CN109278337A - 一种核燃料预压成形液压机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种核燃料预压成形液压机，其包括：机架和软模具；所述机架包括上横梁、两个立柱、四个锁紧螺母、下横梁、固定工作台、上压头和下压头；所述上横梁和下横梁分别设置于所述立柱的上端和下端，并通过锁紧螺母固定；所述立柱的中部设置有固定工作台；所述上压头设置于上横梁上；所述机架内设有液压缸，所述下压头设置于活塞杆上端面上；所述上压头和下压头用于对软模具内的核燃料进行成形。本发明的核燃料预压成形液压机能够通过预压成形制备核燃料，解决我国核燃料元件的预压成形装备的从无到有，提供一种新的装备类别，填补市场空白。为我国核电站系统工程提供关键的工业装备。

Description

一种核燃料预压成形液压机
技术领域
本发明涉及液压机设备领域，尤其涉及一种核燃料预压成形液压机。
背景技术
目前，核燃料元件是由粉末状预压制成球形，该核燃料元件的原料为粉末状，原料疏松，不易成形，需采用软膜等静压压制工艺制造。由于软膜有流体般的特性，可使膜内粉末较均匀压缩成形。
正因软膜的流动特性，在压制过程中，软膜的可控性和压制的技术参数指标对其成形件的质量影响极大，这两项是预压制工艺的技术难题，也是急需解决的问题。
传统制造工艺和装备技术指标无法实现该核燃料元件的预压成形，因此，急需设计一种能实现核燃料预压成形的设备。
发明内容
本发明目的是提供一种核燃料预压成形液压机，其解决了上述技术问题，填补了市场空白。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：一种核燃料预压成形液压机，其包括：机架和软模具；
所述机架包括上横梁、两个立柱、四个锁紧螺母、下横梁、固定工作台、上压头和下压头；
所述上横梁和下横梁分别设置于所述立柱的上端和下端，并通过锁紧螺母固定；所述立柱的中部设置有固定工作台；所述上压头设置于上横梁上；
所述机架内设有液压缸，所述液压缸为分体式，并包括缸盖、活塞杆、缸套和连接螺杆；所述下横梁上形成缸底；所述缸套固定于所述下横梁上，并与所述缸底连通；所述缸盖固定于所述缸套上；所述活塞杆下端的活塞可滑动地设置于所述缸套内，并且所述活塞杆的上端穿过所述缸盖，位于所述缸盖的上方；所述缸盖、缸套和下横梁通过连接螺杆相连接，缸盖和活塞杆上设有密封圈；
所述下压头设置于活塞杆上端面上；所述上压头和下压头用于对软模具内的核燃料进行成形。
可选的，所述的核燃料预压成形液压机还包括模具导向机构，所述模具导向机构用于对软模具进行定位和导向。
可选的，所述模具导向机构包括模具套、固定挡块、模具套托板、连接杆、四个导向杆、导向套、导向梁、导柱和两个气缸；
所述模具套托板通过两连接杆连接于两个气缸的活塞杆上；所述模具套托板上设置有固定挡块；所述模具套托板上设有模具套，模具套呈中空状，通过所述模具套实现模具的定位；
两个所述气缸固定于下横梁上；四个所述导向杆的上端均固定于所述模具套托板上，其下端均固定于所述导向梁上；所述导向梁上开设有通孔，所述通孔内设置有导向套，所述导柱的上端固定于所述下横梁上，所述导向套可滑动地设置于所述导柱上。
可选的，所述的核燃料预压成形液压机还包括上料机构和下料机构，用于实现软模具的上料和下料。
可选的，所述上料机构包括伺服电机、主动齿轮、被动齿轮、上料摆臂、固定架、上料轴套和轴承；
所述固定架固定于固定支架上，并且所述伺服电机固定于所述固定支架上，所述伺服电机的输出轴上设置有主动齿轮；所述立柱上套设有上料轴套和轴承，所述轴承位于所述上料轴套的上方；所述被动齿轮套设于所述轴承上；所述主动齿轮和被动齿轮啮合；所述上料摆臂固定于所述被动齿轮上。
