一种核燃料棒束的端板焊接设备制造技术

本发明专利技术公开了一种核燃料棒束的端板焊接设备，主要包括元件焊接装置、环规定位装置、分度盘组件、元件定位夹具和焊机整体框架，可以半自动完成37根元件与2块端板的焊接任务。本发明专利技术采用电阻点焊原理设计了元件焊接装置，通过气缸驱动实现地极与焊接元件接触，中心电极与端板接触，通电后将两被焊工件焊接在一起。环规定位装置可实现元件定位夹具上端的固定，并可以随夹具一起移动。转动平台装置实现元件定位夹具的定位并能够自动转动，从而实现每一环每一根元件的焊接。为了保证37根元件的定位，设计了具有高精度的元件定位夹具。目前，本发明专利技术已应用于棒束组装生产线，生产棒束2万余只，合格率可达99.9％，设备各项功能稳定可靠，满足生产使用要求。

End plate welding device for nuclear fuel rod bundle

The invention discloses a nuclear fuel bundle end plate welding equipment, the main components including welding device, ring gauge positioning device, indexing plate assembly, component positioning fixture and welding machine can complete the overall framework, semi automatic welding tasks 37 components and 2 end plates. The invention adopts the principle of resistance spot welding to design a component welding device which is driven by a cylinder to realize the contact between the polar body and the welding element; the central electrode contacts with the end plate; and the two welding piece is welded together after the power is electrified. The ring gauge positioning device can realize the positioning of the component positioning fixture and can be moved along with the fixture. The rotating platform device realizes the positioning of the component positioning jig and can automatically rotate, so as to realize the welding of each ring and each component. In order to ensure the positioning of the 37 components, a high precision component positioning fixture is designed. At present, the invention has been applied to the rod bundle assembly production line, producing more than 2 sticks of rods, and the qualified rate is up to 99.9%. The functions of the equipment are stable and reliable, and the production requirements can be satisfied.

