CN113118682B - 一种用于自动端板焊接的分体棒束夹具 - Google Patents

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Abstract

一种用于自动端板焊接的分体棒束夹具，包括标识棒束夹具、标识端板夹持器、非标端板夹持器及非标棒束夹具；37根燃料元件及其两端的端板构成燃料棒束；燃料棒束的一端为标识端，另一端为非标识端；燃料元件表面焊接有支承垫、隔离块；标识棒束夹具包括定位隔架、夹具壳体、导向环及下部导向板；定位隔架、下部导向板分别与夹具壳体连接；定位隔架和下部导向板同轴安装，且保证定位隔架中的孔与下部导向板中的孔一一同轴；定位隔架有支承垫定位槽和隔离块定位槽，分别与支承垫、隔离块相配合；夹具壳体安装有2个导向环。

Description

一种用于自动端板焊接的分体棒束夹具
技术领域
此发明涉及核燃料元件制造，具体涉及一种用于自动端板焊接的分体棒束夹具。
背景技术
对现有技术的状况(包括原理、结构、用途等)进行评述，主要指出同类技术中存在的缺陷、问题或不足之处。
棒束夹具是实现Candu-6型核燃料棒束端板焊接工序37根燃料元件和两块端板的精确定位，保证重水堆成品棒束各项外形尺寸的核心工装。为了实现重水堆元件厂棒束端板焊接工序的自动化，公司自立科研课题，研制自动端板焊机。经过分析，生产线半自动端板焊机现使用的棒束夹具不具备应用于自动端板焊机的条件，具体表现如下：
1)棒束夹具为整体结构，机器人无法仅夹持元件端部从棒束夹具一端插入棒束夹具内，无法完成37根元件的自动装夹；
2)由于端板焊接后成品棒束在夹具内部，无法实现机器人完成自动下料；
3)此外，现使用棒束夹具端板安装、棒束翻转、扣垫板、抽格架等操作过程复杂，不易于实现自动化。
鉴于以上原因，根据核燃料棒束自动端板焊接要求，重新设计棒束夹具。
发明内容
本发明的目的在于：为了实现37根燃料元件的自动装夹与定位，且便于2 块端板的自动安装与定位，以及棒束翻转、棒束下料、端板焊接等功能自动化，从而保证顺利完成全自动端板焊机的自主研制，通过机械结构设计、精度计算等重新设计Candu-6核燃料棒束自动端板焊接的分体棒束夹具。
本发明的技术方案如下：一种用于自动端板焊接的分体棒束夹具，包括标识棒束夹具、标识端板夹持器、非标端板夹持器及非标棒束夹具；
37根燃料元件及其两端的端板构成燃料棒束；燃料棒束的一端为标识端，另一端为非标识端；燃料元件表面焊接有支承垫、隔离块；
标识棒束夹具包括定位隔架、夹具壳体、导向环及下部导向板；定位隔架、下部导向板分别与夹具壳体连接；定位隔架和下部导向板同轴安装，且保证定位隔架中的孔与下部导向板中的孔一一同轴；定位隔架有支承垫定位槽和隔离块定位槽，分别与支承垫、隔离块相配合；夹具壳体安装有2个导向环；
标识端板夹持器包括壳体、中间导向板、限位板、下地极、弹性柱销，壳体与中间导向板、限位板连接；中间导向板加工37个通孔及端板定位槽，标识端板夹持器圆周方向安装有3个弹性柱销，中间导向板的37个孔内分别镶入37 个下地极；
非标棒束夹具包括定位环和固定壳体，定位环底部与固定壳体连接，定位环圆周方向加工半圆孔，与燃料棒束端部配合。
标识棒束夹具长度为棒束的一半。
定位隔架、下部导向板分别通过定位销与夹具壳体连接。
壳体与中间导向板、限位板通过定位销及螺钉连接。
非标端板夹持器与标识端板夹持器的下地极种类及分布不同，其余结构与标识端板夹持器完全一致。
定位环底部与固定壳体由定位销、螺钉连接。
下地极为圆柱结构，上有定位凸台及两个支腿，且两个支腿的与圆心连线，与凸台与圆心连线的夹角不同，构成不同的下地极种类。
本发明的显著效果在于：针对全自动端板焊机，自主设计了分体棒束夹具，并基于分体棒束夹具，成功研制了全自动端板焊机。根据全自动端板焊机的运行情况及棒束夹具的鉴定结果可得出以下优点：
基于分体棒束夹具，实现了元件装夹、端板安装、抽棒束及下料自动化，整个过程稳定可靠，满足节拍需求。
通过对2套分体棒束夹具进行鉴定，其焊接棒束的外形尺寸均合格，验证了分体棒束夹具结构设计、精度制定的合理性。
通过夹持器镶入电极，减少焊头的转动机构，提高了焊头的稳定性。
全自动端板焊机是国内重水堆燃料元件制造生产线上的突破，自主研发，从无到有，技术水平能够达到国际领先。
附图说明
附图1是用于自动端板焊接的分体棒束夹具整体示意图；
附图2是用于自动端板焊接的分体棒束夹具棒束示意图；
附图3是用于自动端板焊接的分体棒束夹具棒束示意图；
附图4是用于自动端板焊接的分体棒束夹具标识棒束夹具示意图；
附图5是用于自动端板焊接的分体棒束夹具标识端板夹持器示意图；
附图6是用于自动端板焊接的分体棒束夹具定位凸台示意图；
附图7是用于自动端板焊接的分体棒束夹具非标端板夹持器示意图；
图中：标识棒束夹具01、标识端板夹持器02、非标端板夹持器03、非标棒束夹具04、棒束05
下部导向板101、夹具壳体102、导向环103、定位隔架104、
壳体201、中间导向板202、限位板203、下地极204、弹性柱销205、定位凸台 206、支腿207、圆心208
定位环302、固定壳体301
燃料元件501、端板502、支承垫503、隔离块504
具体实施方式
一种用于自动端板焊接的分体棒束夹具，包括标识棒束夹具01、标识端板夹持器02、非标端板夹持器03及非标棒束夹具04。
37根燃料元件501及其两端的端板502构成燃料棒束05；燃料棒束05的一端为标识端，另一端为非标识端；燃料元件501表面焊接有支承垫503、隔离块504；
标识端棒束夹具01和标识端板夹持器02组合一套夹具，实现标识端端板焊接时棒束的精确定位；同理，由非标识端棒束夹具03和非标端板夹持器04 组合一套夹具，实现非标识端端板焊接时棒束的精确定位。
标识棒束夹具01包括定位隔架104、夹具壳体102、导向环103及下部导向板101。标识棒束夹具01设计为棒束05长度的一半，能够便于机器人夹持元件上半部分自动装夹；定位隔架104、下部导向板101分别通过定位销与夹具壳体102连接，保证同轴精度；定位隔架104和下部导向板101同轴安装，且保证定位隔架104中的孔与下部导向板101中的孔一一同轴；实现燃料元件501 轴向及平面的定位；定位隔架104设计了支承垫定位槽和隔离块定位槽，分别与支承垫503、隔离块504相配合，实现燃料元件501圆周方向的定位；夹具壳体102安装有2个导向环103，其目的是避免机器人抽燃料棒束05时下端散开，可能导致抽棒束失败或元件错位。
标识端板夹持器02包括壳体201、中间导向板202、限位板203、下地极 204、弹性柱销205，壳体201与中间导向板202、限位板203通过定位销及螺钉连接；中间导向板202加工37个通孔及端板定位槽206，实现燃料元件501 及端板502的精确定位；标识端板夹持器02圆周方向安装有3个弹性柱销205，可实现端板502垂直方向的定位；中间导向板202的37个孔内分别镶入37个下地极205；便于实现端板自动焊接。
下地极205为圆柱结构，上有定位凸台206及两个支腿207，且两个支腿 207的与圆心208连线，与凸台206与圆心208连线的夹角不同，构成不同的下地极种类
非标端板夹持器03与标识端板夹持器02的下地极种类及分布不同，其余结构与标识端板夹持器02完全一致；
非标棒束夹具04包括定位环302和固定壳体301，定位环302底部与固定壳体301由定位销、螺钉连接，保证装配精度。定位环圆周方向加工半圆孔，与燃料棒束05端部配合，实现燃料棒束05圆周方向的定位。