可选的，所述下料机构包括轴套、转轴、气缸固定轴、下料摆臂、极限撞块、转臂、初始撞块、行程开关、气缸和固定板；
所述固定工作台和固定支架上开设有竖直孔，所述固定工作台和固定支架的竖直孔内设置有所述轴套，所述转轴可转动地设置于所述轴套内，并且所述转轴的上端设置有下料摆臂；
所述气缸的缸体通过气缸固定轴铰接于所述固定板上，所述固定板固定于所述固定工作台上，并位于所述固定工作台的下方；所述气缸的活塞杆铰接于所述转臂的一端，所述转臂的另一端固定于所述转轴；
所述转轴上还设置有初始撞块和极限撞块，所述初始撞块和极限撞块之间具有一预设夹角，所述固定板上还设置有行程开关，当所述初始撞块和极限撞块运动时，触碰所述行程开关。
可选的，所述初始撞块和极限撞块之间的夹角为90°。
可选的，所述的核燃料预压成形液压机还包括液压系统，所述液压系统包括溢流阀、电磁球阀、高频响伺服阀、压力表、压力传感器、比例调速阀、电磁截止球阀、安全阀和卸荷阀；
压力油供给管路连接于高频响伺服阀的P口，所述高频响伺服阀的A口连接于电磁球阀，所述电磁球阀连接于液压缸的无杆腔油口，以及通过溢流阀连接于油箱；所述高频响伺服阀的B口连接于液压缸有杆腔油口；所述高频响伺服阀的口连接于油箱；
所述电磁球阀还连接于压力表和压力传感器；所述电磁球阀还通过电磁截止球阀连接于比例调速阀，所述比例调速阀连接于油箱；
所述压力油供给管路还通过安全阀和卸荷阀连接于油箱。
可选的，所述上压头包括调节杆、锁紧螺钉和设置于所述调节杆下端的上部压头，所述调节杆通过锁紧螺钉固定于所述上横梁上。
可选的，所述下压头包括下部压头和固定于所述下部压头下端的连接法兰。
本发明具有如下有益效果：本发明的核燃料预压成形液压机能够通过预压成形制备核燃料，解决我国核燃料元件的预压成形装备的从无到有，提供一种新的装备类别，填补市场空白。为我国核电站系统工程提供关键的工业装备。
附图说明
图1是本发明的核燃料预压成形液压机的主视图。
图2是本发明的核燃料预压成形液压机的左视图。
图3是本发明的上料结构和下料机构的结构示意图。
图4是本发明的上料结构和下料机构的K向结构示意图。
图5是本发明的液压系统的示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明的技术方案作进一步阐述。
实施例1
本实施例提供了一种核燃料预压成形液压机，其包括：机架1、上料机构3(见图3)、软模具5、下料机构6(见图3和图4)和模具导向机构9。
所述机架1采用双柱式结构，并包括上横梁1.1、两个立柱1.2、四件锁紧螺母1.10、下横梁1.9、固定工作台1.4、上压头2(见图2)和下压头7。
所述上横梁1.1和下横梁1.9分别设置于所述立柱1.2的上端和下端，形成封闭的刚性整体受力框架，并通过锁紧螺母1.10固定；所述立柱1.2的中部设置有固定工作台1.4，所述固定工作台1.4固定于生产线的固定支架1.3上。
所述上压头2设置于上横梁1.1上，并包括调节杆2.1、锁紧螺钉2.2和设置于所述调节杆下端的上部压头2.3，所述调节杆2.1通过锁紧螺钉2.2固定于所述上横梁1.1上，所述上横梁1.1设有测量标尺，可测定上压头的调节量。所述上压头可以通过调节杆进行上下调节，以适应不同的模具高度差的需要。
