本发明涉及筒类零件加工技术领域，特别是涉及一种薄壁套加工方法。
背景技术：
CRDM是“控制棒驱动机构”的简称，它是反应堆控制和保护系统的伺服机构，能够按照指令带动控制棒组件在堆芯内上下运动、保持控制棒组件在指定高度、断电释放控制棒组件并使其快速插入堆芯，进而完成反应堆的启动、调节功率、保持功率、正常停堆和事故停堆等功能。
目前，船用核动力反应堆中的CRDM多为电机型CRDM，针对电机型CRDM存在故障率高、使用不便的缺点，现有技术中，出现了如申请号为：CN201721371157.0、专利名称为：一种屏蔽电机型CRDM的技术方案，该技术方案中包括技术特征隔套，隔套实际上即为屏蔽套，该技术方案具有：避免高温高湿环境下CRDM绝缘性能下降、电工材料霉变引起的各种复杂问题，为反应堆在水上及高温高湿环境下可靠工作提供有力保障等优势。
然而，在考虑现有控制棒驱动机构结构设计以及磁屏蔽情况下，不宜将隔套的壁厚设置得过厚，现有薄壁套加工技术中，存在薄壁套加工困难、加工过程中报废率高等问题。
技术实现要素：
针对上述提出的现有薄壁套加工技术中，存在薄壁套加工困难、加工过程中报废率高等问题的问题，本发明提供了一种薄壁套加工方法，本加工方法工艺简单，可在保证屏蔽套加工质量的情况下，用于屏蔽套批量化生产。
本发明提供的一种薄壁套加工方法通过以下技术要点来解决问题，一种薄壁套加工方法，包括成型加工步骤，所述成型加工步骤为：将呈筒状且其上通孔为圆形通孔的坯料加工成成品尺寸，成型加工步骤中，先采用为圆柱状的芯棒约束坯料：芯棒插入所述通孔中，所述通孔与芯棒的连接关系为过盈连接；而后加工坯料外圆：将芯棒固定于可驱动芯棒绕芯棒自身轴线旋转的设备上，在坯料随芯棒旋转的过程中加工坯料外圆至成品外圆尺寸；
且通孔孔径被加工成成品通孔孔径通过如下方式实现：通过过盈连接使得坯料在芯棒的作用下发生塑性变形至通孔孔径为成品通孔孔径。
针对薄壁管或薄壁套的加工，加工过程中的一个重要问题是如何实现对工件可靠约束、避免因为对工件进行约束导致工件变形，最终影响产品加工精度的问题。如申请号为CN201310452705.2，专利名称为一种不通孔薄壁套筒类零件外壁加工夹具及其使用方法发明专利提供的技术方案所示，虽然现有技术中能够在一定程度上解决装夹、加工变形问题，但是现有技术中仍然存在相应装夹工具复杂的问题、存在缺乏用于薄壁套加工，不仅可保证加工质量，同时可运用于批量加工且产品合格率高的加工方法。
本方案中，采用为圆柱状的芯棒约束坯料，同时设置为通孔与芯棒的连接关系为过盈连接，这样，即使坯料的壁厚很薄，在芯棒固定于可用于驱动芯棒绕芯棒自身轴线旋转的设备上时，不存在实现坯料装夹以使得坯料能够绕通孔轴线旋转引起坯料产生装夹变形，即本方案提供了一种实现坯料装夹而不引起坯料产生装夹变形的简单方案。同时，由于针对特定的坯料材料，承受外力到一定程度时，其变形不再与外力成正比而产生明显的塑性变形产生屈服，如现有技术中以σ0.2表征屈服极限。本方案中，限定为：通过过盈连接使得坯料在芯棒的作用下发生塑性变形至通孔孔径为成品通孔孔径，即通过芯棒对坯料的通孔进行扩孔，完成扩孔依赖于坯料的塑性变形，这样，相较于现有扩孔方案，最终坯料上通孔的孔径受芯棒的外径控制，这样，采用本方案，可加工出规定尺寸值或规定尺寸范围值的通孔孔径。
