專利名稱：核反應堆頂法蘭平面高精度現(xiàn)場加工裝備及現(xiàn)場加工方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種核反應堆頂法蘭平面高精度現(xiàn)場加工裝備及現(xiàn)場加工方法。
背景技術：
AP1000核電堆型是由美國TOC公司設計的世界上最先進的第三代核電。AP1000 在建造中大量采用模塊化建造技術。整個電站共分4種模塊類型，其中結構模塊122個，管道模塊1 個，機械設備模塊55個，電氣設備模塊11個。模塊化建造技術使可AP1000的建設工期縮短至60個月。但是有些現(xiàn)場加工是必不可少，如反應堆關鍵部件壓力容器的支撐裝置——CA04 模塊頂法蘭。該法蘭直徑達到6. 6米，位于9米多高的安全殼頂部，其平面加工平面度要求為誤差不超過0. 127mm，如果在車間內預先進行銑削加工，吊裝、焊接后會產(chǎn)生變形，平面度超差，必然達不到設計要求。因此CA04模塊頂法蘭平面最后的精銑削工序只能在吊裝、焊接完畢后，在施工現(xiàn)場進行。三門核電項目是AP1000堆型的首堆項目，CA04模塊頂法蘭平面加工難度大，風險高，施工現(xiàn)場局促、環(huán)境狹小，且無任何現(xiàn)成的設備、資料可供利用和參照模板。在三門核電全球招標過程，韓國、美國、新加坡等多個公司先后知難而退。該項技術難關如不能攻破，整個核電建設工程將不得不停滯下來。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是如何填補現(xiàn)有技術的上述空白，提供一種核反應堆頂法蘭平面高精度現(xiàn)場加工裝備及現(xiàn)場加工方法。為解決上述技術問題，本核反應堆頂法蘭平面高精度現(xiàn)場加工裝備包括動力頭， 該動力頭含有Z向運動機構、刀具主軸和銑削驅動電機，其特征在于其還包括長方架、拖板和至少三個高精度可調塞塊，該長方架上設有兩條X向導軌和X向絲杠，所述拖板設置在 X向導軌上，與X向絲杠配合的X向絲母固定在拖板上，形成X運動機構；所述拖板上設有Y 向滑臺，該Y向滑臺通過絲杠、絲母機構控制移動，形成Y運動機構，所述動力頭固定在Y向滑臺上，所述長方架壓在高精度可調塞塊上。傳統(tǒng)的設計是將工件固定在機床上，通過不斷移動、調整工件，完成銑削加工；本發(fā)明反其道而行，將機床固定在核反應堆頂法蘭平行位置上，移動機床的動力頭，來完成銑削加工。增設的高精度可調塞塊，可以精確地將本發(fā)明核反應堆頂法蘭平面高精度現(xiàn)場加工裝備調整至相當高的水平狀態(tài)，確保銑削加工達到設計要求。作為優(yōu)化，所述拖板上固定有Y向導軌和Y向絲母，所述Y向滑臺設置在Y向導軌上，其上設有一可轉動的Y向絲桿，該Y向絲桿穿過Y向絲母。如此設計，Y向絲桿隨同Y向滑臺移動，體積更緊湊，結構更穩(wěn)定。作為優(yōu)化，所述X向絲杠一端設有調節(jié)手輪；其另一端設有行走驅動電機，該行走驅動電機通過減速機構驅動X向絲杠，所述Y向絲杠外端設有調節(jié)手輪。如此設計，操作方便。作為優(yōu)化，所述高精度可調塞塊包括基座、調節(jié)絲杠和滑塊，其中基座設有螺紋孔，該螺紋孔與調節(jié)絲杠外螺紋配合，調節(jié)絲杠外端設有卡部，卡部與外螺紋之間設有頸部環(huán)槽，所述滑塊上設有U形槽，頸部環(huán)槽卡入U形槽內，滑塊壓在基座上，且二者接觸面為坡面。如此設計，結構簡單，調整方便，通過微調，可以達到很高的平整度。作為優(yōu)化，其還包括大方架，該大方架配有四個大方架臨時托腳，其四角各切去一個直角三角形，切除后其對角線長度等于核反應堆相對內壁間的距離；所述長方架配有多個長方架臨時托腳。如此設計，便于安裝。