CN115555814A - 一种超导磁体骨架加工方法及超导磁体骨架 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种超导磁体骨架加工方法及超导磁体骨架，方法包括：对筒体、上端板和下端板的毛坯料进行粗车；将粗车后的筒体、上端板和下端板焊接在一起，获得毛坯组件；对毛坯组件进行热处理；对热处理后的毛坯组件进行粗车；对粗车后的毛坯组件进行热处理，获得半加工组件；对半加工组件依次进行半精车和精车；在精车后的半加工组件上加工连接结构，获得超导磁体骨架。本申请的方法解决了超导磁体骨架在加工过程中容易变形的难点，而且该方法易于实现，降低了对技术人员的依赖，提高了骨架的加工成品率，大大降低了生产成本。

Description

一种超导磁体骨架加工方法及超导磁体骨架

技术领域

本申请涉及机械加工技术领域，特别涉及一种超导磁体骨架加工方法及超导磁体骨架。

背景技术

在超导磁体制造中，几乎离不开对线圈进行绕制并提供支撑的骨架结构，骨架结构也有多种多样，比如螺线管骨架、方形骨架、跑道型骨架、异形骨架，在这些结构的骨架中，螺线管骨架由于其对称性、易加工性等特点得到广泛应用。

一般典型的螺线管骨架外形如图2所示，其由筒体1和两个端板2、3组成，在加工时对筒体1的圆度有要求，对两个端板的板面有平面度要求，而且端板上还需要加工进出线槽和孔等连接结构。在加工过程中，由于没有合适的管材，筒体1需要卷焊成型，然后和两个端板拼焊后二次加工，由于卷制、焊接、机械加工操作会在骨架内部形成大量内应力，使得骨架在后期加工过程中，极易因工艺安排不当使得骨架变形，进而造成加工失败，极大的增加了生产加工的成本。

发明内容

本申请实施例提供了一种超导磁体骨架加工方法及超导磁体骨架，用以解决现有技术中骨架因存在内应力容易变形的问题。

一方面，本申请实施例提供了一种超导磁体骨架加工方法，包括：

对筒体、上端板和下端板的毛坯料进行粗车；

将粗车后的筒体、上端板和下端板焊接在一起，获得毛坯组件；

对毛坯组件进行热处理；

对热处理后的毛坯组件进行粗车；

对粗车后的毛坯组件进行热处理，获得半加工组件；

对半加工组件依次进行半精车和精车；

在精车后的半加工组件上加工连接结构，获得超导磁体骨架。

另一方面，本申请实施例还提供了一种超导磁体骨架，该超导磁体骨架采用上述方法加工获得。

本申请中的一种超导磁体骨架加工方法及超导磁体骨架，具有以下优点：

解决了超导磁体骨架在加工过程中容易变形的难点，而且该方法易于实现，降低了对技术人员的依赖，提高了骨架的加工成品率，大大降低了生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种超导磁体骨架加工方法的流程图；

图2为超导磁体骨架的轴向剖面示意图；

图3为超导磁体骨架的三维结构示意图；

图4为筒体的轴向剖面示意图；

图5为上端板的轴向剖面示意图；

图6为下端板的轴向剖面示意图；

图7为超导磁体骨架的焊接结构示意图。

附图标号说明：1-筒体，2-上端板，3-下端板。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1为本申请实施例提供的一种超导磁体骨架加工方法的流程图。本申请实施例提供了一种超导磁体骨架加工方法，该方法包括以下步骤：

S100，对筒体1、上端板2和下端板3的毛坯料进行粗车。

示例性地，一般考虑成本和工艺性，骨架可以分为筒体1、上端板2和下端板3这三部分，如图3-6所示，这三个部分均可以采用不锈钢或铝合金等材料。在加工筒体1时，如果具有尺寸合适的管材，则筒体1可以采用现成的管材。但是多数情况下筒体1是非标件，无法找到很合适的管材，在这种情况下需要提前采用板材卷为筒状，并通过焊接形成筒体1的毛坯料。

当采用卷筒并焊接的方式加工筒体1时，筒体1展开后的板材毛坯料尺寸为：长度[D1-（D1-D2）/2]*π，宽度H+（3～8），厚度（D1-D2）/2+（8～15）。对于上端板2，毛坯料的尺寸为：外径D3+(3～8)，厚度W1+(3～8)，内径D4-(3～8)。对于下端板3，毛坯料的尺寸为：外径D5+(3～8)，厚度W2+(3～8)，内径D6-(3～8)，单位均为mm，其中的3~8mm为粗车的加工余量。在步骤S100粗车时，仅需要将筒体1的外径D1、上端板2的内径D4和下端板3的内径D6粗车至实际需要的尺寸。