所述机架1内设有液压缸，优选地，所述液压缸为分体式，并包括缸盖1.5、活塞杆1.6、缸套1.8和连接螺杆1.7。所述下横梁1.9上形成缸底；所述缸套1.8固定于所述下横梁1.9上，并与所述缸底连通；所述缸盖1.5固定于所述缸套1.8上；所述活塞杆1.6下端的活塞可滑动地设置于所述缸套1.8内，并且所述活塞杆的上端穿过所述缸盖1.5，位于所述缸盖1.5的上方。本实施例中，所述缸盖1.5、缸套1.8和下横梁1.9通过连接螺杆1.7相连接，缸盖1.5和活塞杆1.6上设有密封圈，在所述活塞的上方和下方分别形成上下两个封闭的腔。所述两个封闭的腔设有进油或出油口，当两个封闭的腔导入压力油时，活塞杆1.6可实现上下运动，实现压制动作。
所述下压头7设置于活塞杆上端面上，并包括下部压头7.1和固定于所述下部压头7.1下端的连接法兰7.2，下压头7可随着活塞杆1.6可做上下运动。
所述模具导向机构9包括模具套9.1、固定挡块9.2、模具套托板9.3、连接杆9.4、四个导向杆9.5、导向套9.6、导向梁9.7、导柱9.8和两个气缸9.9。
所述模具套托板9.3通过两连接杆9.4连接于两个气缸9.9的活塞杆9.10上。所述模具套托板9.3上设置有固定挡块9.2，以通过固定挡块9.2实现模具套托板9.3的位置限定；并且，所述模具套托板9.3上设有模具套9.1，模具套9.1呈中空状，以通过所述模具套9.1实现软模具的定位和导向。
两个所述气缸9.9固定于下横梁1.9上；四个所述导向杆9.5的上端均固定于所述模具套托板9.3上，其下端均固定于所述导向梁9.7上；所述导向梁9.7上开设有通孔，所述通孔内设置有导向套9.6，所述导柱9.8的上端固定于所述下横梁1.9上，所述导向套9.6可滑动地设置于所述导柱9.8上。
当两个气缸运动时，通过四个导向杆9.5、导向套9.6、导向梁9.7和导柱9.8，带动模具套托板9.3和模具套9.1实现平稳上下运动。
所述上料机构3包括伺服电机3.1、减速机3.2、主动齿轮3.3、被动齿轮3.4、上料摆臂3.5、固定架3.6、上料轴套3.7和轴承3.8。
所述固定架3.6固定于所述固定支架1.3上，并且所述伺服电机3.1固定于所述固定支架上，所述伺服电机3.1的输出轴上设置有主动齿轮3.3，或者，所述伺服电机3.1与减速机3.2传动连接，所述减速机3.2的输出轴上设置有主动齿轮3.3；所述立柱上套设有上料轴套3.7和轴承3.8，所述轴承位于所述上料轴套的上方；所述被动齿轮3.4套设于所述轴承上，以使得所述被动齿轮相对于所述立柱能够转动；本实施例中，所述主动齿轮和被动齿轮啮合；所述上料摆臂固定于所述被动齿轮上；伺服电机3.1工作时驱动减速机3.2，同时带动齿轮副和上料摆臂3.5以立柱1.2为圆心从初始位置转动至机架1中心位置，实现工件的自动上料。
所述下料机构包括轴套6.1、转轴6.2、气缸固定轴6.3、下料摆臂6.4、极限撞块6.5、转臂6.6、初始撞块6.7、行程开关6.8、气缸6.9和固定板6.10。
所述固定工作台1.4和固定支架1.3上开设有竖直孔，所述固定工作台1.4和固定支架1.3的竖直孔内设置有所述轴套，所述转轴可转动地设置于所述轴套内，并且所述转轴的上端设置有下料摆臂6.4。
所述气缸6.9的一端(缸体)通过气缸固定轴6.3铰接于所述固定板6.10上，所述固定板6.10固定于所述固定工作台上，并位于所述固定工作台的下方；所述气缸的另一端(活塞杆)铰接于所述转臂6.6的一端，所述转臂6.6的另一端固定于所述转轴，以在所述气缸6.9动作时，能够通过所述转臂6.6带动所述转轴6.2转动，从而实现下料摆臂6.4的转动。
