CN116408606A - 一种核燃料组件铸造型下管座机械加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及核燃料元件制造技术领域，具体公开了一种核燃料组件铸造型下管座机械加工方法，包括以下步骤：步骤1：固定管座坯料；步骤2：精铣内腔；步骤3：加工S孔及各裙边倒角；步骤4：加工焊接处。采用本发明加工方法可满足燃料组件铸造型下管座的连续快速加工需求，保证铸造型下管座各部位结构特征及整体外形尺寸满足图纸和技术要求。
Description
技术领域
本发明属于核燃料元件制造技术领域，具体涉及一种核燃料组件铸造型下管座机械加工方法。
背景技术
铸造型下管座属于薄壁多腔型零部件，加工步骤顺序直接影响管座最终加工后的变形量。铸造型下管座的加工基准不易确定，在加工过程中需要考虑铸造过程中的定位基准，并且在加工前还需要将各个关键定位面进行铣削、测量，将偏移量补偿到加工坐标系中，以保证产品的结构尺寸。铸造型下管座机械加工工艺复杂，目前在国内还处于首次工艺开发阶段。
为了保证铸造型下管座的制造技术要求，填补现有核燃料元件铸造型管座机械加工的空白，亟需设计一种核燃料组件铸造型下管座机械加工方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种核燃料组件铸造型下管座机械加工方法，满足燃料组件铸造型下管座的连续快速加工需求。
本发明的技术方案如下：
一种核燃料组件铸造型下管座机械加工方法，包括以下步骤：
步骤1：固定管座坯料；
步骤2：精铣内腔；
步骤3：加工S孔及各裙边倒角；
步骤4：加工焊接处。
具体包括以下步骤：
步骤1：固定管座坯料
将毛坯料使用平口钳夹装，使用百分表利用铸造预留基准面初步找正管座，加工工艺孔；
通过工艺孔进行管座定位，采用夹具夹持管座，将管座固定于加工中心上；
步骤2：精铣内腔
测量内型腔的加工余量，将各边加工余量数值通过坐标系补偿方式添加入工件坐标系内；
设定刀具的加工参数，使用立铣刀进行粗加工，粗加工完成后，内形腔四面保留余量大于0.4mm，初步找平内形腔面，使用红外测头测量精加工余量，最后一次精加工至技术要求的尺寸；
步骤3：加工S孔及各裙边倒角
加工S孔时，采用上表面流水孔进行定位，通过使用固定销将管座定位于夹具上；使用红外测头定位流水孔位置，以定位流水孔空间位置关系设立工件坐标系，通过计算在工件坐标系中找出S孔位置，测量余量是否满足加工要求；
如满足要求，则使用成型铰刀一次将S孔加工至合格尺寸，使用倒角刀加工各裙边倒角，保证倒角尺寸以及与S孔位置关系满足要求；
步骤4：加工焊接处
加工焊接处时，采用S孔进行定位，使用红外测头测量四面焊接处剩余加工余量，以S孔空间位置为基准建立工件坐标系，使用硬质合金立铣刀进行粗加工，初步找平焊接面；
再次通过红外测头检测四面剩余余量，避免由于焊接变形及铸造壁厚不均匀导致外形无法加工至技术条件要求尺寸；
如余量充足，则最后一次精加工至技术要求的中值尺寸；如余量不足，则在公差带内计算合理加工尺寸，保证外形尺寸及S孔与四面位置尺寸满足要求。
步骤1中，使用钻头粗加工工艺孔，使用铰刀精加工工艺孔。
步骤1中，加工工艺孔保证工艺孔尺寸公差小于0.02mm，形位公差小于0.02mm。
步骤1中，采用夹紧式夹具夹持管座。
步骤2中，设定刀具切削速度60～80m/min。
步骤2中，设定刀具精加工时进给量为0.1～0.5mm/r。
步骤2中，设定刀具粗加工时切削深度ap＝2～5mm。
步骤2中，设定刀具精加工时切削深度ap＝0.2～0.5mm。
步骤4中，粗加工转速1000rpm、进给F＝100，四面保留余量大于0.4mm。
本发明的显著效果在于：
(1)采用本发明加工方法可满足燃料组件铸造型下管座的连续快速加工需求，保证铸造型下管座各部位结构特征及整体外形尺寸满足图纸和技术要求。
(2)本发明加工方法可应用于多种燃料组件铸造型下管座的机械加工。
附图说明
图1为核燃料组件铸造型下管座示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
一种核燃料组件铸造型下管座机械加工方法，包括以下步骤：
步骤1：固定管座坯料
将毛坯料使用平口钳夹装，使用百分表利用铸造预留基准面初步找正管座，使用钻头粗加工工艺孔，铰刀精加工工艺孔，保证工艺孔尺寸公差小于0.02mm，形位公差小于0.02mm，保证定位精度；
通过工艺孔进行管座定位，采用夹紧式夹具夹持管座，将管座固定于加工中心上；
步骤2：精铣内腔
测量内型腔的加工余量，由于内型腔属于铸造成型，各边余量不一致，测量完成后，将各边加工余量数值通过坐标系补偿方式添加入工件坐标系内；
设定刀具的切削速度、进给量、切削深度ap等加工参数；
接着使用立铣刀进行粗加工，粗加工完成后，内形腔四面保留余量大于0.4mm，初步找平内形腔面，使用红外测头测量精加工余量，最后一次精加工至技术要求的尺寸；
切削速度：为了保证合理的刀具耐用度，就要降低切削速度，一般按切削普通碳钢的40～60％选取，一般选取60～80m/min；如果是小直径刀或特殊刀具，由于刀具刚性、散热条件、冷却润滑效果及排屑情况都比较差，切削速度还要适当降低5％；