综上，本方案不仅提供了一种工艺简单的薄壁套加工方法，本方法实现路线简单，具有很好的经济性和广阔的运用前景。同时由于实现对坯料的装夹不会导致坯料上产生装夹变形、通孔的孔径控制受芯棒的外径约束，故采用本方案，可有效的保证最终薄壁套或薄壁管产品的加工质量，实现保证屏蔽套加工质量的情况下，用于屏蔽套批量化生产。
采用本方案，在坯料的原料为棒材或无缝管时，可得到无缝薄壁套，即所得产品具有理想的使用寿命。
采用本方案，由于采用本方案不存在坯料装夹变形、同时通孔孔径受芯棒外径决定，采用本方案可加工出壁厚小至0.1mm，且外圆尺寸和通孔直径为设计尺寸的薄壁套。
采用本方案，由于采用本方案对坯料的外圆进行加工时不存在坯料装夹变形，在采用传统的车削方式加工坯料外圆时，可很好的控制外圆的表面粗糙度为一个较小值；同时通孔孔径受芯棒外径决定，这样，采用现有技术中广泛运用于核领域的不锈钢作为坯料材料时，通过控制通孔与芯棒之间的过盈量，可获得表面光洁的通孔孔壁，这样，采用本方案获得的薄壁套可很好的运用于电机型CRDM中。
采用本方案，由于采用本方案不存在坯料装夹变形、同时通孔孔径受芯棒外径决定，即本方案再现性强，可有效保证产品合格率，即本方案还具有实用性强的特点。
更进一步的技术方案为：
作为加工坯料外圆的具体实现方式，所述将芯棒固定于可驱动芯棒绕自身轴线旋转的设备上，加工坯料外圆至成品外圆尺寸为：将芯棒固定于车床的卡盘上，利用车床对坯料的外圆进行车外圆加工，加工坯料外圆至成品外圆尺寸。本方案即为一种具体的利用车床加工坯料外圆的具体方案，但作为本领域技术人员，由于坯料与芯棒的连接关系，加工坯料外圆亦可为其他方案，如设备仅驱动坯料随芯棒同步转动，采用磨削的方式完成坯料外圆加工。
作为芯棒约束坯料的具体实现方式，芯棒插入通孔中时，使得芯棒贯穿坯料；
作为加工坯料外圆过程中对芯棒的具体约束方式，利用车床约束芯棒时，芯棒的一端固定于车床的卡盘上，另一端受车床尾座约束。采用本方案，可有效保证芯棒在回转过程中芯棒轴线与车床主轴轴线的同轴度，利于坯料外圆加工质量。
作为坯料的具体来源，所述坯料的原料为棒材或管材，在坯料的原料为棒材时，粗加工棒材获得坯料。作为本领域技术人员，由于芯棒约束坯料和芯棒实现通孔扩孔依赖于坯料上有通孔，故在坯料来源为管材时，可直接对管材进行扩孔；若管材的壁厚较厚，为提高加工效率，亦可采用车床、钻床等对管材进行初步扩孔后，再采用本方案提供的芯棒约束坯料方案实现将通孔扩孔至成品要求的精确尺寸。
为利于通孔孔壁成型质量以及方便坯料与芯棒的分离，设置为：在成型加工步骤过程中，所述采用为圆柱状的芯棒约束坯料进行N次，所述N为大于1的正整数；
每一次采用芯棒约束坯料均使得坯料产生塑性变形而使得通孔的内径被扩大，坯料在芯棒的作用下发生塑性变形至通孔孔径为成品通孔孔径在第N次采用芯棒约束坯料时获得。采用本方案，通过减小单次通过芯棒实现通孔扩孔的通孔直径扩孔量，可使得通过芯棒实现通孔扩孔不仅更容易实现，同时可使得最终所得通孔的孔壁更为光滑，以利于最终产品与电机型CRDM中耐压壳的配合质量，同时完成扩孔后，方便实现坯料与芯棒的分离。
在成型加工步骤过程完成后，还包括热处理步骤，所述热处理步骤用于释放成型加工步骤所得产品上的加工应力。采用本方案，通过释放成型加工步骤所得产品上的加工应力，可使得最终产品能够具有更长的使用寿命和更好的形状保持能力。
在成型加工步骤步骤中，坯料的温度低于坯料材料的再结晶退火温度。采用本方案，可使得所得产品上通孔孔壁更为光滑，有利于最终产品与电机型CRDM中耐压壳的配合质量。