作為優(yōu)化，其還包括電控箱，該電控箱內設有PLC程控電路，可在手動\自動\點動狀態(tài)之間轉換，并對X方向行走速度進行調整。如此設計，控制操作方便。作為優(yōu)化，所述動力頭上還設有主軸調整裝置，借以調整刀具主軸與工件表面的垂直度。如此設計，更加精確。本發(fā)明還涉及AP1000核電站核反應堆CA04模塊頂法蘭現(xiàn)場加工方法，包括下述步驟①、將本發(fā)明核反應堆頂法蘭平面高精度現(xiàn)場加工裝備運至現(xiàn)場；②、在AP1000核電站核反應堆CA04模塊內壁的相應位置上焊接四個大方架臨時托腳，位置與大方架四角相對應，在其上方相應位置上焊接長方架臨時托腳；③、在大方架臨時托腳和長方架臨時托腳上加裝高精度可調塞塊，吊裝本核反應堆頂法蘭平面高精度現(xiàn)場加工裝備，使其長方架壓在所述高精度可調塞塊上，并靠近 AP1000核電站核反應堆CA04模塊頂法蘭的一個待加工法蘭平面；④、用高精度激光水平測試儀，在兩條X向導軌上每隔一段距離(如200mm)檢測一次，并根據(jù)檢測結構，反復調節(jié)所述高精度可調塞塊，直至本核反應堆頂法蘭平面高精度現(xiàn)場加工裝備調至高度水平；⑤、將大方架和大方架臨時托腳之間、長方架臨時托腳與高精度可調塞塊之間、高精度可調塞塊與長方架之間，分別用緊固螺栓固定好；⑥、接通電源，加裝刀具，調節(jié)主軸調整裝置，使刀具主軸垂直于待加工法蘭平面， 啟動本核反應堆頂法蘭平面高精度現(xiàn)場加工裝備，即可開始銑削待加工板；⑦、加工完一個待加工法蘭平面后，偏移至下一位置，重復前述第③ ⑥步操作， 直至將所有待加工法蘭平面銑削至設計標準；⑧、最后，將核反應堆頂法蘭平面高精度現(xiàn)場加工裝備吊出核反應堆，并去除大方架臨時托腳和長方架臨時托腳。經(jīng)實驗證實，使用本發(fā)明方法，使用本發(fā)明核反應堆頂法蘭平面高精度現(xiàn)場加工裝備現(xiàn)場加工出來的銑削平面度誤差不超過0. 10mm，完全可以滿足設計要求。本發(fā)明具有結構合理、設計科學的優(yōu)點，可在各種大型設備上進行現(xiàn)場銑削、鉆孔等工作，特別適于用于加工包括AP1000核電站在內的各種核電站用核反應堆頂法蘭。


下面結合附圖對本核反應堆頂法蘭平面高精度現(xiàn)場加工裝備及現(xiàn)場加工方法作進一步說明
圖1是本核反應堆頂法蘭平面高精度現(xiàn)場加工裝備的結構示意圖(不含高精度可調塞塊)；圖2是高精度可調塞塊的結構示意圖；圖3是圖2所示高精度可調塞塊中滑塊脫離狀態(tài)的結構示意圖；圖4是應用現(xiàn)場加工核反應堆頂法蘭的工作狀態(tài)示意圖。圖中1為動力頭、2為刀具主軸、3為銑削驅動電機、4為長方架、5為拖板、6為高精度可調塞塊、7為X向導軌、8為X向絲杠、9為Y向滑臺、10為Y向絲桿、11為調節(jié)手輪、 12為行走驅動電機、13為基座、14為滑塊、15為調節(jié)絲杠、16為卡部、17為頸部環(huán)槽、18為大方架、19為電控箱、20為大方架臨時托腳、21為長方架臨時托腳、22為核反應堆安全殼內層鋼板、23為核反應堆頂法蘭上的待加工法蘭平面。
具體實施例方式實施方式一如圖1-4所示，本核反應堆頂法蘭平面高精度現(xiàn)場加工裝備包括動力頭1，該動力頭1含有ζ向運動機構、刀具主軸2和銑削驅動電機3，其特征在于其還包括長方架4、拖板5和至少三個高精度可調塞塊6，該長方架4上設有兩條X向導軌7和X 向絲杠8，所述拖板5設置在X向導軌7上，與X向絲杠8配合的X向絲母固定在拖板上，形成X運動機構。所述拖板5上設有Y向滑臺9，該Y向滑臺9通過絲杠、絲母機構控制移動， 形成Y運動機構，所述動力頭1固定在Y向滑臺上9，所述長方架4固定在高精度可調塞塊 6上。