一种包壳管自动压弹簧装置的制作方法

本发明属于核燃料元件组件组装工艺技术领域，具体涉及一种包壳管自动压弹簧装置。

背景技术：

燃料棒的包壳管内装有芯块，运输过程中芯块可能会在包壳管内发生窜动，因此在燃料元件内都有防止芯块窜动的设计。燃料组件的防芯块窜动设计依靠变径的压紧弹簧的大径端与包壳管内径过盈配合，固定在包壳管内，小径端抵住芯块，从而给芯块一定压力，防止芯块在包壳管内窜动。这种新的防芯块窜动设计目前没有实现装置和方法。压紧弹簧不是刚性件，受力后产生变形，且大径端与包壳管内径为过盈配合，将压紧弹簧放入包壳管内存在较大难度。通过压紧弹簧大径段与包壳管内径的摩擦力和压力，固定压紧弹簧，防止燃料棒内芯块窜动的设计为首创，与其它燃料元件差别较大，实现此类设计的压弹簧(即压紧弹簧与包壳管的组装)装置或工艺在相关领域均未见公开说明报道。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种包壳管自动压弹簧装置，实现变径弹簧与包壳管的过盈配合组装。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种包壳管自动压弹簧装置，包括气缸、芯轴、限位导向筒、气动卡盘和传输线；限位导向筒固定在传输线上，压紧弹簧套在连接气缸的芯轴上，当包壳管通过传输线输送到工位，包壳管轴向移动至限位导向筒，气动卡盘将包壳管固定；压紧弹簧和包壳管都到位之后，气缸伸出，带动压紧弹簧通过限位导向筒进入包壳管内。

所述的芯轴尺寸根据压紧弹簧尺寸制作，分为两段，细的一段直径小于压紧弹簧小径端的内径，粗的一段直径小于压紧弹簧大径端的内径，保证压紧弹簧能轻松套在芯轴上；同时芯轴粗的一段直径比压紧弹簧大径端的内径大，保证在压弹簧过程中芯轴粗段不会进入压紧弹簧小径段；在芯轴伸出向包壳管内压弹簧时，芯轴的粗段对压紧弹簧大径端产生拉力，使大径端直径略微缩小，并最终将压紧弹簧送至包壳管内指定位置。

所述的芯轴通过螺纹连接固定在气缸的推杆上。

所述的限位导向筒中心通孔一端带有锥度，用于压紧弹簧的导向，另一端用于包壳管的定位。

所述的传输线主体结构是带较小坡度的支架，包壳管在斜坡上能自由向低的方向滚动。

压弹簧时动作如下：传输线上一根包壳管来料，并通过传输线运动到一端抵住限位导向筒，气动卡盘夹紧包壳管，固定在当前位置，此时包壳管管口与限位导向筒上的通孔相连；气缸和芯轴在初始位置，六轴机器人抓取压紧弹簧并将压紧弹簧套在芯轴上；气缸伸出，带动芯轴以及套在芯轴上的压紧弹簧前移，芯轴和压紧弹簧通过导向限位筒的通孔，并进一步向前运动进入包壳管内，直到压紧弹簧的末端到达包壳管内指定位置；进入包壳管的距离可以通过气缸行程调整；气缸缩回，带动芯轴退回初始位置；压紧弹簧因与包壳管过盈配合，摩擦力较大，因而压紧弹簧固定在包壳管内，不随芯轴回退；气动卡盘松开，包壳管向远离限位导向筒方向移动，并通过传输线转运至下一道工序，一次压弹簧操作完成。

本发明所取得的有益效果为：

发明实现了压紧弹簧与包壳管的装配，将大径端直径超过包壳管内径的变径压紧弹簧装入并固定在包壳管内，压入后压紧弹簧和包壳管配合牢固，包壳管内外表面完好无缺陷。通过程序控制，可连续自动进行压弹簧操作，运行稳定可靠，保证操作的稳定性。保证装配后压紧弹簧与包壳管配合牢固无滑动、包壳管内表面无划伤、外表面裂痕。且通过程序控制，可实现连续自动运行，提高生产效率。

附图说明

图1为压紧弹簧与包壳管装配示意图；

图2为压紧弹簧结构图；

图3为压弹簧装置示意图；

图4为芯轴形状示意图；

图中：1-包壳管；2-压紧弹簧；3-芯块；4-气缸；5-芯轴；6-限位导向筒；7-气动卡盘；8-传输线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