Claims (6)

1.一种用于自动端板焊接的分体棒束夹具，其特征在于：包括标识棒束夹具(01)、标识端板夹持器(02)、非标端板夹持器(03)及非标棒束夹具(04)；
37根燃料元件(501)及其两端的端板(502)构成燃料棒束(05)；燃料棒束(05)的一端为标识端，另一端为非标识端；燃料元件(501)表面焊接有支承垫(503)、隔离块(504)；
标识棒束夹具(01)包括定位隔架(104)、夹具壳体(102)、导向环(103)及下部导向板(101)；定位隔架(104)、下部导向板(101)分别与夹具壳体(102)连接；定位隔架(104)和下部导向板(101)同轴安装，且保证定位隔架(104)中的孔与下部导向板(101)中的孔一一同轴；定位隔架(104)有支承垫定位槽和隔离块定位槽，分别与支承垫(503)、隔离块(504)相配合；夹具壳体(102)安装有2个导向环(103)；
标识端板夹持器(02)包括壳体(201)、中间导向板(202)、限位板(203)、下地极(204)、弹性柱销(205)，壳体(201)与中间导向板(202)、限位板(203)连接；中间导向板(202)加工37个通孔及端板定位槽，标识端板夹持器(02)圆周方向安装有3个弹性柱销(205)，中间导向板(202)的37个孔内分别镶入37个下地极(204)；
非标棒束夹具(04)包括定位环(302)和固定壳体(301)，定位环(302)底部与固定壳体(301)连接，定位环(302)圆周方向加工半圆孔，与燃料棒束(05)端部配合；
非标端板夹持器(03)与标识端板夹持器(02)的下地极种类及分布不同，其余结构与标识端板夹持器(02)完全一致。
2.根据权利要求1所述的一种用于自动端板焊接的分体棒束夹具，其特征在于：标识棒束夹具(01)长度为棒束(05)的一半。
3.根据权利要求1所述的一种用于自动端板焊接的分体棒束夹具，其特征在于：定位隔架(104)、下部导向板(101)分别通过定位销与夹具壳体(102)连接。
4.根据权利要求1所述的一种用于自动端板焊接的分体棒束夹具，其特征在于：壳体(201)与中间导向板(202)、限位板(203)通过定位销及螺钉连接。
5.根据权利要求1所述的一种用于自动端板焊接的分体棒束夹具，其特征在于：定位环(302)底部与固定壳体(301)由定位销、螺钉连接。
6.根据权利要求1所述的一种用于自动端板焊接的分体棒束夹具，其特征在于：下地极(204)为圆柱结构，上有定位凸台(206)及两个支腿(207)，且两个支腿(207)的与圆心(208)连线，与定位凸台(206)与圆心(208)连线的夹角不同，构成不同的下地极种类。
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