核電設備水室封頭的製造方法
2023-04-25 08:03:41 1
專利名稱：核電設備水室封頭的製造方法
技術領域：
本發明涉及一種金屬切削機械加工方法，具體涉及一種核電設備水室封頭的製造 方法。
背景技術：
現如今，新型能源的重頭項目——核電產業的應用已經越來越廣。目前的核電產 業已經發展到第三代核電技術，即採用AP1000核能電站。該核電站的裝備中，其關鍵部件 (包括壓力容器、蒸汽發生器等)全部採用鍛件製造。這些關鍵部件不僅尺寸巨大，而且外 形也較為複雜，因此這種大型鍛件的製造是核電站製造中的一大難題。如圖1、圖2所示的蒸汽發生器中的水室封頭，由於其複雜的外形，無法在水壓機 上鍛壓成形。目前水室封頭的加工製造方法，採用機加工的方法，將一圓柱體原材料加工成 形。為了保證工件上管嘴的位置加工準確，加工過程中將工件安放於不同角度的如圖 3所示的三角鐵架上，使各管嘴校正於水平位置或垂直位置。此方法雖然看似比較簡單，但 是存在以下缺陷a、不同的水室封頭管嘴角度都有差異，而製造三角鐵架的方法比較適合單一角度 位置的情況；b、將工件安放於三角鐵架的過程對於行車工、起吊工技能要求相當高，普通工人 無法順利一次性安裝成功，而工件的加工毛坯噸位都在百噸級別以上，工件無法正確安裝 到位會伴隨產生一定概率的安全問題；C、由於加工過程中需要將工件置於斜面上，因此找正水室封頭工件的中心位置比 較困難，由於工件噸位太大，每次調整管嘴方位時都需要行車配合，而行車每次的調整量無 法控制地很完美，所以整個找正過程相當繁瑣並且精度也比較低，不僅需要花費大量的人 力、物力，並且無法保證施工圖中管嘴的角度位置尺寸。d、重複定位的能力較差，無法精確地滿足所需要的加工狀況。雖然目前已出現一種五軸聯動工具機，但這種工具機用於加工此類噸位上百噸、加工 餘量在400mm以上的大型鑄鍛件，需要花費巨大的工時來完成一個水室封頭的製造，因此 無法滿足核電產業的快速發展。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種核電設備水室封頭的製造方法，它可以縮 短水室封頭的加工周期。為解決上述技術問題，本發明核電設備水室封頭的製造方法的技術解決方案為採用數控變位器，配合數控鏜銑床，通過以下步驟，將一圓柱形毛坯工件加工成為 一個帶有多個斜管嘴的水室封頭第一步，劃線；
第二步，粗加工；採用數控鏜銑床進行；a、裝夾工件；將數控變位器工作檯面翻轉至水平位置，將工件吊裝至工作檯上，找 正、裝夾、壓牢；b、粗加工斜管嘴及其周圍的曲面；旋轉和/或翻轉數控變位器工作檯面，使被加工的斜管嘴處於水平位置；粗加工 斜管嘴的內外圓、端面及管嘴周圍的相關曲面；粗加工斜管嘴的內外圓、端面及管嘴周圍的相關曲面的方法是單面留餘量，用盤銑刀粗、精銑削加工斜管嘴的端面；運用圓弧插補數控程序，採用玉米銑刀，單面留餘量，粗、精銑斜管嘴的外圓、錐 面、相關外球面；單面留餘量，鑽、擴，粗、精鏜出斜管嘴的內孔及其肩面、倒圓。