所述转轴上还设置有初始撞块6.7和极限撞块6.5，所述初始撞块6.7和极限撞块6.5之间具有一预设夹角，本实施例中，所述初始撞块6.7和极限撞块6.5之间的夹角为90°；所述固定板6.10上还设置有行程开关6.8，以当所述初始撞块6.7和极限撞块6.5触碰所述行程开关6.8时，能准确知晓所述转轴的位置。
当气缸6.9通入气源时带动转臂6.6转一定的角度，下料摆臂6.4从初始位转到下料位，实现工件的自动下料。
本实施例中，为实现对液压缸的控制，所述核燃料成形液压机还包括：液压系统8，所述液压系统8包括溢流阀82、电磁球阀83、高频响伺服阀84、压力表85、压力传感器86、比例调速阀87、电磁截止球阀88、安全阀89和卸荷阀81。
压力油供给管路连接于高频响伺服阀84的P口，所述高频响伺服阀84的A口连接于电磁球阀83，所述电磁球阀83连接于液压缸的无杆腔油口，以及通过溢流阀82连接于油箱；所述高频响伺服阀84的B口连接于液压缸有杆腔油口；所述高频响伺服阀84的T口连接于油箱。
并且，所述电磁球阀83还连接于压力表85和压力传感器86，以检测液压缸的工作压力；所述电磁球阀83还通过电磁截止球阀88连接于比例调速阀87，以通过所述比例调速阀88控制核燃料预压成形液压机的泄压，所述比例调速阀连接于油箱。
所述压力油供给管路还通过安全阀89和卸荷阀81连接于油箱，以提高液压系统的安全性能。
当液压机压制时，压力油供给管路提供压力油，此时，卸荷阀81带电，高频响伺服阀84给信号，高频响伺服阀84置于右位的工作状态，电磁球阀83带电，压制时可通过高频响伺服阀84进行精确地调压和调速，可实现压力、速度、位移可控。当压制到设定的压力后，电磁截止球阀88带电，比例调速阀87工作，系统开始卸压，卸压到设定压力后，高频响伺服阀84换向置于左位，液压缸回程，完成一次压制。
本发明的一种核燃料预压成形液压机，其工作流程如下：
人工或机器人把装有粉末的软模具放置于上料位，系统发出信号；上料机构3工作，把软模具推到下压头7的中心处定位；模具导向机构9中气缸工作，模具套9.1向上运动；当接触到上压头2时停止，液压缸无杆腔进油，推动活塞杆1.6向上运动，下压头7在活塞杆1.6的推力下，沿着模具套向上运动，直至接触到上压头2，此时液压缸无杆腔继续进油压制，当压制力至设定值时保压，保压时间结束后，液压缸无杆腔经比例调速阀87进行卸压，卸压至设定值时，液压缸有杆腔进油，活塞杆1.6和下压头7向下运动，回到初始位置；此时模具导向机构9中气缸工作，模具套9.1向下运动回到初始位置；下料机构6工作，把软模具从下压头7中心推到下料位，完成一个工作循环。
本发明的液压系统采用了比例伺服控制技术，可实现压力、速度、位移、卸压准确控制，实现压制件的柔性可控，精度高，效率高，保证了压制件的质量。
本发明解决我国核燃料元件的预压成形装备的从无到有，提供一种新的装备类别，填补市场空白。为我国核电站系统工程提供关键的工业装备。
以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种核燃料预压成形液压机，其特征在于，包括：机架和软模具；
所述机架包括上横梁、两个立柱、四个锁紧螺母、下横梁、固定工作台、上压头和下压头；
所述上横梁和下横梁分别设置于所述立柱的上端和下端，并通过锁紧螺母固定；所述立柱的中部设置有固定工作台；所述上压头设置于上横梁上；
所述机架内设有液压缸，所述液压缸为分体式，并包括缸盖、活塞杆、缸套和连接螺杆；所述下横梁上形成缸底；所述缸套固定于所述下横梁上，并与所述缸底连通；所述缸盖固定于所述缸套上；所述活塞杆下端的活塞可滑动地设置于所述缸套内，并且所述活塞杆的上端穿过所述缸盖，位于所述缸盖的上方；所述缸盖、缸套和下横梁通过连接螺杆相连接，缸盖和活塞杆上设有密封圈；
