脹形槍定位裝置設(shè)計(jì)技術(shù)改造

郭宏韜

【摘 要】燃料組件制造過(guò)程中，擰緊鎖緊螺釘后，需要用脹形槍對(duì)鎖緊螺釘進(jìn)行脹形。本篇論文闡述了鎖緊螺釘脹形工藝、目前存在的問(wèn)題、鎖緊螺釘脹形定位裝置的設(shè)計(jì)、應(yīng)用及達(dá)到的效果。

【關(guān)鍵詞】鎖緊螺釘脹形；定位裝置

一、引言

燃料組件制造過(guò)程中，鎖緊螺釘脹形工藝是一道關(guān)鍵工序。鎖緊螺釘脹形成品率直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量，鎖緊螺釘定位裝置的設(shè)計(jì)應(yīng)用可以提高鎖緊螺釘脹形的成品率，提高生產(chǎn)效率。

二、鎖緊螺釘脹形工裝及工藝簡(jiǎn)介

（一）脹形槍及脹形工具簡(jiǎn)介

鎖緊螺釘脹形工藝主要是由脹形槍和脹形工具組合成的工裝共同完成。脹形槍主要是由氣缸組成的缸體，以及連接在上的一個(gè)圓柱形工裝組成，脹形工具則是由連接在脹形槍缸體上的脹形芯桿以及脹形頭組成。

鎖緊螺釘脹形前，需要對(duì)脹形工具以及脹形槍進(jìn)行調(diào)整。首先，操作人員將脹形槍用氣管連接在氣路上，調(diào)整壓力，將脹形芯桿固定在脹形槍缸體上，并用鎖緊螺母擰緊，將圓柱形工裝安裝到脹形槍上，將脹形頭安裝到圓柱形工裝上，按下脹形槍開(kāi)關(guān)，觀察脹形芯桿伸出的位置，調(diào)整圓柱形工裝以及脹形頭，確保脹形芯桿完全伸出時(shí)，與脹形頭前端位置齊平，隨后將圓柱形工裝以及脹形頭用鎖緊螺母擰緊。

（二）鎖緊螺釘脹形工藝簡(jiǎn)介

燃料組件制造過(guò)程中，操作人員安裝完下管座，擰緊鎖緊螺釘后。操作人員拿起脹形槍保持與鎖緊螺釘垂直，將脹形頭放入到鎖緊螺釘內(nèi)，調(diào)整脹形頭兩端位置使之與下管座孔凹槽位置對(duì)齊，按下脹形槍開(kāi)關(guān)，完成脹形。

脹形完畢后，需要對(duì)脹形進(jìn)行檢測(cè)，合格標(biāo)準(zhǔn)為以下幾點(diǎn)：

> 操作人員用脹形規(guī)檢查每一個(gè)脹形尺寸，以確保鎖緊螺釘杯口已經(jīng)深深嵌入到下管座凹槽中，并且用脹形規(guī)插入鎖緊螺釘杯口后無(wú)法旋轉(zhuǎn)為合格；如果脹形不合格，脹形規(guī)可以旋轉(zhuǎn)。

> 用3X放大鏡觀測(cè)鎖緊螺釘?shù)牧鸭y，確保24個(gè)鎖緊螺釘脹形后杯口無(wú)裂紋。

> 目視檢查確保下管座孔無(wú)毛刺。

三、鎖緊螺釘脹形現(xiàn)存問(wèn)題

鎖緊螺釘脹形屬于新工藝，員工對(duì)脹形所涉及的工裝及工藝都僅僅局限于書(shū)本上所學(xué)，在工藝開(kāi)發(fā)試驗(yàn)實(shí)際操作過(guò)程中，員工對(duì)鎖緊螺釘進(jìn)行脹形，發(fā)現(xiàn)脹形一套燃料組件的鎖緊螺釘總有3到4個(gè)無(wú)法合格，經(jīng)過(guò)總結(jié)發(fā)現(xiàn)有以下幾個(gè)問(wèn)題：

* 操作人員在使用脹形槍進(jìn)行脹形鎖緊螺釘?shù)臅r(shí)候，因?yàn)槊浶螛尡容^重，有的時(shí)候脹形槍無(wú)法和鎖緊螺釘?shù)奈恢么怪?，在未垂直的狀態(tài)下脹形，就會(huì)出現(xiàn)鎖緊螺釘脹形尺寸不合格，需要進(jìn)行二次脹形，或者脹形工具撞擊在下管座孔壁上，導(dǎo)致鎖緊螺釘脹形后有裂紋出現(xiàn)。

* 操作人員在使用脹形槍進(jìn)行脹形鎖緊螺釘?shù)臅r(shí)候，因?yàn)椴僮魇д`，脹形工具前端凸起部分沒(méi)有跟下管座孔凹槽進(jìn)行對(duì)齊，導(dǎo)致脹形工具在被芯桿頂出張開(kāi)時(shí)，正好撞擊在下管座孔壁上，導(dǎo)致鎖緊螺釘脹形后出現(xiàn)裂紋，或者導(dǎo)致脹形工具正好卡在下管座凹槽壁上，張開(kāi)瞬間，有一個(gè)沖擊力迅速進(jìn)入下管座凹槽內(nèi)，導(dǎo)致鎖緊螺釘脹形后出現(xiàn)裂紋。

四、鎖緊螺釘脹形定位裝置設(shè)計(jì)