进给量：为提高加工表面质量，精加工时应采用较小的进给量，同时应注意进给量不得小于0.1mm/r，避免微量进给，以免在加工硬化区进行切削，并且应注意切削刃不要在切削表面停留；进给量一般选取0.1～0.5mm/r；
切削深度ap：粗加工时余量较大，应选用较大的切深，可减少走刀次数，同时可避免刀尖与毛坯表皮接触，减轻刀具磨损，但加大切深应注意不要因切削力过大而引起振动，可选ap＝2～5mm；精加工时可选较小的切削深度，还要避开硬化层，一般采用ap＝0.2～0.5mm；
步骤3：加工S孔及各裙边倒角
加工S孔时，采用上表面流水孔进行定位，通过使用固定销将管座定位于夹具上；使用红外测头定位流水孔位置，以定位流水孔空间位置关系设立工件坐标系，通过计算在工件坐标系中找出S孔位置，测量余量是否满足加工要求；
如满足要求，则使用成型铰刀一次将S孔加工至合格尺寸，使用倒角刀加工各裙边倒角，保证倒角尺寸以及与S孔位置关系满足要求；
步骤4：加工焊接处
加工焊接处时，采用S孔进行定位，使用红外测头测量四面焊接处剩余加工余量，以S孔空间位置为基准建立工件坐标系，使用硬质合金立铣刀进行粗加工，粗加工转速1000rpm、进给F＝100，四面保留余量大于0.4mm，初步找平焊接面；
再次通过红外测头检测四面剩余余量，避免由于焊接变形及铸造壁厚不均匀导致外形无法加工至技术条件要求尺寸；
如余量充足，则最后一次精加工至技术要求的中值尺寸；如余量不足，则在公差带内计算合理加工尺寸，保证外形尺寸及S孔与四面位置尺寸满足要求。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种核燃料组件铸造型下管座机械加工方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：固定管座坯料；
步骤2：精铣内腔；
步骤3：加工S孔及各裙边倒角；
步骤4：加工焊接处。
2.如权利要求1所述的一种核燃料组件铸造型下管座机械加工方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
步骤1：固定管座坯料
将毛坯料使用平口钳夹装，使用百分表利用铸造预留基准面初步找正管座，加工工艺孔；
通过工艺孔进行管座定位，采用夹具夹持管座，将管座固定于加工中心上；
步骤2：精铣内腔
测量内型腔的加工余量，将各边加工余量数值通过坐标系补偿方式添加入工件坐标系内；
设定刀具的加工参数，使用立铣刀进行粗加工，粗加工完成后，内形腔四面保留余量大于0.4mm，初步找平内形腔面，使用红外测头测量精加工余量，最后一次精加工至技术要求的尺寸；
步骤3：加工S孔及各裙边倒角
加工S孔时，采用上表面流水孔进行定位，通过使用固定销将管座定位于夹具上；使用红外测头定位流水孔位置，以定位流水孔空间位置关系设立工件坐标系，通过计算在工件坐标系中找出S孔位置，测量余量是否满足加工要求；
如满足要求，则使用成型铰刀一次将S孔加工至合格尺寸，使用倒角刀加工各裙边倒角，保证倒角尺寸以及与S孔位置关系满足要求；
步骤4：加工焊接处
加工焊接处时，采用S孔进行定位，使用红外测头测量四面焊接处剩余加工余量，以S孔空间位置为基准建立工件坐标系，使用硬质合金立铣刀进行粗加工，初步找平焊接面；
再次通过红外测头检测四面剩余余量，避免由于焊接变形及铸造壁厚不均匀导致外形无法加工至技术条件要求尺寸；
如余量充足，则最后一次精加工至技术要求的中值尺寸；如余量不足，则在公差带内计算合理加工尺寸，保证外形尺寸及S孔与四面位置尺寸满足要求。
3.如权利要求2所述的一种核燃料组件铸造型下管座机械加工方法，其特征在于：步骤1中，使用钻头粗加工工艺孔，使用铰刀精加工工艺孔。
4.如权利要求2所述的一种核燃料组件铸造型下管座机械加工方法，其特征在于：步骤1中，加工工艺孔保证工艺孔尺寸公差小于0.02mm，形位公差小于0.02mm。
5.如权利要求2所述的一种核燃料组件铸造型下管座机械加工方法，其特征在于：步骤1中，采用夹紧式夹具夹持管座。
6.如权利要求2所述的一种核燃料组件铸造型下管座机械加工方法，其特征在于：步骤2中，设定刀具切削速度60～80m/min。
7.如权利要求2所述的一种核燃料组件铸造型下管座机械加工方法，其特征在于：步骤2中，设定刀具精加工时进给量为0.1～0.5mm/r。
8.如权利要求2所述的一种核燃料组件铸造型下管座机械加工方法，其特征在于：步骤2中，设定刀具粗加工时切削深度ap＝2～5mm。
9.如权利要求2所述的一种核燃料组件铸造型下管座机械加工方法，其特征在于：步骤2中，设定刀具精加工时切削深度ap＝0.2～0.5mm。
10.如权利要求2所述的一种核燃料组件铸造型下管座机械加工方法，其特征在于：步骤4中，粗加工转速1000rpm、进给F＝100，四面保留余量大于0.4mm。
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