一种整体式锻件钩爪的制作方法

本实用新型涉及加工制造技术领域，尤其涉及一种整体式锻件钩爪。

背景技术：

核电站控制棒驱动机构(crdm)是核电站反应堆的关键设备，其作用是在垂直方向定位控制棒组件。通过crdm改变或保持控制棒组件的位置，实现反应堆的启停、反应堆正常运行中调节或维持堆芯的功率水平以及在事故工况下的快速停堆。crdm通过电磁场控制钩爪运动部件动作，最终带动驱动杆运动。钩爪是crdm的关键零部件，其要在电磁力作用下实现上下运动；在落棒时，要能及时脱钩，使控制棒组件准确地插入堆芯，达到安全停堆的目的。在工作时，钩爪齿面与驱动杆环槽面的频繁冲击，其运行的精度准确性和可靠性对钩爪的内在质量，安全可靠显得十分重要。

核电技术的发展对反应堆系统和设备的安全性、可靠性和经济性都提出了更高的要求。作为易损件，钩爪的耐磨损、耐热性、耐腐蚀等特性直接决定整个控制棒驱动机构的使用寿命。

目前在建核电站使用的磁力提升型控制棒驱动机构钩爪主要采用堆焊的单齿钩爪，在需要耐磨的钩爪齿和销孔内壁采用钴基合金堆焊。堆焊型钩爪由于其优越抗冲击性、耐腐蚀性，不易崩齿、断裂和碎裂，含钴量低和更好的耐磨性而被广泛采用。但由于其在小孔内进行氧乙炔手工堆焊的操作难度高，工艺稳定性差、生产效率低、产品合格率低，国内相关单位的产品没有实际工程应用价值。国内核电工程使用的该种钩爪几乎全部采用进口。堆焊型钩爪、连杆成为控制棒驱动机构中唯一没有实现批量化国产的零件。

控制棒驱动机构上3个钩爪组成一组使用，因此对同一组钩爪的尺寸一致性要求高，若成组钩爪尺寸一致性不好，将影响控制棒驱动机构的性能。特别是钩爪销孔至齿的尺寸一致性和钩爪端面的尺寸一致性尤为重要。若对钩爪采用单件加工的方法，则需在三轴以上的加工设备上完成，加工效率低且难以保证成组使用的钩爪的尺寸一致性。

因此，如何保证成组使用的钩爪的尺寸一致性，为核电设备提供优良的核心动作零件，为后续批量化生产提供保障，成为核电技术发展亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于，针对现有技术中存在的技术问题，提供一种整体式锻件钩爪，能够保证成组使用的钩爪的尺寸一致性，为核电设备提供优良的核心动作零件，为后续批量化生产提供保障。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种整体式锻件钩爪，包括：第一销孔；第二销孔；钩爪背槽，形成于所述第二销孔所在区域；以及钩爪齿部，形成于与所述钩爪背槽相对的一面；其中，所述第一销孔和所述第二销孔的中心至所述整体式锻件钩爪的上平面的距离相等，所述钩爪齿部的下表面为圆弧面。

本实用新型的优点在于：本实用新型通过采用整体式锻件，钩爪精度达到工艺参数要求，为后续产品产业化生产提供保障。且保证了实际使用过程中一组钩爪(3个)的一致性，为核电设备提供优良的核心动作零件。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1，本实用新型整体式锻件钩爪的加工方法的流程示意图；

图2a-图2c，本实用新型整体式锻件钩爪的不同视角下的立体结构示意图；

图3a，本实用新型整体式锻件钩爪的主视视角下的剖视图；

图3b，本实用新型整体式锻件钩爪的左视视角下的剖视图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。本实用新型的说明书和权利要求书以及附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应当理解，这样描述的对象在适当情况下可以互换。此外，术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排它的包含。