C、根據另一斜管嘴的位置，使數控變位器工作檯面旋轉和/或翻轉至另一工位， 粗加工另一工位的斜管嘴；d、粗加工管嘴與管嘴之間的曲面；第三步，探傷；工件置於變位器工作檯面上，旋轉、翻轉臺面至所需位置進行磁粉探傷，工件合格 後繼續下道工序；第四步，精加工；採用數控鏜銑床進行；a、精加工斜管嘴及其周圍的曲面；旋轉和/或翻轉數控變位器工作檯面，使被加工的斜管嘴處於水平位置；精加工 斜管嘴的內外圓、端面及管嘴周圍的相關曲面；精加工斜管嘴的內外圓、端面及管嘴周圍的相關曲面的方法是採用盤銑刀精銑對斜管嘴的端面；運用圓弧插補數控程序，採用加長球銑刀精銑斜管嘴的外圓及其肩面、相關圓弧 曲面；精鏜對斜管嘴的內孔及其各肩面、倒角、倒圓。b、根據另一斜管嘴的位置，旋轉和/或翻轉數控變位器工作檯面，精加工另一工 位的斜管嘴；C、精加工管嘴與管嘴之間的曲面。加工過程中，旋轉工作檯面或者翻轉工作檯面至所需的角度，避開加工死角之後 再進行加工。本發明可以達到的技術效果是本發明採用數控變位器加工帶有多個斜管嘴的水室封頭，通過對工件的一次裝 夾、多次工位的方法進行零件的銑削加工，能夠準確加工水室封頭的各個管嘴內外圓及復 雜的相關曲面，不僅保證了零件的加工精度，同時也減少了零件在整個加工過程中不必要 的周轉時間，大大降低了生產周期。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明
圖1是水室封頭的結構示意圖；圖2是水室封頭的尺寸示意圖；圖3是現有技術三角鐵架工裝的示意圖；圖4是數控變位器的示意圖；圖5是使變位器工件臺處於水平位置時裝夾毛坯工件的示意圖；圖6是將變位器工件臺在ZY平面內翻轉56. 4°，加工第一斜管嘴的內外圓、端面 及相關曲面的示意圖；圖7是將變位器工作檯在ZY平面內翻轉45°，在XY平面內旋轉180°後，加工第 二斜管嘴的內外圓、端面及相關曲面的示意圖；圖8是將變位器工作檯在ZY平面內翻轉69°，加工第三斜管嘴的內外圓、端面及 相關曲面的示意圖；圖9是在變位器工作檯上加工完成的水室封頭的示意圖。圖中附圖標記說明10為變位器工作檯，11為夾裝裝置，12為墊頭，13為鏜銑床主軸，14為銑刀盤，1為加工第一斜管嘴需去除部分，2為加工第二斜管嘴需去除部分，3為加工第四斜管嘴需去除部分，A為毛坯輪廓，B為加工完成輪廓。
具體實施例方式本發明核電設備水室封頭的製造方法，採用如圖4所示的數控變位器，配合數控 鏜銑床仿型銑削水室封頭。本發明採用以下步驟，將一圓柱形毛坯工件加工成為一個帶有四個斜管嘴的水室 封頭1、劃線；在工件外形端面上劃出整個工件的外形輪廓線及中心十字線，並將中心 線、管嘴中心線引至外圓柱面上；2、粗加工；將工件裝夾於數控變位器工作檯10的檯面上，採用主軸為Φ200的數 控鏜銑床進行粗加工；1)裝夾工件；將數控變位器工作檯10的臺面翻轉至水平位置，以便於將工件安放 於工作檯10上；在工作檯10上均勻分布四個等高的墊頭12 ；將工件吊裝至工作檯10上， 找正工件的中心位置，通過夾裝裝置11裝夾工件，並壓牢，如圖5所示；2)粗加工第一斜管嘴及其周圍的曲面；如圖6所示，旋轉工作檯面至56. 4°，使第一斜管嘴處於水平位置(即該斜管嘴的 軸線與Y軸平行)；單面留5mm餘量，用盤銑刀粗、精加工第一斜管嘴的端面；運用圓弧插補數控程序，採用玉米銑刀，單面留5mm餘量，粗、精銑Φ 1024. 3第一 斜管嘴外圓、錐面、相關外球面；單面留5mm餘量，鑽、擴，粗、精鏜出Φ 799. 2內孔及其肩面、倒圓；3)粗加工第二斜管嘴及其周圍的曲面；
