[发明专利]一种大型双层薄壁D型截面真空室扇形段端面加工方法

说明书

技术领域

本发明属于镍基合金双层薄壁结构件机械加工技术领域，具体涉及一种大型双层薄壁D型截面真空室扇形段端面加工方法。

背景技术

大型双层薄壁D型截面真空室扇形段用于制造磁约束热核聚变装置中的主体部件真空室，根据国内外热核聚变研究现状，新型真空室共由20个D形段组成，每个D型段均为空间双层双曲面薄壁结构，由内壳、流道槽钢和外壳焊接而成。

在大型双层薄壁D型截面段加工时，如何防止镍基合金双层薄壁件加工后产生扭曲、皱折、端面平面度超差、金属屑掉入夹层流道、流道污染、磁导率升高等问题，是保证大型双层薄壁D型截面真空室扇形段18°端面加工质量的关键，也是当前大型双层薄壁D型截面加工技术亟需解决的技术问题。

为解决以上问题，亟需制定详细的机加工方案，同时设计制作内支撑工装、18°加工工装，在加工刀具选择、加工参数设定、防金属屑等方面进行深入研究。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种大型双层薄壁D型截面真空室扇形段端面加工方法，以解决双层薄壁件加工后产生扭曲、皱折、端面平面度超差等问题，确保D扇形段按图纸尺寸精度、形位精度等进行制造，进而确保真空室制造精度、满足磁约束热核聚变研究使用要求。

为了实现这一目的，本发明采取的技术方案是：

一种大型双层薄壁D型截面真空室扇形段端面加工方法，本方法涉及的大型双层薄壁D型截面真空室扇形段用于制造磁约束热核聚变装置中的主体部件真空室，真空室共由20个D型截面真空室扇形段组成，20段组成一个整环，每个D型截面真空室扇形段均为镍基合金制备的空间双层双曲面薄壁结构，由内壳、槽钢和外壳焊接而成，两个端面之间的圆心角为18°；包括以下步骤：

(1)复核D型截面真空室扇形段尺寸；

内支撑工装定位：通过内支撑工装将D型截面真空室扇形段的D型截面调整到同一尺寸；

通过内支撑工装将D型截面真空室扇形段的D型截面尺寸调整至内径长轴的长度为2960mm，短轴的长度为1550mm；

(2)划线：

将D型截面真空室扇形段放在工作平台上，调整D型截面真空室扇形段，划一圈腰线将D型截面真空室扇形段上下中分，控制整圈腰线在同一平面内；

(3)机床划线：

选用XK2735数控龙门镗铣床工作台，在工作台上放置3个调整垫铁，其中两个调整垫铁放置在对应D型截面真空室扇形段的直段两端位置，一个调整垫铁放置在对应D型截面真空室扇形段上距离直段最远的圆弧端位置，控制D型截面真空室扇形段与工作台接触的端面在与工作台在同一个平面上；

将D型截面真空室扇形段吊装至工作台，按步骤(2)划的腰线和D型截面真空室扇形段的直段找正，检测D型截面真空室扇形段外轮廓的长轴、短轴尺寸；

利用XK2735数控龙门镗铣床的可编程旋转编程，装夹划针，划D型截面真空室扇形段的两个端面的加工尺寸线；

(4)固定胎具：

将18°倾角胎具平放于XK2735数控龙门铣镗床工作台上，利用XK2735数控龙门镗铣床的可编程旋转编程，在铣头上装夹百分表找正18°倾角胎具的18°斜面，使其误差小于0.05；找正好之后，固定18°倾角胎具；

(5)定位夹紧工件：

吊装划好线的D型截面真空室扇形段置于18°倾角胎具上，D型截面真空室扇形段放于18°倾角胎具的底座部分上，定义D型截面真空室扇形段与18°倾角胎具接触的端面为下端面，另一个端面为上端面；利用18°倾角胎具上的内挡块进行内定位，按步骤(3)中划的加工尺寸线找正D型截面真空室扇形段上端面的加工线；

在D型截面真空室扇形段下端面与18°倾角胎具之间设置不锈钢垫片，通过调整不锈钢垫片的厚度控制若D型截面真空室扇形段上端面在一个平面；

调整至同一平面后，对D型截面真空室扇形段进行夹紧；夹紧时在施力点位置设置垫板；

夹紧力通过18°倾角胎具上的外夹紧座传递给18°倾角胎具上的调节螺柱，调节螺柱通过18°倾角胎具上施力点位置的垫板进行夹紧；

(6)第一个端面加工：

XK2735数控龙门镗铣床用锯片刀直接切离法沿D型截面真空室扇形段外侧进刀切削加工D型截面真空室扇形段的第一个端面，具体包括：