请参阅图1，本实用新型整体式锻件钩爪的加工方法的流程示意图。所述方法包括如下步骤：s11：提供钩爪坯料；s12：在所述钩爪坯料上加工出第一销孔和第二销孔；s13：以所述第一销孔和所述第二销孔为基准，在所述第二销孔所在区域加工钩爪背槽；s14：以所述第一销孔和所述第二销孔为基准，在与所述钩爪背槽相对的一面加工钩爪齿部；以及s15；加工钩爪倒角，获取所述整体式锻件钩爪；以下进行详细描述。

s11：提供钩爪坯料。

具体的，所述钩爪坯料所采用的材料可以为钴基(stellite6)合金。通过采用stellite6合金整体铸造，成型工艺较为简单，可控性强，易于批量生产。

进一步的实施例中，步骤s11进一步包括：对经复验合格的整体锻件棒料按钩爪所需尺寸刨制成长方体形毛坯，并进行进行厚度方向的两相对侧面的磨削，形成所述钩爪坯料。可以在磨床上对称磨钩爪坯料厚度方向的两相对侧面至设计尺寸；在保证厚度满足设计公差范围的同时，也保证磨削的两个侧面的平面度和平行度满足设计要求。例如，所述整体式锻件钩爪的厚度可以为22mm±0.01；所述整体式锻件钩爪的厚度方向的两相对侧面的平面度和平行度均小于或等于0.02。

s12：在所述钩爪坯料上加工出第一销孔和第二销孔。

具体的，通过精加工两个销孔，使得两个销孔的中心至所述整体式锻件钩爪的上平面的距离相等，同时，保证销孔的孔径公差、两孔之间的孔距，表面粗糙度以及销孔的垂直度满足设计要求。

进一步的实施例中，所述第一销孔的孔径大于所述第二销孔的孔径。例如，所述第一销孔的孔径为10.5mm(正公差+0.015、负公差0)，所述第二销孔的孔径为9.5mm(正公差+0.015、负公差0)。所述第一销孔的孔径公差小于或等于0.015，所述第二销孔的孔径公差小于或等于0.015。所述第一销孔与所述第二销孔之间的孔距为30mm±0.025。

s13：以所述第一销孔和所述第二销孔为基准，在所述第二销孔所在区域加工钩爪背槽。

进一步的实施例中，以所述第一销孔和所述第二销孔为基准，采用数控加工中心，选用带镀层的硬质合金铣刀，刀具运行轨迹采取圆弧插补的方式，加工出所述背槽。带镀层的硬质合金铣刀具有耐磨效果，可以延缓加工过程中刀具磨损，进而保证加工数据的精确性；采取圆弧插补的方式形成圆弧形背槽。具体的，所述铣刀采用球形铣刀，所述铣刀以预设切深及预设转速进给，其中，所述预设切深小于或等于预设切深阈值，所述预设转速大于或等于预设转速阈值。通过选用带镀层的硬质合金球形铣刀，在形成圆弧形背槽的同时，提高背槽的平滑性；通过采用小切深高转速快速进给，在保证加工时间的同时，有效保护刀具。

进一步的实施例中，所述钩爪背槽的宽度为所述整体式锻件钩爪的厚度的一半，且居中设置。例如，在所述整体式锻件钩爪的厚度为22mm±0.01时，所述钩爪背槽的宽度为11mm±0.05，对称度小于或等于0.05。所述钩爪背槽的两相对侧面相对于所述整体式锻件钩爪的厚度方向的两相对侧面的平行度小于或等于0.02。所述钩爪背槽的圆角半径为18mm±0.1。

s14：以所述第一销孔和所述第二销孔为基准，在与所述钩爪背槽相对的一面加工钩爪齿部。

具体的，所述钩爪齿部的下表面为圆弧面。可以先粗加工齿部，减少精加工余量，再精加工齿部形状至满足设计要求。

进一步的实施例中，以所述第一销孔和所述第二销孔为基准，采用3个钩爪一组的加工工装，选用带镀层的硬质合金车刀刀片，同时进行车削加工，加工出3个钩爪的钩爪齿部，并分成3个独立的钩爪。采用同一组使用的3个钩爪同时进行车削加工，有效提高了加工效率且保证了成组使用的钩爪的尺寸一致性。

