CN110039269B - 驱动机构薄壁深孔密封壳体制造方法 - Google Patents

Abstract

一种驱动机构薄壁深孔密封壳体制造方法，包括：对本体进行粗加工形成连通的第一内孔及第二内孔；对环粗加工形成孔；将环与本体进行配合并焊接，形成焊接组件；对焊接组件的外圆面进行粗加工，形成外圆定位面，半精加工第一内孔及第二内孔；以半精加工后的第一内孔及第二内孔为定位基准，加工外圆定位面，磨削加工第一内孔及第二内孔；以磨削加工后的第一内孔及第二内孔为定位基准，精加工焊接组件的外圆面、螺纹面及槽；对焊接组件的螺纹进行电镀处理；对焊接组件的外圆定位面进行热喷涂处理，形成喷涂面；以磨削加工后的第一内孔及第二内孔为定位基准，精加工焊接组件的外圆面及喷涂面，使产品成型。

Description

驱动机构薄壁深孔密封壳体制造方法

技术领域

本发明涉及核电设备密封壳体制造技术领域，特别涉及一种驱动机构薄壁深孔密封壳体制造方法。

背景技术

密封壳体是控制棒驱动机构的组成零部件之一，是反应堆冷却剂系统承压边界的组成部分，为核安全I级部件。密封壳体外形为细长筒体，其中间位置约500尺寸长度范围内外径、壁厚比超过25，与两端螺纹、定位面位置处外圆同轴度仅0.015，内孔磨削深度大、精度高。密封壳体由主体材料在外圆处采用堆焊工艺堆焊一层过渡层后加工成形，其在一端部外圆装配定位面处又采用了热喷涂工艺。综上可知，密封壳体制造中经焊接、热喷涂、电镀、机加工等复杂工况，受焊接、热喷涂高温、切削热、加工残余应力影响，加工中易发生变形，尺寸精度、表面质量控制难度大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种驱动机构薄壁深孔密封壳体制造方法，用于密封壳体工件在复杂制造工况下的加工，通过工件关键表面预磨削、喷涂、电镀处理及一体加工成形工艺，减少工件制造变形，保证了产品精度。

为了实现上述目的，本发明采取了以下技术方案。

本发明提供一种驱动机构薄壁深孔密封壳体制造方法，所述制造方法包括如下步骤：

所述制造方法包括如下步骤：

(1)对本体进行粗加工形成连通的第一内孔及第二内孔；对环粗加工形成孔；

(2)将环与本体进行配合并焊接，形成焊接组件；

(3)对焊接组件的外圆面进行粗加工，形成外圆定位面，半精加工第一内孔及第二内孔；

(4)以半精加工后的第一内孔及第二内孔为定位基准，加工外圆定位面，磨削加工第一内孔及第二内孔；

(5)以磨削加工后的第一内孔及第二内孔为定位基准，精加工焊接组件的外圆面、螺纹面及槽；

(6)对焊接组件的螺纹进行电镀处理；

(7)对焊接组件的外圆定位面进行热喷涂处理，形成喷涂面；

(8)以磨削加工后的第一内孔及第二内孔为定位基准，精加工焊接组件的外圆面及喷涂面，使产品成型。

进一步，所述密封壳体为薄壁深孔结构件，包括：一本体及一环；

所述本体具有一第一端及一第二端，所述本体的外周表面具有依次排列且直径逐渐增大的的一第一外圆面、一第二外圆面、一第三螺纹面及一第四外圆面，所述本体的内周表面具有依次排列且直径逐渐增大的内孔、台阶孔、第一级深孔及第二级台阶孔，所述第一外圆面及所述内孔靠近所述第一端，所述第四外圆面及所述第二级台阶孔靠近所述第二端；其中，