從上述原因我們可以看出，鎖緊螺釘脹形出現(xiàn)尺寸不合格或者脹形后裂紋的情況很多，需要操作人員在脹形的過(guò)程中，需要將脹形槍保持與鎖緊螺釘垂直，并且脹形頭兩端要對(duì)齊下管座的凹槽，否則可能會(huì)將鎖緊螺釘脹壞，導(dǎo)致鎖緊螺釘報(bào)廢。所以迫切需要設(shè)計(jì)一個(gè)定位裝置，可以使操作人員輕松的做到以上兩點(diǎn)。

起初的設(shè)計(jì)思路，我們發(fā)現(xiàn)下管座底部有很多對(duì)稱的圓孔，可以設(shè)計(jì)一個(gè)固定在脹形槍上的一個(gè)支架，可以將支架伸入到下管座孔中進(jìn)行定位?；谶@種設(shè)計(jì)，我們發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)好的工裝在使用的時(shí)候很不方便，定位和使用都花費(fèi)大量的時(shí)間，所以將此方案廢棄。

崗位技術(shù)人員和操作人員在經(jīng)過(guò)大量的試驗(yàn)、摸索之后，最終確定新的一個(gè)方案，打算在脹形槍底部設(shè)計(jì)一個(gè)圓盤(pán)，在圓盤(pán)上對(duì)角位置打兩個(gè)圓孔，內(nèi)部套絲，另外設(shè)計(jì)兩根不銹鋼長(zhǎng)桿，可以擰入圓盤(pán)上的孔內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)定位功能。后考慮到長(zhǎng)桿太長(zhǎng)、太細(xì)，在使用的過(guò)程中容易變形，在工作時(shí)無(wú)法正確定位，需要經(jīng)常對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)。后經(jīng)過(guò)多次假設(shè)與實(shí)踐，我們將圓盤(pán)固定位置進(jìn)行更換，將圓盤(pán)位置固定于在脹形槍最前端，這樣定位桿的長(zhǎng)度就能大大縮短，減少定位桿變形導(dǎo)致無(wú)法插入下管座孔的情況發(fā)生。

五、鎖緊螺釘定位裝置的應(yīng)用及成效

鎖緊螺釘定位裝置設(shè)計(jì)制作成功后，我們對(duì)其做了一系列的試驗(yàn)，首先我們用安裝了定位裝置的脹形槍與未安裝定位裝置的脹形槍進(jìn)行了兩組脹形試驗(yàn)。

未安裝定位裝置的脹形槍，一次脹形后，發(fā)現(xiàn)有兩個(gè)螺釘因操作問(wèn)題脹形尺寸不合格，經(jīng)二次脹形后才符合產(chǎn)品要求，而且有三個(gè)螺釘因脹形槍杯口未與下管座孔凹槽對(duì)齊導(dǎo)致脹形后出現(xiàn)裂紋報(bào)廢。安裝定位裝置后對(duì)鎖緊螺釘進(jìn)行脹形，未發(fā)現(xiàn)有尺寸不合適的出現(xiàn)，并且脹形后的鎖緊螺釘尺寸相差不大，均未發(fā)現(xiàn)裂紋，全部合格。

設(shè)計(jì)的鎖緊螺釘定位裝置，可降低由備品備件以及工裝夾具進(jìn)口所帶來(lái)的巨大成本消耗，并將目前在鎖緊螺釘脹形工裝設(shè)計(jì)方面的技術(shù)難題能夠攻破。最終降低核燃料組件的制造成本，提高核燃料組件制造的優(yōu)勢(shì)。

在國(guó)際市場(chǎng)上，按照我國(guó)核電走出去的發(fā)展戰(zhàn)略，燃料組件鎖緊螺釘脹形定位裝置研發(fā)成功到推廣應(yīng)用于國(guó)內(nèi)市場(chǎng)預(yù)計(jì)需要兩年時(shí)間，這與我國(guó)自主核電技術(shù)發(fā)展的進(jìn)度基本一致，完全可以滿足我國(guó)核電走出去的發(fā)展目標(biāo)。

此外，鎖緊螺釘定位裝置的研制，涉及到了工裝設(shè)計(jì)、氣動(dòng)系統(tǒng)、以及傳動(dòng)液壓等諸多方面，可以帶動(dòng)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，同樣可以產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

六、結(jié)論

鎖緊螺釘定位裝置的研制成功后，首先在現(xiàn)有燃料組件的制造中得以應(yīng)用，進(jìn)而推廣應(yīng)用到后續(xù)的核燃料的生產(chǎn)中。目前，我國(guó)除現(xiàn)有的核燃料元件生產(chǎn)線外，還有其他核燃料元件生產(chǎn)線，這些生產(chǎn)線的鎖緊螺釘定位裝置均可以由自主研發(fā)的鎖緊螺釘定位裝置所取代。而且由于目前國(guó)際上開(kāi)展此項(xiàng)研究的國(guó)家并不多，所以開(kāi)展自主研發(fā)所掌握的核心技術(shù)、研制的關(guān)鍵設(shè)施均可在世界范圍應(yīng)用，其應(yīng)用前景廣闊。

【參考文獻(xiàn)】

[1]羅琳. 淺談脹形槍定位裝置設(shè)計(jì)技術(shù)改造[J].自然科學(xué)，2017（3）.11-12.