如圖7所示，旋轉工作檯面180°，並翻轉工作檯面至45°位置，使第二斜管嘴處 於水平位置；單面留5mm餘量，用盤銑刀粗、精銑削第二斜管嘴的端面；運用圓弧插補數控程序，用玉米銑刀單面留5mm餘量，粗、精銑Φ 784. 4外圓及其 肩面、相關圓弧曲面；單面留5mm餘量，鑽、擴粗、精鏜出Φ471內孔及其各肩面、倒角、倒圓；4)粗加工第三斜管嘴及其周圍的曲面；工作檯旋轉114°，使第三斜管嘴處於水平位置；單面留5mm餘量，用盤銑刀粗、精銑削第三斜管嘴的端面；運用圓弧插補數控程序，用玉米銑刀單面留5mm餘量，粗、精銑Φ 784. 4外圓及其 肩面、相關圓弧曲面；單面留5mm餘量，鑽、擴粗、精鏜出Φ471內孔及其各肩面、倒角、倒圓；5)粗加工第四斜管嘴及其周圍的曲面；如圖8所示，翻轉工作檯面至69°位置，使第四斜管嘴處於水平位置；單面留5mm餘量，用盤銑刀粗、精銑削管嘴端面；運用圓弧插補數控程序，採用玉米銑刀單面留5mm餘量，粗、精銑削Φ406. 8外圓、 錐面及相關曲面；單面留5mm餘量，鑽、擴，粗、精鏜出Φ 296內孔及錐面、倒圓；6)粗加工管嘴與管嘴之間的曲面；旋轉工作檯面並翻轉工作檯面至管嘴與管嘴之間的角度位置，採用玉米銑刀，單 面留5mm餘量，分別粗、精銑削各管嘴外部的圓弧曲面；3、探傷；將工件仍然置於變位器工作檯面上，配合探傷人員的要求，旋轉、翻轉臺面至所需 位置進行磁粉探傷，工件合格後繼續下道工序；4、精加工；採用主軸為Φ 200的數控鏜銑床進行精加工；1)精加工第一斜管嘴及其周圍的曲面；旋轉工作檯面至56. 4°，使第一斜管嘴處於水平位置；採用盤銑刀精銑對第一斜管嘴的端面；運用圓弧插補數控程序，採用加長球銑刀精銑對Φ 1024. 3第一斜管嘴外圓、錐 面、相關外球面；精鏜對Φ 799. 2內孔及其肩面、倒圓；2)精加工第二斜管嘴及其周圍的曲面；旋轉工作檯面180°，並翻轉工作檯面至45°位置，使第二斜管嘴處於水平位置；採用盤銑刀精銑對第二斜管嘴的端面；運用圓弧插補數控程序，採用加長球銑刀精銑Φ784.4外圓及其肩面、相關圓弧 曲面；精鏜對Φ471內孔及其各肩面、倒角、倒圓；3)精加工第三斜管嘴及其周圍的曲面；工作檯旋轉114°，使第三斜管嘴處於水平位置；
採用盤銑刀精銑對第三斜管嘴的端面；運用圓弧插補數控程序，用加長球銑刀精銑Φ784. 4外圓及其肩面、相關圓弧曲精鏜對Φ471內孔及其各肩面、倒角、倒圓；4)精加工第四斜管嘴及其周圍的曲面；翻轉工作檯面至69°位置，使第四斜管嘴處於水平位置；採用盤銑刀精銑對第四斜管嘴的端面；運用圓弧插補數控程序，用加長球銑刀精銑對Φ406.8外圓、錐面及相關曲面；精鏜銑對Φ 296內孔及錐面、倒圓；5)精加工管嘴與管嘴之間的曲面；旋轉工作檯面並翻轉工作檯面至管嘴與管嘴之間的角度位置，採用加長球銑刀， 分別精銑對各管嘴外部圓弧曲面，如圖9所示。加工過程中如發生易撞刀的情況或遇到加工死角時，旋轉工作檯面或者翻轉工作 臺面至所需的任意角度之後再進行加工。本發明採用數控變位器，能夠大大減少放置工件的過程，並且由於其可以翻轉至 水平位置，所以安全係數也得以大幅提高。本發明所採用的數控變位器，其具有兩個方向的運動，即翻轉運動(YZ平面中 0° 90° )和工作檯面的旋轉運動(XY平面中0° 360°自由運動)，能隨意翻轉臺面、 旋轉臺面，並且旋轉角度可精確控制，能大大提高水室封頭的加工效率。本發明採用數控變位器，在水平位置便能找正工件的中心，之後只需旋轉臺面至 所需角度即可，從而既能大大縮短水室封頭的加工周期，同時也提高了定位精度，從而保證 了水室封頭外形(包括管嘴角度、球面壁厚等要素)的加工精度。本發明用於100兆瓦核電項目中蒸汽發生器的水室封頭的製造。