所述环的内径与所述本体的所述第二外圆面的外径相配合，所述环的一端与所述本体连接，连接方式为焊接；并且，

所述第一外圆面在靠近所述第一端的圆周表面设置相邻的第一螺纹及第一凹槽，所述环与所述本体的焊接处设置有一第二凹槽。

进一步，所述本体为马氏体不锈钢材料制成的结构件，所述环为奥氏体不锈钢材料制成的结构件。

进一步，在步骤(1)中，采用钻孔方式形成第一内孔及第二内孔，第一内孔直径小于第二内孔直径，第一内孔及第二内孔的直径范围均为40mm～50mm。

进一步，在步骤(3)中，半精加工第二内孔及第一内孔的步骤包括：半精加工第二内孔并预留余量，半精加工第一内孔并预留余量”。

进一步，采用先扩孔、后镗孔方式半精加工第二内孔，分别形成第一级深孔、第二级台阶孔，第二级台阶孔为预留余量，所述第一级深孔的直径范围是60mm～80mm，所述第二级台阶孔的直径范围是90mm～100mm；在第一内孔内预留余量为一台阶孔，所述台阶孔位于与第一级深孔相邻的位置。

进一步，在步骤(4)中，采用专用定制磨杆对第一级深孔、第二级台阶孔、内孔及台阶孔进行磨削加工。

进一步，步骤(5)包括：

以第一级深孔、第二级台阶孔、内孔及台阶孔为定位基准，一次成型加工焊接组件的多处外圆定位基准；

校正焊接组件的外圆定位基准，精加工焊接组件的外圆面、螺纹面及槽。

进一步，在步骤(7)中，对外圆定位面进行热喷涂处理时预留余量。

进一步，步骤(8)还包括如下步骤：

将磨削后的第一内孔和第二内孔分别紧配闷头进行装夹定位，以第一内孔和第二内孔为定位基准，校正焊接组件的两端外圆；

精车焊接组件的外圆面及喷涂面；

磨焊接组件的外圆面及喷涂面至尺寸要求，在一次装夹中完成。

本发明驱动机构薄壁深孔密封壳体及制造方法的有益效果是：

(1)改善第一内孔及第二内孔的磨削条件，保证第一内孔及第二内孔加工质量及精度；

(2)改善焊接组件受热加工变形情况，稳定尺寸；

(3)改善各外圆面、螺纹面、第一内孔及第二内孔等关键表面的尺寸精度及同轴精度；

(4)提升焊接组件的质量及加工效率。

附图说明

图1是本发明本体粗加工后的结构示意图；

图2是本发明环粗加工后的结构示意图；

图3是本体与环焊接后的结构示意图；

图4是焊接组件的内孔加工及定位基准位置图；

图5是焊接组件电镀、喷涂处理后，外圆车、磨加工示意图。

图中的标号分别为：

1、本体； 2、环；

200、孔； 200’、环的外圆面；

01、焊接组件； 11、第一端；

12、第二端； 13、第一外圆面；

14、第二外圆面； 15、第三螺纹面；

16、第四外圆面； 101第一内孔；

102、第二内孔； 103、第一外表面；

104、第二外表面； 105、第三外表面；

106、台阶壁； 201、内孔；

202、台阶孔； 203、第一级深孔；

204、第二级台阶孔； 3、第一外圆定位基准；

4、第二外圆定位基准； 5、第三外圆定位基准；

6、第四定位基准； 7、第五定位基准；

22、第一螺纹面； 23、第一凹槽；

24、第二凹槽。

具体实施方式

以下结合附图给出本发明驱动机构薄壁深孔密封壳体制造方法的具体实施方式，但是应当指出，本发明的实施不限于以下的实施方式。

参见图5，本发明公开了一种驱动机构薄壁深孔密封壳体，所述密封壳体为一薄壁深孔结构件，包括一本体1及一环2，所述本体1与所述环2由不同种类的金属制成，本实施例中，所述本体1为马氏体不锈钢材料制成的结构件，所述环2为奥氏体不锈钢材料制成的结构件，所述环2与所述本体1为固定连接，连接方式为焊接。

续见图5，所述本体1的两端具有一第一端11及一第二端12，所述本体1具有多台阶外圆周面和多台阶内圆周面，具体地，所述本体1的外周表面具有依次排列的一第一外圆面13、一第二外圆面14、一第三螺纹面15及一第四外圆面16，所述本体1的内周表面具有依次排列的内孔201、台阶孔202、第一级深孔203及第二级台阶孔204，所述第一外圆面13及所述内孔201靠近所述第一端11，所述第三螺纹面15及所述第二级台阶孔204靠近所述第二端12。其中，所述第一外圆面13、所述第二外圆面14及所述第三螺纹面15的直径逐渐增大，所述第四外圆面16的直径小于所述第三螺纹面15的直径且大于所述第二外圆面14的直径。