S110，将粗车后的筒体1、上端板2和下端板3焊接在一起，获得毛坯组件。

示例性地，可以采用氩弧焊接。在焊接之前，还需要在上端板2和下端板3上开坡口，如图7所示，然后再进行拼装和焊接。在焊接过程中可以采用辅助工装，以对各个毛坯料进行定位，防止焊接过程中毛坯料移动造成毛坯组件产生过大的变形。在焊接完成后，毛坯组件一般都会有少量的变形，因此还需要对毛坯组件进行矫形，以此确保上端板2和下端板3的同轴度以及平面度不超过设计的加工余量，该加工余量一般为≤2mm。

S120，对毛坯组件进行热处理。

示例性地，通过热处理可以降低因焊接积累在毛坯组件内部的应力。在热处理过程中，可以将焊接时使用的辅助工装一同进行热处理，以在热处理过程中继续对毛坯组件施加约束，降低因热处理导致的变形，进而使后期加工中的变形降到最低，最终控制成品要求的圆度和平面度。

S130，对热处理后的毛坯组件进行粗车。

示例性地，热处理完成后需要将辅助工装拆下，然后再进行粗车。粗车时，需要对S100中的每个尺寸进行粗车，或仅对其中的几个尺寸进行粗车。

S140，对粗车后的毛坯组件进行热处理，获得半加工组件。

示例性地，在S130中对毛坯组件进行粗车时，为了降低成本和提高效率，往往吃刀量比较大，因此会使毛坯组件内部积累较大的应力，因此粗车后还需要再次进行热处理以降低应力。S140中的热处理可以根据产品的大小和热处理后的形变确定是否需要，对于尺寸较小且要求不高的产品，可以不进行粗车后的热处理操作。

S150，对半加工组件依次进行半精车和精车。

示例性地，经过S140的热处理后，半精车和精车后的半加工组件的变形可以得到有效的保证。

S160，在精车后的半加工组件上加工连接结构，获得超导磁体骨架。

示例性地，连接机构包括进出线槽和孔等，这些结构可以在加工中心完成。完成对连接结构的加工后，还可以按需要在其中的一些连接结构，例如孔中进行钳工攻丝，最后去除毛刺即可得到超导磁体骨架。

本申请实施例还提供了一种超导磁体骨架，其由上述的方法加工获得。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种超导磁体骨架加工方法，其特征在于，包括：

对筒体（1）、上端板（2）和下端板（3）的毛坯料进行粗车；

将粗车后的所述筒体（1）、上端板（2）和下端板（3）焊接在一起，获得毛坯组件；

对所述毛坯组件进行热处理；

对热处理后的所述毛坯组件进行粗车；

对粗车后的所述毛坯组件进行热处理，获得半加工组件；

对所述半加工组件依次进行半精车和精车；

在精车后的所述半加工组件上加工连接结构，获得超导磁体骨架。

2.根据权利要求1所述的一种超导磁体骨架加工方法，其特征在于，所述筒体（1）采用板材卷为筒状，然后通过焊接得到。

3.根据权利要求1所述的一种超导磁体骨架加工方法，其特征在于，在焊接粗车后的所述筒体（1）、上端板（2）和下端板（3）之前，还在所述上端板（2）和下端板（3）上开坡口。

4.根据权利要求1所述的一种超导磁体骨架加工方法，其特征在于，采用氩弧焊将粗车后的所述筒体（1）、上端板（2）和下端板（3）焊接在一起。

5.根据权利要求1所述的一种超导磁体骨架加工方法，其特征在于，在焊接粗车后的所述筒体（1）、上端板（2）和下端板（3）时，采用辅助工装对粗车后的所述筒体（1）、上端板（2）和下端板（3）进行定位。

6.根据权利要求5所述的一种超导磁体骨架加工方法，其特征在于，对所述毛坯组件进行热处理时，将所述辅助工装一同进行热处理。

7.根据权利要求1所述的一种超导磁体骨架加工方法，其特征在于，在将粗车后的所述筒体（1）、上端板（2）和下端板（3）焊接在一起后，还对获得的所述毛坯组件进行矫形。

8.一种超导磁体骨架，其特征在于，所述超导磁体骨架采用权利要求1-7任一项所述的方法加工获得。

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