所述拖板5上固定有Y向導軌和Y向絲母，所述Y向滑臺9設置在Y向導軌上，其上設有一可轉動的Y向絲桿10，該Y向絲桿10穿過Y向絲母。所述X向絲杠8 —端設有調節(jié)手輪11 ；其另一端設有行走驅動電機12，該行走驅動電機12通過減速機構驅動X向絲杠8，所述Y向絲杠10外端也設有調節(jié)手輪11。所述高精度可調塞塊包括基座13、滑塊14和調節(jié)絲杠15，其中基座13設有螺紋孔，該螺紋孔與調節(jié)絲杠15外螺紋配合，調節(jié)絲杠15外端設有卡部16，卡部16與外螺紋之間設有頸部環(huán)槽17，所述滑塊14上設有U形槽，頸部環(huán)槽17卡入U形槽內，滑塊14壓在基座13上，且二者接觸面為坡面。本發(fā)明還包括大方架18和電控箱19，其中大方架18配有四個大方架臨時托腳 20，其四角各切去一個直角三角形，切除后其對角線長度等于核反應堆相對內壁間的距離； 所述長方架4配有八個長方架臨時托腳21。電控箱18內設有PLC程控電路，可在手動\自動\點動狀態(tài)之間轉換。所述動力頭1上還設有主軸調整裝置，借以調整刀具主軸2與工件表面的垂直度， 略。應用前述核反應堆頂法蘭平面高精度現(xiàn)場加工裝備，對核反應堆頂法蘭進行現(xiàn)場加工時，按照下述步驟進行①、將本發(fā)明核反應堆頂法蘭平面高精度現(xiàn)場加工裝備運至現(xiàn)場；②、在AP1000核電站核反應堆CA04模塊內壁的相應位置上焊接四個大方架臨時托腳20，位置與大方架18四角相對應，在其上方相應位置上焊接長方架臨時托腳21 ；③、在大方架臨時托腳20和長方架臨時托腳21上加裝高精度可調塞塊6，吊裝本核反應堆頂法蘭平面高精度現(xiàn)場加工裝備，使其長方架4壓在所述高精度可調塞塊6上，并靠近AP1000核電站核反應堆CA04模塊頂法蘭的一個待加工法蘭平面23 ；④、用高精度激光水平測試儀，在兩條X向導軌7上每隔一段距離檢測一次，并根據(jù)檢測結構，反復調節(jié)所述高精度可調塞塊，直至將本核反應堆頂法蘭平面高精度現(xiàn)場加工裝備調至高度水平；⑤、將大方架18和大方架臨時托腳20之間、長方架臨時托腳21與高精度可調塞塊6之間、高精度可調塞塊6與長方架4之間，分別用緊固螺栓固定好；⑥、接通電源，加裝刀具，調節(jié)主軸調整裝置，使刀具主軸2垂直于待加工法蘭平面23，啟動本核反應堆頂法蘭平面高精度現(xiàn)場加工裝備，即可開始銑削待加工法蘭平面 23 ；⑦、加工完一個待加工法蘭平面后，偏移至下一位置，重復前述第③ ⑥步操作， 直至將所有待加工法蘭平面銑削至設計標準；⑧、最后，將核反應堆頂法蘭平面高精度現(xiàn)場加工裝備吊出核反應堆，并去除大方架臨時托腳20和長方架臨時托腳21。如果需要，還可以在大方架18上加裝高精度可調塞塊6，為長方架4提供更多支撐。
權利要求
1.一種核反應堆頂法蘭平面高精度現(xiàn)場加工裝備，包括動力頭，該動力頭含有Z向運動機構、刀具主軸和銑削驅動電機，其特征在于其還包括長方架、拖板和至少三個高精度可調塞塊，該長方架上設有兩條X向導軌和X向絲杠，所述拖板設置在X向導軌上，與X向絲杠配合的X向絲母固定在拖板上，形成X運動機構；所述拖板上設有Y向滑臺，該Y向滑臺通過絲杠、絲母機構控制移動，形成Y運動機構，所述動力頭固定在Y向滑臺上，所述長方架固定在高精度可調塞塊上。
2.如權利要求1所述的核反應堆頂法蘭平面高精度現(xiàn)場加工裝備，其特征在于所述拖板上固定有Y向導軌和Y向絲母，所述Y向滑臺設置在Y向導軌上，其上設有一可轉動的 Y向絲桿，該Y向絲桿穿過Y向絲母。
3.如權利要求2所述的核反應堆頂法蘭平面高精度現(xiàn)場加工裝備，其特征在于所述X 向絲杠一端設有調節(jié)手輪；其另一端設有行走驅動電機，該行走驅動電機通過減速機構驅動X向絲杠，所述Y向絲杠外端設有調節(jié)手輪。