续见图5，本实施例中，所述第一外圆面13在靠近所述第一端11的圆周表面设置相邻的第一螺纹面22及第一凹槽23，所述环2与所述本体1的焊接处设置有一第二凹槽24，所述第一螺纹面22的外径与所述第一外圆面13的直径相同，所述环2的外圆面201的直径与所述第三螺纹面15的外径尺寸相同。

续见图5，本实施例中，所述环2具有一孔200，所述环2的孔200与所述本体1的所述第二外圆面14的外径相配合，所述环2的一端与所述本体1固定连接，连接方式为焊接。所述第一外圆面13在靠近所述第一端11的圆周表面设置相邻的第一螺纹面22及第一凹槽23，所述环2与所述本体1的焊接处设置有一第二凹槽24，所述环2的外周表面的直径与所述第三螺纹面15的外径尺寸一致。

参见图1至图5，本发明还公开了一种驱动机构薄壁深孔密封壳体制造方法，所述制造方法包括如下步骤：

(1)对本体1进行粗加工形成连通的第一内孔101及第二内孔102；对环2粗加工形成孔200；

(2)将环2与本体1进行配合并焊接，形成焊接组件01；

(3)对焊接组件01的外圆进行粗加工，形成外圆定位面，半精加工第一内孔101及第二内孔102；

(4)以半精加工后的第一内孔101及第二内孔102为定位基准，加工外圆定位面，磨削加工第一内孔101及第二内孔102；

(5)以磨削加工后的第一内孔101及第二内孔102为定位基准，精加工焊接组件01的两端外圆面、螺纹面及槽；

(6)对焊接组件01的螺纹面进行电镀处理；

(7)对焊接组件01的外圆定位面进行热喷涂处理，形成喷涂面；

(8)以磨削加工后的第一内孔101及第二内孔102为定位基准，精加工焊接组件01的外形及喷涂面，使产品成型。

结合本发明所述实施例中的密封壳体，所述制造方法具体如下：

(100)在所述制造方法的第(1)步中，对本体1进行粗加工形成连通的第一内孔101及第二内孔102；对环2粗加工形成孔200；

参见图1，所述本体1具有一第一端11及一第二端12，所述本体1的外表面具有依次排列且的第一外表面103、第二外表面104及第三外表面105，所述第二外表面104与所述第三外表面105之间具有一台阶壁106，所述第一外表面103的最大直径小于所述第二外表面104的最小直径，所述第二外表面104的最大直径小于所述第三外表面105的最小直径；所述第一外表面103靠近所述第一端11，所述第三外表面105靠近所述第二端12。

续见图1，对所述本体1进行粗加工，加工方式采用钻孔，分别形成第一内孔101和第二内孔102，所述第一内孔101和所述第二内孔102相连通，所述第一内孔101靠近所述第一端11，所述第二内孔102靠近所述第二端12，所述第一内孔101及所述第二内孔102的直径范围均为40mm～50mm，所述第一内孔101的直径小于第二内孔102，即所述本体1与所述第二内孔102对应的壁厚小于所述第一内孔101对应的壁厚，且所述第二内孔102的深度远大于所述第一内孔101的深度。

参见图2，对所述环2进行粗加工，形成孔200，所述孔200的最小直径大于所述第二外表面104的最大直径。

(200)在所述制造方法的第(2)步中，将环2与本体1进行配合并焊接，形成焊接组件01；参见图3，先将所述制造方法第(1)中粗加工后的所述环2的孔200配合在所述本体1的第二外表面104的外径上，将所述环2的一端与所述本体1的台阶壁106进行配合并焊接，所述本体1与所述环2形成焊接组件01。

(300)在所述制造方法的第(3)步中，对焊接组件01的外圆进行粗加工，形成外圆定位面，半精加工第一内孔101及第二内孔102；

(300-1)参见图4，对所述第一外表面103靠近所述第一端11的外表面、所述第二外表面104靠近所述第二端12的外表面及所述第三外表面105靠近所述第二端12的外表面进行粗加工，形成外圆定位面，包括一第一外圆定位基准3、一第二外圆定位基准4及一第三外圆定位基准5。

