有两个支撑座三、下部设有两个下支承座一；在夹具的侧面第三个工作面上左右两侧分别设置左侧定位座二、右侧推座二；上管座的上格板的内腔底平面紧贴两个支撑座三、两个下支承座一；锁紧右侧推座二、让上管座紧贴左侧定位座二，从而实现采用平面定位方式完成上管座的定位和夹紧；然后加工上管座的上格板的导向管孔上部分、仪表管孔上部分及流水孔；
(d)工序四
将工序三获得的上管座的上格板放置在夹具的侧面第四个工作面上，在夹具的侧面第四个工作面中呈方形布置四个支承座四，其中位于下方的二个支承座四的下方设有两个下支撑座二；在夹具的侧面第四个工作面左右两侧各布置一个左侧推座和右侧定位座，上管座的上格板的底平面紧贴四个支承座四、两个下支撑座二，锁紧左侧推座、让上管座紧贴右侧定位座，从而实现采用平面定位方式完成上管座的定位和夹紧；然后加工上管座上格板的导向管孔下部分、仪表管孔下部分及流水孔孔口的倒角；再将加工完成的上管座的框架与上格板焊接形成上管座；
(e)工序五
将工序四获得的上管座放置在夹具的顶面工作面上，在夹具的顶面工作面上布置有四个大锁座和2个锁座，在夹具的顶面工作面上还布置有圆柱销二和棱形销二；将上管座紧贴四个大锁座和2个锁座，将上管座的两个定位孔分别装入圆柱销二和棱形销二中，锁紧螺钉；然后加工上管座合件的四面。
如上所述的一种环形核燃料组件上管座机械加工方法，其该夹具的外框夹持尺寸可调；夹具的夹持面及定位面表面粗糙度优于Ra1.6；夹具的夹持面及定位面平面度≤0.1mm。
如上所述的一种环形核燃料组件上管座机械加工方法，其该夹具装配后各工作面之间的平行度≤0.1mm；夹具装配后各工作面之间的垂直度≤ 0.1mm。
如上所述的一种环形核燃料组件上管座机械加工方法，其所述的支承座一、支撑座二、支撑座三、下支承座一、支撑座四、下支撑座二采用耐磨材料，硬度达到HRC50-55。
如上所述的一种核燃料组件上管座机械加工方法，其所述的压板座、左侧定位座一、右侧推座一、对中座、左侧定位座二、右侧推座二、左侧推座、右侧定位座锁座大锁座采用45#钢，硬度达到HRC35-40。
如上所述的一种核燃料组件上管座机械加工方法，其所述的方形夹具本体采用45#钢焊接而成。
本发明所述的一种环形核燃料组件上管座机械加工用夹具，该夹具本体为方形，四个侧面各分布一个工作面，顶面分布一个工作面；在夹具的侧面第一工作面上带有呈方形布置的四个支承座一，其中位于上方的二个支承座一的上方设有两个压板座；在夹具的侧面第一个工作面上左右两侧分别设置左侧定位座一、右侧推座一；在夹具的侧面第二工作面上带有呈方形布置的四个支撑座二上，在每两个支撑座二之间设置两个对中座，共计在夹具的侧面第二工作面上设置八个对中座；夹具的侧面第二工作面上还带有一个圆柱销一和一个棱形销一；在夹具的侧面第三工作面上部设有两个支撑座三、下部设有两个下支承座一；在夹具的侧面第三个工作面上左右两侧分别设置左侧定位座二、右侧推座二；在夹具的侧面第四个工作面中呈方形布置四个支承座四，其中位于下方的二个支承座四的下方设有两个下支撑座二；在夹具的侧面第四个工作面左右两侧各布置一个左侧推座和右侧定位座，在夹具的顶面工作面上布置有四个大锁座和2个锁座，在夹具的顶面工作面上还布置有圆柱销二和棱形销二。
如上所述的一种环形核燃料组件上管座机械加工用夹具，该夹具的外框夹持尺寸可调；夹具的夹持面及定位面表面粗糙度优于Ra1.6；夹具的夹持面及定位面平面度≤0.1mm。
如上所述的一种环形核燃料组件上管座机械加工用夹具，该夹具装配后各工作面之间的平行度≤0.1mm；夹具装配后各工作面之间的垂直度≤ 0.1mm。