【技术实现步骤摘要】
一种核燃料棒束的端板焊接设备
本专利技术涉及一种核燃料棒束的半自动端板焊接设备，主要应用于重水堆核燃料棒束制造
，能够实现37根核燃料元件与2块端板在端板焊机下焊接成成品棒束。
技术介绍
端板焊机是CANDU-6型燃料元件生产线上的关键设备，中核北方核燃料元件有限公司仅有1台且是2001年从加拿大Cameco公司进口的，该设备已连续满负荷运转多年。为满足今后的生产需要，避免单台设备造成的生产风险，急需增加1台端板焊机。由于进口设备费用高、到货时间长且供货状态不稳定，同时技术人员已经掌握了设备的各项工艺，因此公司决定自主研制国产端板焊机。希望通过焊接设备的国产化，使端板焊机的备件实现国产化供应，摆脱长期依赖进口的局面。
技术实现思路
为了实现37根元件与2块端板焊接成成品棒束，同时保证焊接后棒束的扭矩强度及外形尺寸符合生产要求，本专利技术采用了下列技术方案：一种核燃料棒束的端板焊接设备，根据功能的不同，端板焊设备分为元件焊接装置、环规定位装置、转动平台装置、元件定位夹具和焊机整体框架5大部分；元件焊接装置、环规定位装置、转动平台装置通过螺钉固定于焊机机身的上、中、下部，元件定位夹具通过定位块固定在转动平台装置上；(1)元件焊接装置利用压力电阻焊实现端板的焊接及焊接质量的监控与保护；(2)环规定位装置实现元件定位夹具的上端部固定，间接保证焊接过程中各元件与电极的同轴度；(3)转动平台装置实现元件定位夹具下端部的定位、元件定位夹具顺序的旋转、纵向及横向的移动与定位、手动圆周方向分度与定位；(4)元件定位夹具实现37根不同组别的元件和两块端板的精确定位；(5)焊机整体框架由立柱支撑板焊接组合、焊机机身、元件定位夹具翻转装置、焊接变压器、人机交互显示屏组成。进一步的，如上所述的一种核燃料棒束的端板焊接设备，元件焊接装置包括升降气缸、连接螺栓、弹簧、焊接装置支架、地极分度组件、分度定位盘、地极气缸、中心电极、地极、限位开关、焊接监控传感器；升降气缸安装在焊接装置支架上，通过连接螺栓部件与中心电极相连接，提供中心电极对端板施加作用力、焊头部分的升降；弹簧安装在连接螺栓杆上，避免升降气缸运动时的刚性冲击、起缓冲作用；地极气缸安装在支架的下侧，提供地极对元件施加作用力；地极分度组件与分度定位盘安装在地极气缸的上侧，实现地极支腿位置的调整；中心电极与地极均位于地极气缸的下侧，二者同轴安装，使得端板焊接时中心电极压到端板、地极压到元件上；限位开关安装在地极气缸上，避免地极支腿压到端板时造成的短路；焊接监控传感器安装在焊接装置支架的一侧，实时监测每根元件焊接的鐓粗值。进一步的，如上所述的一种核燃料棒束的端板焊接设备，环规定位装置包括：环规、插销一、定位块一和定位环装置支架；环规通过螺钉固定于环规定位装置的上部，其下侧安装有横向与纵向导轨，并配有横向与纵向的定位销和定位块；环规内环套在元件定位夹具的上端部，在横、纵导轨上配合转动平台装置一起挪动，并由插销一、定位块一和定位环装置支架实现两个方向的位置调整与精确定位。进一步的，如上所述的一种核燃料棒束的端板焊接设备，转动平台装置包括：该装置包括：旋转分度台、传感器、手动分度装置、定位块二和插销二；旋转分度台安装与该装置的上部，实现圆周方向的自动转动；分度台的上端面装有定位块与锁紧弹簧，用于元件定位夹具的固定；传感器安装于该装置的纵前方，判断旋转分度台纵向方向的位置，避免误操作；手动分度装置安装在分度台的下面，手动实现圆周方向的位置调整；旋转分度台的下侧安装有横向与纵向导轨，并各配一套定位块二和插销二，实现分度台的精确定位。进一步的，如上所述的一种核燃料棒束的端板焊接设备，元件定位夹具由夹具壳体、定位隔架、端板夹持器、导向环和垫板组成；定位隔架、导向环通过螺钉固定于夹具壳体，人工根据各组别的位置插入夹具内，实现元件元件的定位；端板夹持器通过螺钉固定于夹具壳体的两端，用于端板的定位；垫板扣在焊接第一端后的夹持器中，用于第二端焊接时支撑棒束，避免因焊接压力过大导致夹持器的损坏。进一步的，如上所述的一种核燃料棒束的端板焊接设备，焊机整体框架中，由在框架左侧的元件定位夹具翻转装置用于元件定位夹具的固定，由人工将37根元件插入到夹具中，右侧翻转装置实现夹具翻转；焊接变压器固定与焊机机身，提供元件焊接装置电源；人机交互显示屏安装与焊机机身右侧，提供给操作人员焊接墩粗、焊接点数信息、设置焊接热量。进一步的，如上所述的一种核燃料棒束的端板焊接设备，元件焊接装置包括升降气缸、连接螺栓、弹簧、焊接装置支架、地极分度组件、分度定位盘、地极气缸、中心电极、地极、限位开关、焊接监控传感器；升降气缸安装在焊接装置支架上，通过连接螺栓部件与中心电极相连接，提供中心电极对端板施加作用力、焊头部分的升降；弹簧安装在连接螺栓杆上，避免升降气缸运动时的刚性冲击、起缓冲作用；地极气缸安装在支架的下侧，提供地极对元件施加作用力；地极分度组件与分度定位盘安装在地极气缸的上侧，实现地极支腿位置的调整；中心电极与地极均位于地极气缸的下侧，二者同轴安装，使得端板焊接时中心电极压到端板、地极压到元件上；限位开关安装在地极气缸上，避免地极支腿压到端板时造成的短路；焊接监控传感器安装在焊接装置支架的一侧，实时监测每根元件焊接的鐓粗值；环规定位装置包括：环规、插销一、定位块一和定位环装置支架；环规通过螺钉固定于环规定位装置的上部，其下侧安装有横向与纵向导轨，并配有横向与纵向的定位销和定位块；环规内环套在元件定位夹具的上端部，在横、纵导轨上配合转动平台装置一起挪动，并由插销一、定位块一和定位环装置支架实现两个方向的位置调整与精确定位；转动平台装置包括：该装置包括：旋转分度台、传感器、手动分度装置、定位块二和插销二；旋转分度台安装与该装置的上部，实现圆周方向的自动转动；分度台的上端面装有定位块与锁紧弹簧，用于元件定位夹具的固定；传感器安装于该装置的纵前方，判断旋转分度台纵向方向的位置，避免误操作；手动分度装置安装在分度台的下面，手动实现圆周方向的位置调整；旋转分度台的下侧安装有横向与纵向导轨，并各配一套定位块二和插销二，实现分度台的精确定位；元件定位夹具由夹具壳体、定位隔架、端板夹持器、导向环和垫板组成；定位隔架、导向环通过螺钉固定于夹具壳体，人工根据各组别的位置插入夹具内，实现元件元件的定位；端板夹持器通过螺钉固定于夹具壳体的两端，用于端板的定位；垫板扣在焊接第一端后的夹持器中，用于第二端焊接时支撑棒束，避免因焊接压力过大导致夹持器的损坏；焊机整体框架中，由在框架左侧的元件定位夹具翻转装置用于元件定位夹具的固定，由人工将37根元件插入到夹具中，右侧翻转装置实现夹具翻转；焊接变压器固定与焊机机身，提供元件焊接装置电源；人机交互显示屏安装与焊机机身右侧，提供给操作人员焊接墩粗、焊接点数信息、设置焊接热量。设备安装、调试完成后，进行了大量的焊接试验，对焊接棒束抽样检测，结果表明成品棒束各项技术指标均合格。目前，已应用于中核北方核燃料元件厂CANDU-6核燃料元件生产线，生产棒束约2万余只，合格率可达99.9％。附图说明图1为CANDU-6核燃料成品棒束的三维示意图图2为本专利技术所述CANDU-6核燃料棒束端板焊接设备的侧视图；图3为本专利技术所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种核燃料棒束的端板焊接设备，其特征在于：根据功能的不同，端板焊设备分为元件焊接装置、环规定位装置、转动平台装置、元件定位夹具和焊机整体框架5大部分；元件焊接装置、环规定位装置、转动平台装置通过螺钉固定于焊机机身的上、中、下部，元件定位夹具通过定位块固定在转动平台装置上；(1)元件焊接装置利用压力电阻焊实现端板的焊接及焊接质量的监控与保护；(2)环规定位装置实现元件定位夹具的上端部固定，间接保证焊接过程中各元件与电极的同轴度；(3)转动平台装置实现元件定位夹具下端部的定位、元件定位夹具顺序的旋转、纵向及横向的移动与定位、手动圆周方向分度与定位；(4)元件定位夹具实现37根不同组别的元件和两块端板的精确定位；(5)焊机整体框架由立柱支撑板焊接组合、焊机机身、元件定位夹具翻转装置、焊接变压器、人机交互显示屏组成。