加工坯料外圆过程中，沿着坯料的轴线方向，仅将坯料的局部段加工成外圆尺寸为成品外圆尺寸，坯料上具有壁厚大于局部段壁厚的厚壁段。采用本方案，在完成扩孔后进行加工坯料外圆时，厚壁段与芯棒之间相较于局部段与芯棒之间具有更大的相互作用力，这样，可保证加工坯料外圆时芯棒与坯料之间不发生相对转动或不易发生相对转动而影响坯料外圆加工；同时，在采用拉或推实现芯棒与坯料分离时，芯棒上的厚壁段可用于在实现坯料与芯棒分离时坯料上的受力点，这样，可避免因为局部段上局部受力过大而使得局部段局部或全部产生形变等影响产品的加工质量、可避免采用焊接连接用于实现芯棒与坯料分离的工装时，由于局部段太薄而引起的增加焊接难度、容易焊穿、热影响区太薄且在焊接热影响下导致的热影响区力学性能过差而造成热影响区根本不能承受实现芯棒与坯料分离的力的问题。具体的，在坯料与芯棒分离以后，在坯料上切割所述局部段即可获得最终的薄壁套产品。
被加工成外圆尺寸为成品外圆尺寸的局部段起始于坯料的一端，坯料上的厚壁段位于坯料的另一端，厚壁段的端部与局部段通过倒圆面相接。采用本方案，在进行坯料外圆加工时，如采用车床，车刀由坯料的一端进行车削加工即可，即本方案具有加工坯料外圆效率高的特点；在通过切割获得最终的薄壁套产品时，由坯料上具有局部段的一端进行切割即可，最终坯料的废料仅为厚壁段一端，这样，本方案具有加工坯料材料利用率高的特点。
还包括分离步骤，所述分离步骤为将成型加工步骤完成后所得产品与芯棒分离，分离步骤为：针对芯棒与产品两者组成的组合体，在厚壁段上焊接用于约束产品的工装，通过所述工装和芯棒，向组合体施加使得所述两者相分离的力，完成上述两者的分离。本方案提供了一种具体的用于实现芯棒与坯料分离的具体方案，作为本领域技术人员，以上使得所述两者相分离的力可以为推力也可以为拉力，采用本方案，不仅在坯料上获得了用于实现芯棒与坯料分离的受力点，同时因为厚壁段壁厚更厚，可避免焊接工装时，由于焊接点局部太薄而引起的增加焊接难度、容易焊穿、热影响区太薄且在焊接热影响下导致的热影响区力学性能过差而造成热影响区根本不能承受实现芯棒与坯料分离的力的问题。作为优选，所述工装呈法兰状，工装套设于芯棒上或厚壁段上后，采用环焊缝实现工装与芯棒的焊接，且焊接于厚壁段所在端的端部，所述力为推力或拉力，且力的方向沿着芯棒的轴线方向，且力与芯棒的轴线同轴。具体方式为芯棒与坯料两者中，其中的一者固定，向另一者上施加使得另一者远离其中的一者的力，亦可为在空间中，实现两者分离时两者均产生位移。
本发明具有以下有益效果：
本方案不仅提供了一种工艺简单的薄壁套加工方法，本方法实现路线简单，具有很好的经济性和广阔的运用前景。同时由于实现对坯料的装夹不会导致坯料上产生装夹变形、通孔的孔径控制受芯棒的外径约束，故采用本方案，可有效的保证最终薄壁套或薄壁管产品的加工质量，实现保证屏蔽套加工质量的情况下，用于屏蔽套批量化生产。
采用本方案，在坯料的原料为棒材或无缝管时，可得到无缝薄壁套，即所得产品具有理想的使用寿命。
采用本方案，由于采用本方案不存在坯料装夹变形、同时通孔孔径受芯棒外径决定，采用本方案可加工出壁厚小至0.1mm，且外圆尺寸和通孔直径为设计尺寸的薄壁套。
采用本方案，由于采用本方案对坯料的外圆进行加工时不存在坯料装夹变形，在采用传统的车削方式加工坯料外圆时，可很好的控制外圆的表面粗糙度为一个较小值；同时通孔孔径受芯棒外径决定，这样，采用现有技术中广泛运用于核领域的不锈钢作为坯料材料时，通过控制通孔与芯棒之间的过盈量，可获得表面光洁的通孔孔壁，这样，采用本方案获得的薄壁套可很好的运用于电机型CRDM中。
