核電硼注箱人孔主螺柱的結(jié)構(gòu)改進(jìn)

林黎鋒，劉永智，田燕妮，劉 剛，李鵬飛（西安核設(shè)備有限公司，陜西 西安 710021）

核電硼注箱人孔主螺柱的結(jié)構(gòu)改進(jìn)

林黎鋒，劉永智，田燕妮，劉 剛，李鵬飛
（西安核設(shè)備有限公司，陜西 西安 710021）

針對(duì)硼注箱人孔主螺柱的結(jié)構(gòu)，根據(jù)加工經(jīng)驗(yàn)，將人孔主螺柱的兩種結(jié)構(gòu)對(duì)比分析，介紹其結(jié)構(gòu)的難易加工情況，結(jié)構(gòu)的合理性。介紹螺紋、內(nèi)孔加工的加工過(guò)程，采用螺栓拉伸機(jī)時(shí)殘余變形量的測(cè)量，水壓試驗(yàn)的操作規(guī)程，提出加工中注意的問(wèn)題，為此類(lèi)螺柱的加工提供借鑒。

人孔主螺柱；結(jié)構(gòu)；優(yōu)化

核電產(chǎn)品穩(wěn)壓器、安注箱、硼注箱等人孔主螺柱內(nèi)腔都安裝了測(cè)量桿，以便在組裝、試壓和運(yùn)行中準(zhǔn)確反映檢測(cè)主螺柱受力變形情況。其中有的材料為42CrMoE、0Cr17Ni4Cu4Nb等鍛件，中心要求加工φ6+0.2mm孔，深度515 mm，

0管孔粗糙度Ra3.2，且與外圓M68×4螺紋同軸度0.02 mm。與φ6 mm中心孔相接的M5螺紋長(zhǎng)度15 mm。孔嚴(yán)格垂直于右面平面，其垂直度允差為0.02 mm。右面端面與裝配到其中的測(cè)量桿端面必須在一個(gè)平面上，允差為0.02 mm，見(jiàn)圖1。

圖1 測(cè)量桿Fig.1 Measured stud

1 結(jié)構(gòu)

1.1 人孔主螺柱的結(jié)構(gòu)人孔主螺柱組件是由人孔主螺柱和測(cè)量桿組合經(jīng)過(guò)加工銷(xiāo)孔，測(cè)量桿與主螺柱以螺紋副形式連接后，在螺紋副下端面結(jié)合面處用φ4 mm定位固化兩者位置，以便準(zhǔn)確反映出受力變化，確保設(shè)備安全性。釬焊固定銷(xiāo)子，保證測(cè)量桿與主螺柱的相對(duì)位置。在沒(méi)有螺紋的另一端，要求加工時(shí)測(cè)量桿與人孔主螺柱在一個(gè)平面上，允差小于0.02 mm。

1.2 中心孔的加工

根據(jù)加工精度，選擇德國(guó)進(jìn)口的數(shù)控深孔鉆BW320-1-1200NC進(jìn)行加工。制定的內(nèi)孔加工方案為先用φ6.1(h5) mm全長(zhǎng)1 030 mm的Type110形鉆頭加工522 mm深，接著再用φ4.2/ φ6.08(h5) mm全長(zhǎng)1 030 mm的Type112形鉆頭鉆透，φ4.2 mm鉆頭有效長(zhǎng)度大于20 mm。

采用的切削用量：φ6.1 mm鉆頭主軸轉(zhuǎn)速1 600 r/min，進(jìn)給量9 mm/min；φ4.2/ φ6.08(h5) mm鉆頭主軸轉(zhuǎn)速1 600 r/min，進(jìn)給量6 mm/min。壓力P為70 bar，留量Q為10 L/ min。

1.3 外形的加工

采用CA6140車(chē)床進(jìn)行加工外形，保證與中心孔的同軸度。

測(cè)量桿采用拉頂尖進(jìn)行加工，由于其長(zhǎng)度515 mm與直徑5.5 mm的比值約為93.6，屬于細(xì)長(zhǎng)工件，采用專(zhuān)用工具裝夾，在車(chē)床上加工。