(300-2)校正所述的第一外圆定位基准3、第二外圆定位基准4及第三外圆定位基准5，对所述第二内孔102进行半精加工并预留余量，半精加工后的所述第二内孔102包括一第一级深孔203和一第二级台阶孔204。具体地，对所述第二内孔102进行扩孔形成第一级深孔203，所述第一级深孔的直径范围是60mm～80mm；对所述第一级深孔203进行镗孔形成第二级台阶孔204，所述第二级台阶孔的直径范围是90mm～100mm，所述第二级台阶孔204的轴向深度远小于所述第一级深孔203的轴向深度，所述第二级台阶孔204为余量，方便对所述第一级深孔203进一步的加工。

(300-3)对所述第一内孔101进行半精加工并预留余量，半精加工后的第一内孔101包括一内孔201及一台阶孔202，所述内孔201靠近所述第一端11，所述台阶孔202设置于所述内孔201与所述第一级深孔203之间，所述台阶孔202为余量，所述台阶孔202具有两级台阶。所述内孔201的直径小于所述台阶孔202的最小直径，所述台阶孔202的最大直径小于所述第一级深孔203的直径。

(400)在所述制造方法的第(4)步中，以半精加工后的第一内孔101及半精加工后的第二内孔102为定位基准，加工外圆定位面，磨削加工第一内孔101及第二内孔102；

(400-1)参见图4，以所述步骤(300)中半精加工后的第一内孔101的内孔201为第四定位基准6，及半精加工后的第二内孔102的第一级深孔203为第五定位基准7，加工外圆定位面，形成第一外圆定位基准3、第二外圆定位基准4及第三外圆定位基准5。

(400-2)校正第一外圆定位基准3、第二外圆定位基准4及第三外圆定位基准5，采用专用定制磨杆分别对第一级深孔203、所述第二级台阶孔204、所述内孔201及所述台阶孔202进行磨削。

(500)以磨削加工后的第一内孔101及第二内孔102为定位基准，精加工焊接组件01的外圆、螺纹面及凹槽；

(500-1)参见图5，以磨削加工后的内孔201为第四定位基准6、所述第一级深孔203为第五定位基准7，精加工外圆定位面，形成第一外圆定位基准3、第二外圆定位基准4及第三外圆定位基准5，一次成型。

(500-2)校正第一外圆定位基准3、第二外圆定位基准4及第三外圆定位基准5，精加工所述焊接组件01的外圆面、螺纹面及槽，形成第一外圆面13、一第一螺纹面22、一第一凹槽23、一第二外圆面14、第二凹槽24，一环的外圆面200’、一第三螺纹面15及一第四外圆面16。

(600)对焊接组件的螺纹面进行电镀处理；

参见图5，对所述焊接组件01的第一螺纹面22及所述第三螺纹面15进行电镀处理。

(700)对焊接组件的外圆定位面进行热喷涂处理，形成喷涂面；

参见图5，对所述焊接组件01的外圆定位面进行热喷涂处理，保证所述焊接组件01的外圆表面留有足够余量，保证所述焊接组件01的刚度，并在热喷涂过程中采取隔离套保护措施，改善热变形。

(800)以磨削加工后的第一内孔101及第二内孔102为定位基准，精加工焊接组件01的外形及喷涂面，使焊接组件01成型，密封壳体形成。

(800-1)将焊接组件01的第一端11及第二端12分别紧配闷头进行装夹定位，并对所述焊接组件01的内孔薄壁段提供内支撑，提升工件刚度，保证下一步加工的稳定性，保证加工精度；

(800-2)以磨削加工后的内孔201为第四定位基准6、所述第一级深孔203为第五定位基准7，校正焊接组件01的外圆面，精车所述焊接组件01的外圆定位面及所述喷涂面；

(800-3)磨所述焊接组件01的外圆定位面及所述喷涂面，在一次装夹中磨削加工至尺寸要求，使焊接组件01成型，密封壳体形成。

本发明驱动机构薄壁深孔密封壳体制造方法的有益效果是：改善第一内孔101及第二内孔102的磨削条件，保证第一内孔101及第二内孔102的加工质量及精度；改善焊接组件01受热加工变形情况，稳定尺寸；改善第一外圆面13、第一螺纹面22、第二外圆面14、第三螺纹面15、第四外圆面16、第一级深孔203等关键表面的尺寸精度及同轴精度；提升所述焊接组件01成型为薄壁深孔密封壳体后的质量及加工效率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种驱动机构薄壁深孔密封壳体制造方法，其特征在于，