采用本方案，由于采用本方案不存在坯料装夹变形、同时通孔孔径受芯棒外径决定，即本方案再现性强，可有效保证产品合格率，即本方案还具有实用性强的特点。
附图说明
图1是本发明所述的一种薄壁套加工方法一个具体实施例在实施过程中，未插入芯棒的坯料的结构剖视图；
图2是本发明所述的一种薄壁套加工方法一个具体实施例在实施过程中，芯棒未完全插入坯料，坯料与芯棒两者组成的组合体的结构剖视图；
图3是本发明所述的一种薄壁套加工方法一个具体实施例在实施过程中，芯棒完全插入坯料，坯料与芯棒两者组成的组合体的结构剖视图；
图4是本发明所述的一种薄壁套加工方法一个具体实施例在实施过程中，坯料上连接有工装，且坯料上具有厚壁段和局部段，坯料与芯棒两者组成的组合体的结构剖视图。
图中的附图标记依次为：1、坯料，2、芯棒，3、局部段，4、倒圆面，5、厚壁段，6、环焊缝，7、工装。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但是本发明的结构不仅限于以下实施例。
实施例1：
一种薄壁套加工方法，包括成型加工步骤，所述成型加工步骤为：将呈筒状且其上通孔为圆形通孔的坯料1加工成成品尺寸，成型加工步骤中，先采用为圆柱状的芯棒2约束坯料1：芯棒2插入所述通孔中，所述通孔与芯棒2的连接关系为过盈连接；而后加工坯料1外圆：将芯棒2固定于可驱动芯棒2绕芯棒2自身轴线旋转的设备上，在坯料1随芯棒2旋转的过程中加工坯料1外圆至成品外圆尺寸；
且通孔孔径被加工成成品通孔孔径通过如下方式实现：通过过盈连接使得坯料1在芯棒2的作用下发生塑性变形至通孔孔径为成品通孔孔径。
针对薄壁管或薄壁套的加工，加工过程中的一个重要问题是如何实现对工件可靠约束、避免因为对工件进行约束导致工件变形，最终影响产品加工精度的问题。如申请号为CN201310452705.2，专利名称为一种不通孔薄壁套筒类零件外壁加工夹具及其使用方法发明专利提供的技术方案所示，虽然现有技术中能够在一定程度上解决装夹、加工变形问题，但是现有技术中仍然存在相应装夹工具复杂的问题、存在缺乏用于薄壁套加工，不仅可保证加工质量，同时可运用于批量加工且产品合格率高的加工方法。
本方案中，采用为圆柱状的芯棒2约束坯料1，同时设置为通孔与芯棒2的连接关系为过盈连接，这样，即使坯料1的壁厚很薄，在芯棒2固定于可用于驱动芯棒2绕芯棒2自身轴线旋转的设备上时，不存在实现坯料1装夹以使得坯料1能够绕通孔轴线旋转引起坯料1产生装夹变形，即本方案提供了一种实现坯料1装夹而不引起坯料1产生装夹变形的简单方案。同时，由于针对特定的坯料1材料，承受外力到一定程度时，其变形不再与外力成正比而产生明显的塑性变形产生屈服，如现有技术中以σ0.2表征屈服极限。本方案中，限定为：通过过盈连接使得坯料1在芯棒2的作用下发生塑性变形至通孔孔径为成品通孔孔径，即通过芯棒2对坯料1的通孔进行扩孔，完成扩孔依赖于坯料1的塑性变形，这样，相较于现有扩孔方案，最终坯料1上通孔的孔径受芯棒2的外径控制，这样，采用本方案，可加工出规定尺寸值或规定尺寸范围值的通孔孔径。