測(cè)量桿的兩種結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

圖3的測(cè)量桿左端螺紋為M5，長(zhǎng)度為（15±0.5）mm，加工螺紋時(shí)，采用板牙絞絲，有的測(cè)量桿還要求加工M5螺紋空刀槽直徑φ3.7 mm×長(zhǎng)度3 mm。M5的螺紋空刀直徑較小φ3.7 mm，導(dǎo)致測(cè)量桿剛性不足，車(chē)床加工中易變形，造成加工后裝配M5螺紋困難，易造成廢品。

圖4的測(cè)量桿左端螺紋為M8，長(zhǎng)度為（13.5±0.5）mm，加工螺紋時(shí)，采用板牙絞絲，M8的螺紋直徑相對(duì)M5螺紋剛性有很大的提高，車(chē)床加工中易加工，裝配也方便。

圖2 測(cè)量桿結(jié)構(gòu)Fig.2 Structure of the measured studs

圖3 M5測(cè)量桿旋合位置Fig.3 Screwing position of the M5 measured stud

圖4 M8測(cè)量桿旋合位置Fig.4 Screwing position of the M8 measured stud

實(shí)際加工中采用φ10 mm的棒料進(jìn)行，總長(zhǎng)加長(zhǎng)3 mm，左端加工M8的螺紋比較方便，銑槽時(shí)M8的螺紋剛性好，易加工槽。

1.4 騎縫銷(xiāo)孔的加工

將測(cè)量桿旋入人孔主螺柱，旋至一定位置后，鏜床加工φ4 mm銷(xiāo)孔。測(cè)量桿與主螺柱以螺紋副形式連接后，在螺紋副下端面結(jié)合面處用φ4 mm定位固化兩者位置，以便準(zhǔn)確反映出受力變化，確保設(shè)備安全性。

M5的測(cè)量桿螺紋M5小于φ6 mm孔，旋入時(shí)只能從右端旋入，利用螺絲刀旋轉(zhuǎn)，由于使用螺絲刀有一定的朝右軸向力，使螺紋旋轉(zhuǎn)困難，經(jīng)?？ㄗ?。所以加工制造時(shí)只能將總長(zhǎng)加長(zhǎng)10 mm，利用手或鉗子將螺紋旋至要求位置。

M8的測(cè)量桿螺紋M8大于φ6 mm孔，旋入時(shí)從左端旋入，利用螺絲刀旋轉(zhuǎn)，由于使用螺絲刀有一定的朝右軸向力，和螺紋的受力方向一致，很輕松地就能旋到合適位置。

M5的測(cè)量桿旋合的位置見(jiàn)圖3，沒(méi)有旋至臺(tái)階面，加工φ4 mm騎縫銷(xiāo)孔時(shí)，由于螺紋有間隙，經(jīng)常產(chǎn)生測(cè)量桿旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致鉆頭損壞，產(chǎn)生廢品。

M8的測(cè)量桿旋合的位置見(jiàn)圖4，旋合至φ8.5 mm右側(cè)臺(tái)階面，使測(cè)量桿φ8 mm端面與螺柱φ8.5 mm右端面緊密接觸，螺紋側(cè)面接觸無(wú)間隙，加工φ4 mm騎縫銷(xiāo)孔時(shí)，測(cè)量桿不會(huì)旋轉(zhuǎn)，容易加工。

M5的測(cè)量桿直徑較小，加工φ4 mm騎縫銷(xiāo)孔時(shí)要求位置嚴(yán)格，稍微有誤差，就發(fā)生φ4 mm鉆頭折斷。M8的測(cè)量桿直徑較大，加工φ4 mm騎縫銷(xiāo)孔時(shí)要求位置相對(duì)較松，易操作加工。

螺紋擰到位置后，在鏜床上對(duì)螺紋結(jié)合處鏜騎縫孔，裝配銷(xiāo)子后釬焊固定。

1.5 右端平面的加工

為了保證測(cè)量桿和螺柱的右端面在一個(gè)平面上，裝配銷(xiāo)子后釬焊固定后還要進(jìn)行加工。車(chē)螺柱右側(cè)面，保證長(zhǎng)度留量0.5 mm。磨右端面達(dá)到圖紙要求Ra1.6，且在一個(gè)平面上。加工時(shí)要注意保護(hù)外面加工過(guò)的螺紋，采用銅或鋁的工裝接觸。