如上所述的一种环形核燃料组件上管座机械加工用夹具，所述的支承座一、支撑座二、支撑座三、下支承座一、支撑座四、下支撑座二采用耐磨材料，硬度达到HRC50-55；所述的压板座、左侧定位座一、右侧推座一、对中座、左侧定位座二、右侧推座二、左侧推座、右侧定位座锁座大锁座采用45# 钢，硬度达到HRC35-40；所述的方形夹具本体采用45#钢焊接而成。
本发明的效果在于：本发明所述的一种环形核燃料组件上管座机械加工方法，其满足环形核燃料组件上管座定位夹紧及加工要求，机械加工后的上管座完全满足图纸和技术条件要求。工装夹具采用手动夹持的方式，适用于卧式加工中心，用于精密铸造上管座的精加工。工装夹具主要选取面、孔作为定位基准，采用平面、圆柱销、菱形销、支承块、支承座、侧推座、定位座、夹钳座等实现工件的定位和夹紧。已经完成了8组环形燃料组件上下管座的机械加工，产品质量稳定。
附图说明
图1环形核燃料组件上管座结构示意图；
图2夹具的侧面第一工作面结构示意图；
图3夹具的侧面第二工作面结构示意图；
图4夹具的侧面第三工作面结构示意图；
图5夹具的侧面第四工作面结构示意图；
图6夹具的顶部工作面侧视图；
图7夹具的顶部工作面结构示意图；
图中：1.压板座；2.左侧定位座一；3.支承座一；4.右侧推座一；5.圆柱销一；6.对中座；7.支撑座二；8.棱形销一；9.支撑座三；10.左侧定位座二；11.下支承座一；12.右侧推座二；13.支撑座四；14.左侧推座；15.下支撑座二；16.右侧定位座；17.圆柱销二；18.锁座；19.大锁座；20.棱形销二；21.导向管孔；22.凸台；23.定位销孔；24.四面；25.防错位孔；26.上格板；27.弹簧槽；28.仪表管孔；29.流水孔；30.锁紧螺钉孔； 31.框架。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明所述的一种环形核燃料组件上管座机械加工方法作进一步描述。
实施例1
本发明提供一种环形核燃料组件上管座机械加工方法，所述的环形核燃料组件上管座结构如图1所示；
该方法采用方形夹具分五个工序进行环形核燃料组件上管座加工，每一个工序利用了夹具的一个工作面；所述的方形夹具四个侧面各分布一个工作面，顶面分布一个工作面；
具体加工步骤如下：
(a)工序一
如图2所示，将上管座的框架放置在夹具的侧面第一个工作面上，在夹具的侧面第一工作面上带有呈方形布置的四个支承座一3，其中位于上方的二个支承座一3的上方设有两个压板座1；在夹具的侧面第一个工作面上左右两侧分别设置左侧定位座一2、右侧推座一4；
将上管座的框架底面紧贴四个支承座一3，锁紧右侧推座一4、让上管座紧贴左侧定位座一2，最后框架上方的压板座1压紧，从而实现采用平面定位方式完成框架的6点定位和夹紧；
然后加工上管座的框架的凸台22、防错位孔25、锁紧螺钉孔30并加工定位销孔；
(b)工序二
如图3所示，将工序一获得的上管座的框架放置在夹具的侧面第二工作面上，在夹具的侧面第二工作面上带有呈方形布置的四个支撑座二7上，在每两个支撑座二7之间设置两个对中座6，共计在夹具的侧面第二工作面上设置八个对中座6；夹具的侧面第二工作面上还带有一个圆柱销一5和一个棱形销一8；将上管座的框架底面紧贴夹具的侧面第二工作面上设有的四个支撑座二7上，工序一加工的2个定位工艺孔分别放入圆柱销一5和一个棱形销一8内；通过八个对中座6将上管座的框架压紧，从而实现采用一面两销定位方式完成上管座的框架6点定位和夹紧；然后加工上管座框架的压紧弹簧槽27；
