馬晨曲 朱永利 劉少珍 王安平

【摘 要】由美國(guó)西屋公司開發(fā)，我國(guó)引進(jìn)的非能動(dòng)先進(jìn)壓水堆Advanced Passive PWR（AP1000）技術(shù)，未能同步引入AP1000格架、管座的機(jī)械加工及檢測(cè)方法，本文根據(jù)AP1000格架、管座的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，建立了適合AP1000格架、管座的工業(yè)化尺寸檢測(cè)方法。通過研制非標(biāo)工裝和量規(guī)，編寫檢測(cè)程序，實(shí)現(xiàn)了零部件的快速檢測(cè)。

【關(guān)鍵詞】AP1000;格架;管座;尺寸檢測(cè)方法

1.引言

AP1000燃料組件由上管座、下管座、格架、導(dǎo)向管、儀表管和燃料棒組成。格架檢測(cè)主要包括格架整體尺寸、柵元尺寸、組裝后剛凸平面度、剛凸與內(nèi)條帶距離等，每個(gè)格架中264個(gè)柵元尺寸全部需要檢測(cè)，同時(shí)多為內(nèi)尺寸，使用傳統(tǒng)量器具無法檢測(cè)。管座檢測(cè)主要包括蠟?zāi)?、鑄造件及機(jī)械加工件的尺寸檢測(cè)，鑄件表面具有粗糙甚至彎曲的特征，機(jī)械加工件需進(jìn)行100%尺寸檢測(cè)。本文需結(jié)合AP1000零部件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，建立適用的檢測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)格架、管座的快速檢測(cè)。

2.主要研究?jī)?nèi)容

2.1格架尺寸掃描檢測(cè)

格架尺寸掃描檢測(cè)依靠專門研制的非標(biāo)工裝，配合影像儀自動(dòng)掃描檢測(cè)格架尺寸。工裝的設(shè)計(jì)是該檢測(cè)項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)，為了提高檢測(cè)效率，設(shè)計(jì)了可一次性?shī)A持四個(gè)格架的工裝。

2.1.1工裝的設(shè)計(jì)

如圖1所示，是格架檢測(cè)影像儀專用工裝圖示，該工裝的設(shè)計(jì)有以下特點(diǎn)：

（1）設(shè)計(jì)4個(gè)檢測(cè)工位，能夠一次性?shī)A持4個(gè)待檢測(cè)格架，由影像儀逐一進(jìn)行尺寸掃描。經(jīng)過編程后，四個(gè)工位的格架可以是不同類型，由影像儀自動(dòng)切換檢測(cè)程序，最大程度上提高檢測(cè)效率。

（2）工裝下方整體為玻璃面板，能夠有效的保證光路不受工裝影響。

（3）格架的支撐：每個(gè)格架使用四顆銷釘支撐在玻璃面板上，銷釘與玻璃面板之間為螺紋固定，可以調(diào)整銷釘上端面整體平面度，銷釘?shù)纳隙嗣嬷卧诟窦芟卤砻妫ǚ菙嚋喴砻妫┑氖纸徊嫣?，完全保證了影像儀光線傳播。

該銷釘?shù)恼w平面度非常重要，如果高低不平，會(huì)導(dǎo)致：a）格架整體支撐不平，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確。b）已編好的程序在采集格架尺寸特征時(shí)無法聚焦，進(jìn)而檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確。

（4）格架的固定，影像儀在掃描時(shí)需要不停移動(dòng)鏡頭和格架支撐平臺(tái)，因此需要可靠固定格架。如圖所示，該工裝使用對(duì)角“V”形裝置固定格架，且四角的“V”形塊內(nèi)部安裝支撐彈簧，可伸縮，從根本上保證了格架的固定。

該“V”形塊對(duì)格架夾緊力的大小至關(guān)重要，夾持的松緊會(huì)直接影響格架是否定位準(zhǔn)確及夾持的一致性，因此，選用了規(guī)格一致的彈簧，并在壓力試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行壓縮力測(cè)試，選擇壓縮力一致的彈簧安裝在工裝上。

2.1.2程序的編寫

針對(duì)不同類型的格架，在影像儀上編寫了檢測(cè)程序，檢測(cè)設(shè)備自動(dòng)掃描，完成格架的整體尺寸、柵元尺寸、剛凸平面度、剛凸與彈簧之間距離尺寸的自動(dòng)掃描檢測(cè)。

2.1.3檢測(cè)運(yùn)行

工裝和程序都具備之后，選擇一個(gè)中間格架，對(duì)上面的6個(gè)柵元，在四個(gè)檢測(cè)工位上分別檢測(cè)2遍，結(jié)果如下：

如上表所示，通過格架定位工裝和檢測(cè)程序，實(shí)現(xiàn)格架自動(dòng)檢測(cè)。四個(gè)工位分別檢測(cè)，針對(duì)最嚴(yán)格的技術(shù)指標(biāo)，最大極差0.006mm，約占公差的1/9，完全滿足檢測(cè)需求。

2.2管座尺寸自動(dòng)測(cè)量

管座尺寸檢測(cè)要分別針對(duì)蠟?zāi)！㈣T件和成品件進(jìn)行檢測(cè)。

2.2.1蠟?zāi)：丸T件的檢測(cè)

蠟?zāi)１容^脆弱，對(duì)蠟?zāi)z測(cè)，以確定通過蠟?zāi)Ｖ谱鞯纳靶湍芊窦庸こ龊细竦墓茏?

鑄件表面比較粗糙，甚至彎曲，對(duì)鑄件進(jìn)行檢測(cè)，以確定從鑄件中能夠加工出合格的管座;

對(duì)于管座蠟?zāi)?、鑄件的整體尺寸，使用如圖2所示的非標(biāo)規(guī)能快速對(duì)比檢測(cè)，確定當(dāng)前產(chǎn)品是否存在繼續(xù)加工的價(jià)值。

2.2.2成品管座自動(dòng)測(cè)量

對(duì)于成品管座，使用三坐標(biāo)，按照?qǐng)D紙對(duì)所有尺寸進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量，以確定是否滿足要求。

如圖3所示，將管座支撐在工裝 上，使用三坐標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)工裝分為左右兩部分，兩部分底板③都通過內(nèi)六角圓柱頭螺釘固定在三坐標(biāo)檢測(cè)平臺(tái)上，壓緊螺釘①起到固定管座左右兩邊的作用，②起到固定管座前后兩邊的作用，檢測(cè)工裝能夠使管座有效固定住并能夠使其編寫的程序能夠快速應(yīng)用并檢測(cè)。

使用三坐標(biāo)自動(dòng)檢測(cè)AP1000上管座，選取角度、內(nèi)徑、距離、形位公差等不同特征多次測(cè)量，結(jié)果如下表：

如表所示，使用三坐標(biāo)對(duì)管座進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，六次測(cè)量最大極差，占公差范圍最大1/8，完全滿足檢測(cè)要求。

3.結(jié)論

通過AP1000管座、格架尺寸檢測(cè)方法研究，建立了適合格架、管座的工業(yè)化尺寸檢測(cè)方法。研制了非標(biāo)工裝和量規(guī)，制作了非標(biāo)檢測(cè)設(shè)備，編寫了檢測(cè)程序，實(shí)現(xiàn)了格架、管座的快速檢測(cè)，同時(shí)，被檢零部件裝卡在工裝上，由設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，較傳統(tǒng)量器具在檢測(cè)精度、檢測(cè)效率及重復(fù)性方面都有所提升。