所述下压头设置于活塞杆上端面上；所述上压头和下压头用于对软模具内的核燃料进行成形。
2.根据权利要求1所述的核燃料预压成形液压机，其特征在于，还包括模具导向机构，所述模具导向机构用于对软模具进行定位和导向。
3.根据权利要求2所述的核燃料预压成形液压机，其特征在于，所述模具导向机构包括模具套、固定挡块、模具套托板、连接杆、四个导向杆、导向套、导向梁、导柱和两个气缸；
所述模具套托板通过两连接杆连接于两个气缸的活塞杆上；所述模具套托板上设置有固定挡块；所述模具套托板上设有模具套，模具套呈中空状，通过所述模具套实现模具的定位；
两个所述气缸固定于下横梁上；四个所述导向杆的上端均固定于所述模具套托板上，其下端均固定于所述导向梁上；所述导向梁上开设有通孔，所述通孔内设置有导向套，所述导柱的上端固定于所述下横梁上，所述导向套可滑动地设置于所述导柱上。
4.根据权利要求1所述的核燃料预压成形液压机，其特征在于，还包括上料机构和下料机构，用于实现软模具的上料和下料。
5.根据权利要求4所述的核燃料预压成形液压机，其特征在于，所述上料机构包括伺服电机、主动齿轮、被动齿轮、上料摆臂、固定架、上料轴套和轴承；
所述固定架固定于固定支架上，并且所述伺服电机固定于所述固定支架上，所述伺服电机的输出轴上设置有主动齿轮；所述立柱上套设有上料轴套和轴承，所述轴承位于所述上料轴套的上方；所述被动齿轮套设于所述轴承上；所述主动齿轮和被动齿轮啮合；所述上料摆臂固定于所述被动齿轮上。
6.根据权利要求4所述的核燃料预压成形液压机，其特征在于，所述下料机构包括轴套、转轴、气缸固定轴、下料摆臂、极限撞块、转臂、初始撞块、行程开关、气缸和固定板；
所述固定工作台和固定支架上开设有竖直孔，所述固定工作台和固定支架的竖直孔内设置有所述轴套，所述转轴可转动地设置于所述轴套内，并且所述转轴的上端设置有下料摆臂；
所述气缸的缸体通过气缸固定轴铰接于所述固定板上，所述固定板固定于所述固定工作台上，并位于所述固定工作台的下方；所述气缸的活塞杆铰接于所述转臂的一端，所述转臂的另一端固定于所述转轴；
所述转轴上还设置有初始撞块和极限撞块，所述初始撞块和极限撞块之间具有一预设夹角，所述固定板上还设置有行程开关，当所述初始撞块和极限撞块运动时，触碰所述行程开关。
7.根据权利要求6所述的核燃料预压成形液压机，其特征在于，所述初始撞块和极限撞块之间的夹角为90°。
8.根据权利要求1所述的核燃料预压成形液压机，其特征在于，还包括液压系统，所述液压系统包括溢流阀、电磁球阀、高频响伺服阀、压力表、压力传感器、比例调速阀、电磁截止球阀、安全阀和卸荷阀；
压力油供给管路连接于高频响伺服阀的P口，所述高频响伺服阀的A口连接于电磁球阀，所述电磁球阀连接于液压缸的无杆腔油口，以及通过溢流阀连接于油箱；所述高频响伺服阀的B口连接于液压缸有杆腔油口；所述高频响伺服阀的口连接于油箱；
所述电磁球阀还连接于压力表和压力传感器；所述电磁球阀还通过电磁截止球阀连接于比例调速阀，所述比例调速阀连接于油箱；
所述压力油供给管路还通过安全阀和卸荷阀连接于油箱。
9.根据权利要求1所述的核燃料预压成形液压机，其特征在于，所述上压头包括调节杆、锁紧螺钉和设置于所述调节杆下端的上部压头，所述调节杆通过锁紧螺钉固定于所述上横梁上。
10.根据权利要求1所述的核燃料预压成形液压机，其特征在于，所述下压头包括下部压头和固定于所述下部压头下端的连接法兰。
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