【技术特征摘要】
1.一种核燃料棒束的端板焊接设备，其特征在于：根据功能的不同，端板焊设备分为元件焊接装置、环规定位装置、转动平台装置、元件定位夹具和焊机整体框架5大部分；元件焊接装置、环规定位装置、转动平台装置通过螺钉固定于焊机机身的上、中、下部，元件定位夹具通过定位块固定在转动平台装置上；(1)元件焊接装置利用压力电阻焊实现端板的焊接及焊接质量的监控与保护；(2)环规定位装置实现元件定位夹具的上端部固定，间接保证焊接过程中各元件与电极的同轴度；(3)转动平台装置实现元件定位夹具下端部的定位、元件定位夹具顺序的旋转、纵向及横向的移动与定位、手动圆周方向分度与定位；(4)元件定位夹具实现37根不同组别的元件和两块端板的精确定位；(5)焊机整体框架由立柱支撑板焊接组合、焊机机身、元件定位夹具翻转装置、焊接变压器、人机交互显示屏组成。2.如权利要求1所述的一种核燃料棒束的端板焊接设备，其特征在于：元件焊接装置包括升降气缸、连接螺栓、弹簧、焊接装置支架、地极分度组件、分度定位盘、地极气缸、中心电极、地极、限位开关、焊接监控传感器；升降气缸安装在焊接装置支架上，通过连接螺栓部件与中心电极相连接，提供中心电极对端板施加作用力、焊头部分的升降；弹簧安装在连接螺栓杆上，避免升降气缸运动时的刚性冲击、起缓冲作用；地极气缸安装在支架的下侧，提供地极对元件施加作用力；地极分度组件与分度定位盘安装在地极气缸的上侧，实现地极支腿位置的调整；中心电极与地极均位于地极气缸的下侧，二者同轴安装，使得端板焊接时中心电极压到端板、地极压到元件上；限位开关安装在地极气缸上，避免地极支腿压到端板时造成的短路；焊接监控传感器安装在焊接装置支架的一侧，实时监测每根元件焊接的鐓粗值。3.如权利要求1所述的一种核燃料棒束的端板焊接设备，其特征在于：环规定位装置包括：环规、插销一、定位块一和定位环装置支架；环规通过螺钉固定于环规定位装置的上部，其下侧安装有横向与纵向导轨，并配有横向与纵向的定位销和定位块；环规内环套在元件定位夹具的上端部，在横、纵导轨上配合转动平台装置一起挪动，并由插销一、定位块一和定位环装置支架实现两个方向的位置调整与精确定位。4.如权利要求1所述的一种核燃料棒束的端板焊接设备，其特征在于：转动平台装置包括：该装置包括：旋转分度台、传感器、手动分度装置、定位块二和插销二；旋转分度台安装与该装置的上部，实现圆周方向的自动转动；分度台的上端面装有定位块与锁紧弹簧，用于元件定位夹具的固定；传感器安装于该装置的纵前方，判断旋转分度台纵向方向的位置，避免误操作；手动分度装置安装在分度台的下面，手动实现圆周方向的位置调整；旋转分度台的下侧安装有横向与纵向导轨，并各配一套定位块二和插销二，实现分度台的精确定位。5.如权利要求1所述的一种核燃料棒束的端板焊接设备，其特征在于：元件定位夹具由夹具壳体、定位隔架、端板夹持器、导向环和垫板组成；定位隔架、导向环通过螺钉固定于夹具壳体，人工根据各组别的位置插入夹具内，实现元件元...

【专利技术属性】
技术研发人员：张杰，郭吉龙，王文革，王军，冯素贞，李东坡，杜江，
申请(专利权)人：中核北方核燃料元件有限公司，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15