s15；加工钩爪倒角，获取所述整体式锻件钩爪。

可以采用钩爪圆角加工工装，采用球形铣刀按钩爪的轮廓加工倒角，以实现光滑过渡。

至此，即完成控制棒驱动机构钩爪的加工。之后，可以对整个钩爪进行液体渗透检查，以确保加工成型后的所述整体式锻件钩爪的有效性。

本实用新型通过采用整体式锻件加工方式进行加工，可以严格控制钩爪的工艺过程，使钩爪精度达到工艺参数要求，工艺简单、生产效率高、制造成本低，可实现批量化生产，从而为后续产品产业化生产提供保障。且保证了实际使用过程中一组钩爪(3个)的一致性，为核电设备提供优良的核心动作零件。而现有的加工技术一般采用堆焊钩爪，且现有的钩爪结构与本实用新型所需加工成的钩爪结构不一样，因此，原有加工技术不再适用。

基于同一实用新型构思，本实用新型还提供了一种整体式锻件钩爪，采用本实用新型上述方法加工而成。

请参阅图2a-图2c，图3a-图3b，其中，图2a-图2c为本实用新型整体式锻件钩爪的不同视角下的立体结构示意图，图3a为本实用新型整体式锻件钩爪的主视视角下的剖视图，图3b为本实用新型整体式锻件钩爪的左视视角下的剖视图。

如图2a-图2c所示，所述整体式锻件钩爪，包括：第一销孔21、第二销孔22、钩爪背槽23以及钩爪齿部24。

具体的，所述第一销孔21的中心至所述整体式锻件钩爪的上平面201的距离l1，与所述第二销孔21的中心至所述整体式锻件钩爪的上平面201的距离l2相等。所述钩爪背槽23形成于所述第二销孔22所在区域；所述钩爪齿部24形成于与所述钩爪背槽23相对的一面，且所述钩爪齿部24的下表面241为圆弧面(如图2c、图3b所示)。

进一步的实施例中，所述钩爪齿部24的下表面241包括第一圆弧面2411以及第二圆弧面2412。所述第一圆弧面2411对应于所述第一销孔21，所述第二圆弧面2412对应于所述第二销孔22，且所述第一圆弧面2411与所述第二圆弧面2412之间平滑过渡，如图2c所示。

具体的，所述整体式锻件钩爪的厚度满足设计公差范围，厚度方向的两相对侧面的平面度和平行度满足设计要求。且两个销孔的孔径公差、两孔之间的孔距，表面粗糙度以及销孔的垂直度满足设计要求。例如，所述整体式锻件钩爪的厚度t1(示于图3b中)可以为22mm±0.01；所述整体式锻件钩爪的厚度方向的两相对侧面202、203的平面度和平行度均小于或等于0.02。所述第一销孔21的孔径公差小于或等于0.015，所述第二销孔22的孔径公差小于或等于0.015；所述第一销孔21与所述第二销孔22之间的孔距l3为30mm±0.025，如图3a所示。

进一步的实施例中，所述第一销孔21的孔径大于所述第二销孔22的孔径。例如，所述第一销孔21的孔径d1为10.5mm(正公差+0.015、负公差0)，所述第二销孔22的孔径d2为9.5mm(正公差+0.015、负公差0)，如图3a所示。

进一步的实施例中，所述钩爪背槽23的宽度为所述整体式锻件钩爪的厚度的一半，且居中设置。例如，在所述整体式锻件钩爪的厚度t1为22mm±0.01时，所述钩爪背槽23的宽度为11mm±0.05，对称度小于或等于0.05。所述钩爪背槽23的两相对侧面231、232相对于所述整体式锻件钩爪的厚度方向的两相对侧面202、203的平行度小于或等于0.02。所述钩爪背槽的圆角半径r0为18mm±0.1，如图3a所示。

进一步的实施例中，所述整体式锻件钩爪具有倒角，以实现光滑过渡。

进一步的实施例中，所述整体式锻件钩爪所采用的材料可以为钴基(stellite6)合金，且为一体成型。通过采用stellite6合金整体铸造，成型工艺较为简单，可控性强，易于批量生产，且一体成型结构简单可靠。

本实用新型整体式锻件钩爪精度达到工艺参数要求，为后续产品产业化生产提供保障；且保证了实际使用过程中一组钩爪(3个)的一致性，为核电设备提供优良的核心动作零件。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。