所述密封壳体为薄壁深孔结构件，包括：一本体及一环；

所述本体具有一第一端及一第二端，所述本体的外周表面具有依次排列的一第一外圆面、一第二外圆面、一第三螺纹面及一第四外圆面，且所述第一外圆面、所述第二外圆面、所述第三螺纹面的直径逐渐增大，所述本体的内周表面具有依次排列且直径逐渐增大的内孔、台阶孔、第一级深孔及第二级台阶孔，所述第一外圆面及所述内孔靠近所述第一端，所述第四外圆面及所述第二级台阶孔靠近所述第二端；其中，

所述环的内径与所述本体的所述第二外圆面的外径相配合，所述环的一端与所述本体连接，连接方式为焊接；并且，

所述第一外圆面在靠近所述第一端的圆周表面设置相邻的第一螺纹面及第一凹槽，所述环与所述本体的焊接处设置有一第二凹槽；

所述制造方法包括如下步骤：

(1)对本体进行粗加工形成连通的第一内孔及第二内孔；对环粗加工形成孔；其中，第一内孔直径小于第二内孔直径，所述第一内孔101的直径范围为40mm～50mm，所述第二内孔的直径范围是40mm～50mm；

(2)将环与本体进行配合并焊接，形成焊接组件；

(3)对焊接组件的外圆面进行粗加工，形成外圆定位面，半精加工第一内孔及第二内孔；

(4)以半精加工后的第一内孔及第二内孔为定位基准，加工外圆定位面，磨削加工第一内孔及第二内孔；

(5)以磨削加工后的第一内孔及第二内孔为定位基准，精加工焊接组件的外圆面、螺纹面及槽；

(6)对焊接组件的螺纹面进行电镀处理；

(7)对焊接组件的外圆定位面进行热喷涂处理，形成喷涂面；

(8)以磨削加工后的第一内孔及第二内孔为定位基准，精加工焊接组件的外圆面及喷涂面，使产品成型。

2.根据权利要求1所述的驱动机构薄壁深孔密封壳体制造方法，其特征在于，所述本体为马氏体不锈钢材料制成的结构件，所述环为奥氏体不锈钢材料制成的结构件。

3.根据权利要求1所述的驱动机构薄壁深孔密封壳体制造方法，其特征在于，在步骤(1)中，采用钻孔方式形成第一内孔及第二内孔。

4.根据权利要求3所述的驱动机构薄壁深孔密封壳体制造方法，其特征在于，在步骤(3)中，半精加工第二内孔及第一内孔的步骤包括：半精加工第二内孔并预留余量，半精加工第一内孔并预留余量。

5.根据权利要求4所述的驱动机构薄壁深孔密封壳体制造方法，其特征在于，采用先扩孔、后镗孔方式半精加工第二内孔，分别形成第一级深孔、第二级台阶孔，第二级台阶孔为预留余量，所述第一级深孔的直径范围是60mm～80mm，所述第二级台阶孔的直径范围是90mm～100mm；在第一内孔内预留余量为一台阶孔，所述台阶孔位于与第一级深孔相邻的位置。

6.根据权利要求5所述的驱动机构薄壁深孔密封壳体制造方法，其特征在于，在步骤(4)中，采用专用定制磨杆对第一级深孔、第二级台阶孔、内孔及台阶孔进行磨削加工。

7.根据权利要求6所述的驱动机构薄壁深孔密封壳体制造方法，其特征在于，步骤(5)包括：

以第一级深孔、第二级台阶孔、内孔及台阶孔为定位基准，一次成型加工焊接组件的多处外圆定位基准；

校正焊接组件的外圆定位基准，精加工焊接组件的外圆面、螺纹面及槽。

8.根据权利要求1所述的驱动机构薄壁深孔密封壳体制造方法，其特征在于，在步骤(7)中，对外圆定位面进行热喷涂处理时预留余量。

9.根据权利要求1所述的驱动机构薄壁深孔密封壳体制造方法，其特征在于，步骤(8)还包括如下步骤：

将磨削后的第一内孔和第二内孔分别紧配闷头进行装夹定位，以第一内孔和第二内孔为定位基准，校正焊接组件的两端外圆；

精车焊接组件的外圆面及喷涂面；

磨焊接组件的外圆面及喷涂面至尺寸要求，在一次装夹中完成。

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