4.如權利要求1或2或3所述的核反應堆頂法蘭平面高精度現(xiàn)場加工裝備，其特征在于所述高精度可調塞包括基座、調節(jié)絲杠和滑塊，其中基座設有螺紋孔，該螺紋孔與調節(jié)絲杠外螺紋配合，調節(jié)絲杠外端設有卡部，卡部與外螺紋之間設有頸部環(huán)槽，所述滑塊上設有U形槽，頸部環(huán)槽卡入U形槽內，滑塊壓在基座上，且二者接觸面為坡面。
5.如權利要求4所述的核反應堆頂法蘭平面高精度現(xiàn)場加工裝備，其特征在于其還包括大方架，該大方架配有四個大方架臨時托腳，其四角各切去一個直角三角形，切除后其對角線長度等于核反應堆相對內壁間的距離；所述長方架配有多個長方架臨時托腳。
6.如權利要求5所述的核反應堆頂法蘭平面高精度現(xiàn)場加工裝備，其特征在于其還包括電控箱，該電控箱內設有PLC程控電路。
7.如權利要求6所述的核反應堆頂法蘭平面高精度現(xiàn)場加工裝備，其特征在于所述動力頭上還設有主軸調整裝置，借以調整刀具主軸與工件表面的垂直度。
8.一種AP1000核電站核反應堆CA04模塊頂法蘭現(xiàn)場加工方法，包括下述步驟①、將權利要求6或7所述的核反應堆頂法蘭平面高精度現(xiàn)場加工裝備運至現(xiàn)場；②、在AP1000核電站核反應堆CA04模塊內壁的相應位置上焊接四個大方架臨時托腳， 位置與大方架四角相對應，在其上方相應位置上焊接長方架臨時托腳；③、在大方架臨時托腳和長方架臨時托腳上加裝高精度可調塞塊，吊裝本核反應堆頂法蘭平面高精度現(xiàn)場加工裝備，使其長方架壓在所述高精度可調塞塊上，并靠近AP1000核電站核反應堆CA04模塊頂法蘭的一個待加工法蘭平面；④、用高精度激光水平測試儀，在兩條X向導軌上每隔一段距離檢測一次，并根據(jù)檢測結構，反復調節(jié)所述高精度可調塞塊，直至將本核反應堆頂法蘭平面高精度現(xiàn)場加工裝備調至高度水平；⑤、將大方架和大方架臨時托腳之間、長方架臨時托腳與高精度可調塞塊之間、高精度可調塞塊與長方架之間，分別用緊固螺栓固定好；⑥、接通電源，加裝刀具，調節(jié)主軸調整裝置，使刀具主軸垂直于待加工法蘭平面，啟動本核反應堆頂法蘭平面高精度現(xiàn)場加工裝備，即可開始銑削待加工法蘭平面；⑦、加工完一個待加工法蘭平面后，移動至下一位置，重復前述第③ ⑥步操作，直至將所有待加工法蘭平面銑削至設計標準；⑧、最后，將核反應堆頂法蘭平面高精度現(xiàn)場加工裝備吊出核反應堆，并去除大方架臨時托腳和長方架臨時托腳。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種核島頂法蘭平面高精度現(xiàn)場加工裝備及其現(xiàn)場加工方法。目前尚無相關設備和方法。為此，本發(fā)明銑床包括動力頭，該動力頭含有Z向運動機構、刀具主軸和銑削驅動電機，還包括長方架、拖板和至少三個高精度可調塞塊，該長方架上設有兩條X向導軌和X向絲杠，所述拖板設置在X向導軌上，與X向絲杠配套的絲母固定在拖板上，形成X運動機構；所述拖板上設有Y向滑臺，該Y向滑臺通過絲杠、絲母機構控制移動，形成Y運動機構，所述動力頭固定在Y向滑臺上，所述長方架固定在高精度可調塞塊上。本發(fā)明還涉及相應的現(xiàn)場加工方法。本發(fā)明具有結構合理、設計科學的優(yōu)點，適合加工AP1000核電站CA04模塊頂法蘭。
文檔編號B23C3/00GK102172781SQ20111004260
公開日2011年9月7日 申請日期2011年1月31日 優(yōu)先權日2011年1月31日
發(fā)明者徐付奎, 李云揚, 蔣國為, 鐘賢君, 陳家樂, 陳昭明 申請人:中國核工業(yè)第五建設有限公司, 浙江巨龍自動化設備有限公司