综上，本方案不仅提供了一种工艺简单的薄壁套加工方法，本方法实现路线简单，具有很好的经济性和广阔的运用前景。同时由于实现对坯料1的装夹不会导致坯料1上产生装夹变形、通孔的孔径控制受芯棒2的外径约束，故采用本方案，可有效的保证最终薄壁套或薄壁管产品的加工质量，实现保证屏蔽套加工质量的情况下，用于屏蔽套批量化生产。
采用本方案，在坯料1的原料为棒材或无缝管时，可得到无缝薄壁套，即所得产品具有理想的使用寿命。
采用本方案，由于采用本方案不存在坯料1装夹变形、同时通孔孔径受芯棒2外径决定，采用本方案可加工出壁厚小至0.1mm，且外圆尺寸和通孔直径为设计尺寸的薄壁套。
采用本方案，由于采用本方案对坯料1的外圆进行加工时不存在坯料1装夹变形，在采用传统的车削方式加工坯料1外圆时，可很好的控制外圆的表面粗糙度为一个较小值；同时通孔孔径受芯棒2外径决定，这样，采用现有技术中广泛运用于核领域的不锈钢作为坯料1材料时，通过控制通孔与芯棒2之间的过盈量，可获得表面光洁的通孔孔壁，这样，采用本方案获得的薄壁套可很好的运用于电机型CRDM中。
采用本方案，由于采用本方案不存在坯料1装夹变形、同时通孔孔径受芯棒2外径决定，即本方案再现性强，可有效保证产品合格率，即本方案还具有实用性强的特点。
为方便理解，本实施例中，为插入芯棒2的坯料1原型如图1所示；在芯棒2插入过程中芯棒2与坯料1形成的组合体如图2所示；芯棒2完成插入坯料1，芯棒2与坯料1形成的组合体如图3所示。
实施例2：
本实施例在实施例1的基础上作进一步限定：作为加工坯料1外圆的具体实现方式，所述将芯棒2固定于可驱动芯棒2绕自身轴线旋转的设备上，加工坯料1外圆至成品外圆尺寸为：将芯棒2固定于车床的卡盘上，利用车床对坯料1的外圆进行车外圆加工，加工坯料1外圆至成品外圆尺寸。本方案即为一种具体的利用车床加工坯料1外圆的具体方案，但作为本领域技术人员，由于坯料1与芯棒2的连接关系，加工坯料1外圆亦可为其他方案，如设备仅驱动坯料1随芯棒2同步转动，采用磨削的方式完成坯料1外圆加工。
作为芯棒2约束坯料1的具体实现方式，芯棒2插入通孔中时，使得芯棒2贯穿坯料1；
作为加工坯料1外圆过程中对芯棒2的具体约束方式，利用车床约束芯棒2时，芯棒2的一端固定于车床的卡盘上，另一端受车床尾座约束。采用本方案，可有效保证芯棒2在回转过程中芯棒2轴线与车床主轴轴线的同轴度，利于坯料1外圆加工质量。
作为坯料1的具体来源，所述坯料1的原料为棒材或管材，在坯料1的原料为棒材时，粗加工棒材获得坯料1。作为本领域技术人员，由于芯棒2约束坯料1和芯棒2实现通孔扩孔依赖于坯料1上有通孔，故在坯料1来源为管材时，可直接对管材进行扩孔；若管材的壁厚较厚，为提高加工效率，亦可采用车床、钻床等对管材进行初步扩孔后，再采用本方案提供的芯棒2约束坯料1方案实现将通孔扩孔至成品要求的精确尺寸。
为利于通孔孔壁成型质量以及方便坯料1与芯棒2的分离，设置为：在成型加工步骤过程中，所述采用为圆柱状的芯棒2约束坯料1进行N次，所述N为大于1的正整数；
每一次采用芯棒2约束坯料1均使得坯料1产生塑性变形而使得通孔的内径被扩大，坯料1在芯棒2的作用下发生塑性变形至通孔孔径为成品通孔孔径在第N次采用芯棒2约束坯料1时获得。采用本方案，通过减小单次通过芯棒2实现通孔扩孔的通孔直径扩孔量，可使得通过芯棒2实现通孔扩孔不仅更容易实现，同时可使得最终所得通孔的孔壁更为光滑，以利于最终产品与电机型CRDM中耐压壳的配合质量，同时完成扩孔后，方便实现坯料1与芯棒2的分离。