(c)工序三
如图4所示，将上管座的上格板放置在夹具的侧面第三个工作面上，在夹具的侧面第三工作面上部设有两个支撑座三9、下部设有两个下支承座一11；在夹具的侧面第三个工作面上左右两侧分别设置左侧定位座二10、右侧推座二12；
上管座的上格板的内腔底平面紧贴两个支撑座三9、两个下支承座一11；锁紧右侧推座二12、让上管座紧贴左侧定位座二10，从而实现采用平面定位方式完成上管座的定位和夹紧；
然后加工上管座的上格板的导向管孔上部分、仪表管孔上部分及流水孔；
(d)工序四
如图5所示，将工序三获得的上管座的上格板放置在夹具的侧面第四个工作面上，在夹具的侧面第四个工作面中呈方形布置四个支承座四13，其中位于下方的二个支承座四13的下方设有两个下支撑座二15；在夹具的侧面第四个工作面左右两侧各布置一个左侧推座14和右侧定位座16；
上管座的上格板的底平面紧贴四个支承座四13、两个下支撑座二15，锁紧左侧推座14、让上管座紧贴右侧定位座16，从而实现采用平面定位方式完成上管座的定位和夹紧；
然后加工上管座上格板的导向管孔下部分、仪表管孔下部分及流水孔孔口的倒角；
再将加工完成的上管座的框架与上格板焊接形成上管座；
(e)工序五
如图6和图7所示，将工序四获得的上管座放置在夹具的顶面工作面上，在夹具的顶面工作面上布置有四个大锁座19和2个锁座18，在夹具的顶面工作面上还布置有圆柱销二17和棱形销二20；
将上管座紧贴四个大锁座19和2个锁座18，将上管座的两个定位孔分别装入圆柱销二17和棱形销二20中，锁紧螺钉；
然后加工上管座合件的四面。
该夹具的外框夹持尺寸可调；夹具的夹持面及定位面表面粗糙度优于Ra1.6；夹具的夹持面及定位面平面度≤0.1mm。
该夹具装配后各工作面之间的平行度≤0.1mm；夹具装配后各工作面之间的垂直度≤0.1mm。
所述的支承座一、支撑座二、支撑座三、下支承座一、支撑座四、下支撑座二采用耐磨材料，硬度达到HRC50-55。
所述的压板座、左侧定位座一、右侧推座一、对中座、左侧定位座二、右侧推座二、左侧推座、右侧定位座锁座大锁座采用45#钢，硬度达到 HRC35-40。
所述的方形夹具本体采用45#钢焊接而成。
实施例2
如图2至图7所示，本发明所述的一种环形核燃料组件上管座机械加工用夹具，该夹具本体为方形，四个侧面各分布一个工作面，顶面分布一个工作面；
在夹具的侧面第一工作面上带有呈方形布置的四个支承座一3，其中位于上方的二个支承座一3的上方设有两个压板座1；在夹具的侧面第一个工作面上左右两侧分别设置左侧定位座一2、右侧推座一4；
在夹具的侧面第二工作面上带有呈方形布置的四个支撑座二7上，在每两个支撑座二7之间设置两个对中座6，共计在夹具的侧面第二工作面上设置八个对中座6；夹具的侧面第二工作面上还带有一个圆柱销一5和一个棱形销一8；
在夹具的侧面第三工作面上部设有两个支撑座三9、下部设有两个下支承座一11；在夹具的侧面第三个工作面上左右两侧分别设置左侧定位座二 10、右侧推座二12；
在夹具的侧面第四个工作面中呈方形布置四个支承座四13，其中位于下方的二个支承座四13的下方设有两个下支撑座二15；在夹具的侧面第四个工作面左右两侧各布置一个左侧推座14和右侧定位座16，
在夹具的顶面工作面上布置有四个大锁座19和2个锁座18，在夹具的顶面工作面上还布置有圆柱销二17和棱形销二20。
该夹具的外框夹持尺寸可调；夹具的夹持面及定位面表面粗糙度优于 Ra1.6；夹具的夹持面及定位面平面度≤0.1mm。
该夹具装配后各工作面之间的平行度≤0.1mm；夹具装配后各工作面之间的垂直度≤0.1mm。