權利要求
一種核電設備水室封頭的製造方法，其特徵在於，採用數控變位器，配合數控鏜銑床，通過以下步驟，將一圓柱形毛坯工件加工成為一個帶有多個斜管嘴的水室封頭第一步，劃線；第二步，粗加工；採用數控鏜銑床進行；a、裝夾工件；將數控變位器工作檯面翻轉至水平位置，將工件吊裝至工作檯上，找正、裝夾、壓牢；b、粗加工斜管嘴及其周圍的曲面；旋轉和/或翻轉數控變位器工作檯面，使被加工的斜管嘴處於水平位置；粗加工斜管嘴的內外圓、端面及管嘴周圍的相關曲面；c、根據另一斜管嘴的位置，使數控變位器工作檯面旋轉和/或翻轉至另一工位，粗加工另一工位的斜管嘴；d、粗加工管嘴與管嘴之間的曲面；第三步，探傷；工件置於變位器工作檯面上，旋轉、翻轉臺面至所需位置進行磁粉探傷，工件合格後繼續下道工序；第四步，精加工；採用數控鏜銑床進行；a、精加工斜管嘴及其周圍的曲面；旋轉和/或翻轉數控變位器工作檯面，使被加工的斜管嘴處於水平位置；精加工斜管嘴的內外圓、端面及管嘴周圍的相關曲面；b、根據另一斜管嘴的位置，旋轉和/或翻轉數控變位器工作檯面，精加工另一工位的斜管嘴；c、精加工管嘴與管嘴之間的曲面。
2.根據權利要求1所述的核電設備水室封頭的製造方法，其特徵在於所述第二步b 步驟中粗加工斜管嘴的內外圓、端面及管嘴周圍的相關曲面的方法是單面留餘量，用盤銑刀粗、精銑削加工斜管嘴的端面；運用圓弧插補數控程序，採用玉米銑刀，單面留餘量，粗、精銑斜管嘴的外圓、錐面、相 關外球面；單面留餘量，鑽、擴，粗、精鏜出斜管嘴的內孔及其肩面、倒圓。
3.根據權利要求1所述的核電設備水室封頭的製造方法，其特徵在於所述第四步a 步驟中精加工斜管嘴的內外圓、端面及管嘴周圍的相關曲面的方法是採用盤銑刀精銑對斜管嘴的端面；運用圓弧插補數控程序，採用加長球銑刀精銑斜管嘴的外圓及其肩面、相關圓弧曲精鏜對斜管嘴的內孔及其各肩面、倒角、倒圓。
4.根據權利要求1所述的核電設備水室封頭的製造方法，其特徵在於所述加工過程 中，旋轉工作檯面或者翻轉工作檯面至所需的角度，避開加工死角之後再進行加工。
全文摘要
本發明公開了一種核電設備水室封頭的製造方法，採用數控變位器，配合數控鏜銑床，通過以下步驟，將一圓柱形毛坯工件加工成為一個帶有多個斜管嘴的水室封頭第一步，劃線；第二步，粗加工；a、裝夾工件；b、旋轉和/或翻轉數控變位器工作檯面，使被加工的斜管嘴處於水平位置；粗加工斜管嘴的內外圓、端面及管嘴周圍的相關曲面；c、使數控變位器工作檯面旋轉和/或翻轉至另一工位，粗加工另一工位的斜管嘴；第三步，探傷；第四步，精加工。本發明採用數控變位器加工帶有多個斜管嘴的水室封頭，能夠準確加工水室封頭的各個管嘴內外圓及複雜的相關曲面，保證了零件的加工精度，減少了零件在整個加工過程中不必要的周轉時間，大大降低了生產周期。
文檔編號B23P23/00GK101920452SQ20091005741
公開日2010年12月22日 申請日期2009年6月15日 優先權日2009年6月15日
發明者朱志榮, 李友發, 沈堯榮, 田彩紅, 程志家, 鄒曄 申請人:上海重型機器廠有限公司