在成型加工步骤过程完成后，还包括热处理步骤，所述热处理步骤用于释放成型加工步骤所得产品上的加工应力。采用本方案，通过释放成型加工步骤所得产品上的加工应力，可使得最终产品能够具有更长的使用寿命和更好的形状保持能力。
在成型加工步骤步骤中，坯料1的温度低于坯料1材料的再结晶退火温度。采用本方案，可使得所得产品上通孔孔壁更为光滑，有利于最终产品与电机型CRDM中耐压壳的配合质量。
实施例3：
本实施例在实施例1提供的技术方案的基础上作进一步限定：加工坯料1外圆过程中，沿着坯料1的轴线方向，仅将坯料1的局部段3加工成外圆尺寸为成品外圆尺寸，坯料1上具有壁厚大于局部段3壁厚的厚壁段5。采用本方案，在完成扩孔后进行加工坯料1外圆时，厚壁段5与芯棒2之间相较于局部段3与芯棒2之间具有更大的相互作用力，这样，可保证加工坯料1外圆时芯棒2与坯料1之间不发生相对转动或不易发生相对转动而影响坯料1外圆加工；同时，在采用拉或推实现芯棒2与坯料1分离时，芯棒2上的厚壁段5可用于在实现坯料1与芯棒2分离时坯料1上的受力点，这样，可避免因为局部段3上局部受力过大而使得局部段3局部或全部产生形变等影响产品的加工质量、可避免采用焊接连接用于实现芯棒2与坯料1分离的工装7时，由于局部段3太薄而引起的增加焊接难度、容易焊穿、热影响区太薄且在焊接热影响下导致的热影响区力学性能过差而造成热影响区根本不能承受实现芯棒2与坯料1分离的力的问题。具体的，在坯料1与芯棒2分离以后，在坯料1上切割所述局部段3即可获得最终的薄壁套产品。
被加工成外圆尺寸为成品外圆尺寸的局部段3起始于坯料1的一端，坯料1上的厚壁段5位于坯料1的另一端，厚壁段5的端部与局部段3通过倒圆面4相接。采用本方案，在进行坯料1外圆加工时，如采用车床，车刀由坯料1的一端进行车削加工即可，即本方案具有加工坯料1外圆效率高的特点；在通过切割获得最终的薄壁套产品时，由坯料1上具有局部段3的一端进行切割即可，最终坯料1的废料仅为厚壁段5一端，这样，本方案具有加工坯料1材料利用率高的特点。
还包括分离步骤，所述分离步骤为将成型加工步骤完成后所得产品与芯棒2分离，分离步骤为：针对芯棒2与产品两者组成的组合体，在厚壁段5上焊接用于约束产品的工装7，通过所述工装7和芯棒2，向组合体施加使得所述两者相分离的力，完成上述两者的分离。本方案提供了一种具体的用于实现芯棒2与坯料1分离的具体方案，作为本领域技术人员，以上使得所述两者相分离的力可以为推力也可以为拉力，采用本方案，不仅在坯料1上获得了用于实现芯棒2与坯料1分离的受力点，同时因为厚壁段5壁厚更厚，可避免焊接工装7时，由于焊接点局部太薄而引起的增加焊接难度、容易焊穿、热影响区太薄且在焊接热影响下导致的热影响区力学性能过差而造成热影响区根本不能承受实现芯棒2与坯料1分离的力的问题。作为优选，所述工装7呈法兰状，工装7套设于芯棒2上或厚壁段5上后，采用环焊缝6实现工装7与芯棒2的焊接，且焊接于厚壁段5所在端的端部，所述力为推力或拉力，且力的方向沿着芯棒2的轴线方向，且力与芯棒2的轴线同轴。具体方式为芯棒2与坯料1两者中，其中的一者固定，向另一者上施加使得另一者远离其中的一者的力，亦可为在空间中，实现两者分离时两者均产生位移。为方便理解，本实施例在实施时，具体实施例中所得的芯棒2、坯料1、工装7组合体的结构如图4所示。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。