所述的支承座一、支撑座二、支撑座三、下支承座一、支撑座四、下支撑座二采用耐磨材料，硬度达到HRC50-55；所述的压板座、左侧定位座一、右侧推座一、对中座、左侧定位座二、右侧推座二、左侧推座、右侧定位座锁座大锁座采用45#钢，硬度达到HRC35-40；所述的方形夹具本体采用45# 钢焊接而成。
本发明同样适用于其他燃料组件上管座机械加工。此项目旨使上管座机械加工后尺寸特征满足图纸和技术要求，从而保证产品的顺利的生产。
Claims (10)
1.一种环形核燃料组件上管座机械加工方法，其特征在于：该方法采用方形夹具分五个工序进行环形核燃料组件上管座加工，每一个工序利用了夹具的一个工作面；所述的方形夹具四个侧面各分布一个工作面，顶面分布一个工作面；
具体加工步骤如下：
(a)工序一
将上管座的框架放置在夹具的侧面第一个工作面上，在夹具的侧面第一个工作面上带有呈方形布置的四个支承座一(3)，其中位于上方的二个支承座一(3)的上方设有两个压板座(1)；在夹具的侧面第一个工作面上左右两侧分别设置左侧定位座一(2)、右侧推座一(4)；
将上管座的框架底面紧贴四个支承座一(3)，锁紧右侧推座一(4)，让上管座紧贴左侧定位座一(2)，最后将框架上方的压板座(1)压紧，从而实现采用平面定位方式完成框架的6点定位和夹紧；
然后加工上管座的框架的凸台(22)、防错位孔(25)和锁紧螺钉孔(30)并加工定位销孔；
(b)工序二
将工序一获得的上管座的框架放置在夹具的侧面第二个工作面上，在夹具的侧面第二个工作面上带有呈方形布置的四个支撑座二(7)上，在每两个支撑座二(7)之间设置两个对中座(6)，共计在夹具的侧面第二个工作面上设置八个对中座(6)；夹具的侧面第二个工作面上还带有一个圆柱销一(5)和一个棱形销一(8)；
将上管座的框架底面紧贴夹具的侧面第二个工作面上设有的四个支撑座二(7)上，工序一加工的2个定位销孔分别放入圆柱销一(5)和一个棱形销一(8)内；通过八个对中座(6)将上管座的框架压紧，从而实现采用一面两销定位方式完成上管座的框架6点定位和夹紧；
然后加工上管座框架的压紧弹簧槽(27)；
(c)工序三
将上管座的上格板放置在夹具的侧面第三个工作面上，在夹具的侧面第三个工作面上部设有两个支撑座三(9)，下部设有两个下支承座一(11)；在夹具的侧面第三个工作面上左右两侧分别设置左侧定位座二(10)、右侧推座二(12)；
上管座的上格板的内腔底平面紧贴两个支撑座三(9)和两个下支承座一(11)；锁紧右侧推座二(12)，让上管座紧贴左侧定位座二(10)，从而实现采用平面定位方式完成上管座的定位和夹紧；
然后加工上管座的上格板的导向管孔上部分、仪表管孔上部分及流水孔；
(d)工序四
将工序三获得的上管座的上格板放置在夹具的侧面第四个工作面上，在夹具的侧面第四个工作面中呈方形布置四个支撑座四(13)，其中位于下方的二个支撑座四(13)的下方设有两个下支撑座二(15)；在夹具的侧面第四个工作面左右两侧各布置一个左侧推座(14)和右侧定位座(16)，
上管座的上格板的底平面紧贴四个支撑座四(13)和两个下支撑座二(15)，锁紧左侧推座(14)，让上管座紧贴右侧定位座(16)，从而实现采用平面定位方式完成上管座的定位和夹紧；
然后加工上管座上格板的导向管孔下部分、仪表管孔下部分及流水孔孔口的倒角；
再将加工完成的上管座的框架与上格板焊接形成上管座；
(e)工序五
将工序四获得的上管座放置在夹具的顶面工作面上，在夹具的顶面工作面上布置有四个大锁座(19)和2个锁座(18)，在夹具的顶面工作面上还布置有圆柱销二(17)和棱形销二(20)；