如图1—4所示，压紧弹簧2套在连接气缸4的芯轴5上，当包壳管1输送到该工位，包壳管1轴向移动至限位导向筒6，气动卡盘7将包壳管1固定。压紧弹簧2和包壳管1都到位之后，气缸4伸出，带动压紧弹簧2通过限位导向筒6进入包壳管1内。芯轴5尺寸根据压紧弹簧2尺寸制作，分为两段，细的一段直径小于压紧弹簧2小径端的内径，粗的一段直径小于压紧弹簧2大径端的内径，保证压紧弹簧2能轻松套在芯轴5上；同时芯轴5粗的一段直径比压紧弹簧2大径端的内径大，保证在压弹簧过程中芯轴5粗段不会进入压紧弹簧2小径段。在芯轴5伸出向包壳管1内压弹簧时，芯轴5的粗段对压紧弹簧2大径端产生拉力，使大径端直径略微缩小，并最终将压紧弹簧2送至包壳管1内指定位置。

此装置可用于燃料组件中变径压紧弹簧2和包壳管1的装配，压紧弹簧2与包壳管1结构示意图如图1所示，压紧弹簧2的大径端与包壳管1过盈配合固定在包壳管1内，另一端抵在包壳管1内的芯块3上。要求压紧弹簧2能够装入到包壳管1内并固定牢固。

包壳管自动压弹簧装置包括气缸4、芯轴5、限位导向筒6、气动卡盘7和传输线8。六轴机器人取压紧弹簧2并将压紧弹簧2套在芯轴5上。芯轴5尺寸形状设计如图4，芯轴5通过螺纹连接固定在气缸4的推杆上，随气缸4伸出缩回而运动。限位导向筒6固定在传输线8上，中心带有通孔，通孔直径比压紧弹簧2的大径大，压紧弹簧2可以自由通过。通孔一端带有锥度，用于压紧弹簧2的导向，另一端用于包壳管1的定位。传输线8主体结构是带较小坡度的支架，包壳管1在斜坡上能自由向低的方向滚动。

压弹簧时设备的动作如下：

传输线8上一根包壳管1来料，并通过传输线8运动到一端抵住限位导向筒6，气动卡盘7夹紧包壳管1，固定在当前位置，此时包壳管1管口与限位导向筒6上的通孔相连。气缸4和芯轴5在初始位置，六轴机器人抓取压紧弹簧2并将压紧弹簧2套在芯轴5上。气缸4伸出，带动芯轴5以及套在芯轴上的压紧弹簧2前移，芯轴5和压紧弹簧2通过导向限位筒6的通孔，并进一步向前运动进入包壳管1内，直到压紧弹簧2的末端到达包壳管1内指定位置。进入包壳管1的距离可以通过气缸4行程调整。气缸4缩回，带动芯轴5退回初始位置。压紧弹簧2因与包壳管1过盈配合，摩擦力较大，因而压紧弹簧2固定在包壳管1内，不随芯轴5回退。气动卡盘7松开，包壳管1向远离限位导向筒6方向移动，并通过传输线8转运至下一道工序。一次压弹簧操作完成。若要继续连续压弹簧操作，重复动作即可。

技术特征：

技术总结
本发明属于核燃料元件组件组装工艺技术领域，具体涉及一种包壳管自动压弹簧装置。包括气缸、芯轴、限位导向筒、气动卡盘和传输线；限位导向筒固定在传输线上，压紧弹簧套在连接气缸的芯轴上，当包壳管通过传输线输送到工位，包壳管轴向移动至限位导向筒，气动卡盘将包壳管固定；压紧弹簧和包壳管都到位之后，气缸伸出，带动压紧弹簧通过限位导向筒进入包壳管内。本发明可以实现变径弹簧与包壳管的过盈配合组装。

技术研发人员：张蒙蒙;商献伟;张雪伟;周续;申俊华;刘长城;刘志华;张彩凤;林宗奇;刘海刚;徐亮;何峰;郭建
受保护的技术使用者：中核北方核燃料元件有限公司;沈阳新松机器人自动化股份有限公司
技术研发日：2018.12.29
技术公布日：2019.04.30