1.6 人孔主螺柱拉伸量測(cè)量

人孔主螺柱組裝為組件后，在一定載荷作用下要準(zhǔn)確地測(cè)出螺柱體的拉伸長(zhǎng)度（即右面六方上平面到測(cè)量桿上平面之間的距離）。我們分析主螺栓與測(cè)量桿的結(jié)構(gòu)，制作了檢具，把千分表固定在測(cè)量塊上，利用測(cè)量塊下平面和人孔主螺柱平面結(jié)合且滑動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)伸長(zhǎng)量的測(cè)量，即先把千分表頭滑動(dòng)到測(cè)量桿的上平面，再拖動(dòng)滑塊使表頭滑到主螺栓的上平面，千分表的讀數(shù)即為測(cè)量的數(shù)據(jù)。

測(cè)具本身精度可達(dá)0.001 mm，測(cè)量精度穩(wěn)定在0.005 mm之內(nèi)，準(zhǔn)確地測(cè)出主螺栓的拉伸長(zhǎng)度。

我們制定的某產(chǎn)品試壓規(guī)定，由于水壓試驗(yàn)規(guī)程中規(guī)定，密封時(shí)螺栓殘余伸長(zhǎng)量為（0.15±0.02）mm，絕對(duì)伸長(zhǎng)量為≤0.46 mm，為保證滿(mǎn)足絕對(duì)伸長(zhǎng)量時(shí)，殘余伸長(zhǎng)量不超出范圍，按照如下方案實(shí)施。

1）先用絕對(duì)伸長(zhǎng)量0.3 mm對(duì)稱(chēng)均布預(yù)緊，并分別記錄螺栓的殘余伸長(zhǎng)量；

2）然后以每增加0.05 mm的絕對(duì)伸長(zhǎng)量預(yù)緊，測(cè)量殘余伸長(zhǎng)量，直至殘余伸長(zhǎng)量為（0.15±0.02）mm時(shí)，進(jìn)行水壓試驗(yàn)。

2 存在的問(wèn)題

在加工的圖紙中，有的圖紙?zhí)岢鲆鬁y(cè)量桿右端面低于人孔主螺柱右端面0.2 mm，根據(jù)加工的大量人孔主螺柱來(lái)講，經(jīng)過(guò)拉伸機(jī)拉伸后，由于有殘余變形，測(cè)量桿右端面全都低于人孔主螺柱右端面0.2～0.3 mm。所以在沒(méi)有拉伸之前，特別要求將測(cè)量桿右端面低于人孔主螺柱右端面0.2 mm沒(méi)有必要。在經(jīng)過(guò)水壓試驗(yàn)時(shí)采用螺栓拉伸機(jī)拉伸時(shí)都產(chǎn)生一定的殘余伸長(zhǎng)量。假如低0.2 mm，讀殘余伸長(zhǎng)量數(shù)時(shí)，還要用讀數(shù)減去0.2 mm才是伸長(zhǎng)量，還沒(méi)有右端為平面的讀數(shù)直觀。

[1] 金屬切削原理與刀具. 北京：機(jī)械工業(yè)出版，2003. (Metal Cutting Theory and Cutter. Beijing: Mechanical Industry Press, 2003.)

[2] 劉剛，田燕妮，林黎鋒.機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新[R]. (LIU Gang, TIAN Yan-ni, LIN Li-feng. Development and Innovation of Electromechanical Products [R].)

Structural Improvement for the Manhole Main Threaded Stud of the Boron Injection Tank

LIN Li-feng，LIU Yong-zhi，TIAN Yan-ni，LIU Gang，LI Peng-fei
(Xi'an Nuclear Equipment Co.，Ltd.，Xi'an of Shaanxi Prov. 710021，China)

In light of the processing experience, the two structures of the manhole main threaded stud of the boron injection tank are analyzed comparatively to introduce the difficulty or easiness in processing of the two structures, and the rationality of each structure. The paper also introduces the stud thread and inner hole processing, the measurement of the residual transformation when adopting the stud stretcher, and the operation rule of the hydraulic test. And issues shall be noticed are put forward to provide reference for processing of studs of the same kind.

manhole main threaded stud；structure；optimization

TM623 Article character: A Article ID: 1674-1617(2013)01-0064-04

TM623

A

1674-1617(2013)01-0064-04

2012-08-09

林黎鋒（1975—），男，陜西三原人，工程師，從事機(jī)械制造方面工作。