将上管座紧贴四个大锁座(19)和2个锁座(18)，将上管座的两个定位孔分别装入圆柱销二(17)和棱形销二(20)中，锁紧螺钉；
然后加工上管座合件的四面。
2.根据权利要求1所述的一种环形核燃料组件上管座机械加工方法，其特征在于：该夹具的外框夹持尺寸可调；夹具的夹持面及定位面表面粗糙度优于Ra1.6；夹具的夹持面及定位面平面度≤0.1mm。
3.根据权利要求1所述的一种环形核燃料组件上管座机械加工方法，其特征在于：该夹具装配后各工作面之间的平行度≤0.1mm；夹具装配后各工作面之间的垂直度≤0.1mm。
4.根据权利要求1所述的一种环形核燃料组件上管座机械加工方法，其特征在于：所述的支承座一、支撑座二、支撑座三、下支承座一、支撑座四和下支撑座二采用耐磨材料，硬度达到HRC50-55。
5.根据权利要求1所述的一种核燃料组件上管座机械加工方法，其特征在于：所述的压板座、左侧定位座一、右侧推座一、对中座、左侧定位座二、右侧推座二、左侧推座、右侧定位座、锁座和大锁座采用45#钢，硬度达到HRC35-40。
6.根据权利要求1所述的一种核燃料组件上管座机械加工方法，其特征在于：所述的方形夹具本体采用45#钢焊接而成。
7.一种环形核燃料组件上管座机械加工用夹具，其特征在于：该夹具本体为方形，四个侧面各分布一个工作面，顶面分布一个工作面；
在夹具的侧面第一个工作面上带有呈方形布置的四个支承座一(3)，其中位于上方的二个支承座一(3)的上方设有两个压板座(1)；在夹具的侧面第一个工作面上左右两侧分别设置左侧定位座一(2)、右侧推座一(4)；
在夹具的侧面第二个工作面上带有呈方形布置的四个支撑座二(7)上，在每两个支撑座二(7)之间设置两个对中座(6)，共计在夹具的侧面第二个工作面上设置八个对中座(6)；夹具的侧面第二个工作面上还带有一个圆柱销一(5)和一个棱形销一(8)；
在夹具的侧面第三个工作面上部设有两个支撑座三(9)，下部设有两个下支承座一(11)；在夹具的侧面第三个工作面上左右两侧分别设置左侧定位座二(10)、右侧推座二(12)；
在夹具的侧面第四个工作面中呈方形布置四个支撑座四(13)，其中位于下方的二个支撑座四(13)的下方设有两个下支撑座二(15)；在夹具的侧面第四个工作面左右两侧各布置一个左侧推座(14)和右侧定位座(16)，
在夹具的顶面工作面上布置有四个大锁座(19)和2个锁座(18)，在夹具的顶面工作面上还布置有圆柱销二(17)和棱形销二(20)。
8.根据权利要求7所述的一种环形核燃料组件上管座机械加工用夹具，其特征在于：该夹具的外框夹持尺寸可调；夹具的夹持面及定位面表面粗糙度优于Ra1.6；夹具的夹持面及定位面平面度≤0.1mm。
9.根据权利要求7所述的一种环形核燃料组件上管座机械加工用夹具，其特征在于：该夹具装配后各工作面之间的平行度≤0.1mm；夹具装配后各工作面之间的垂直度≤0.1mm。
10.根据权利要求7所述的一种环形核燃料组件上管座机械加工用夹具，其特征在于：所述的支承座一、支撑座二、支撑座三、下支承座一、支撑座四和下支撑座二采用耐磨材料，硬度达到HRC50-55；所述的压板座、左侧定位座一、右侧推座一、对中座、左侧定位座二、右侧推座二、左侧推座、右侧定位座、锁座和大锁座采用45#钢，硬度达到HRC35-40；所述的方形夹具本体采用45#钢焊接而成。
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