AP1000核泵主电机转子铜条车胎的制造

褚云峰

( 哈尔滨电机厂有限责任公司， 黑龙江哈尔滨　150040 )

AP1000核泵主电机转子铜条车胎的制造

褚云峰

( 哈尔滨电机厂有限责任公司， 黑龙江哈尔滨150040 )

摘要：介绍了以核泵主电机转子铜条车胎为加工对象，设计合理的加工方案。通过采用一系列工具方法，解决了铜条车胎中的测量问题。介绍了引入的成型铣刀进行加工，保证了车胎加工的一致性。通过具体加工案例，所设计的加工方案完全满足了加工核泵主电机转子铜条的要求。

关键词：核电；主泵电动机；转子铜条车胎；成型铣刀

0引言

在加工AP1000核泵主电机转子铜条时，使用了转子铜条车胎。转子铜条车胎的加工在国内尚属首例，转子铜条车胎的高精度工艺水平达到了国际一流标准。

电机下线转子铜条结构如图1所示。铜条原料截面为梯形结构，需在铜条两端各加工一段半径为R的圆弧才能在电机里装配使用。由于所需铜条量大，为提高加工效率，采用车序批量加工。因此需要制造胎具来加工铜条即铜条车胎。由于铜条半径R精度要求较高，只有更高精度的车胎才能保证，因此此车胎的加工制造难度相当大。

图1　铜条结构示意图

文章针对转子铜条车胎的制造，采用独特的加工方案，对转子铜条车胎的加工精度进行控制。

1转子铜条车胎的结构

铜条车胎由3个间隔环和中间连接轴组成。间隔环和中心轴通过键连接起来，以保证能够传递足够的扭矩。每个间隔环上有58个槽用来放置铜条，以批量加工保证加工的效率，如图2所示。间隔环为铜条车胎的核心部件。图3为间隔环的主要尺寸。由于铜条对于R同轴度和尺寸精度要求较高，铜条车胎加工时需保证3个间隔环和轴的同轴度要求，且需保证58个槽的尺寸精度和一致性。

图2　铜条车胎示意图

图3　间隔环主要尺寸

2转子铜条车胎加工方案及策略

针对铜条车胎槽形加工的一致性和高精度要求，经过一系列思考和论证，制订了各种加工方案和策略。

2.1　总体方案

经过研究图纸分析，为保证槽形尺寸精度的一致性，应3件间隔环在装配状态合并一起同加工。这项加工策略为槽形的加工提供了直接技术保证。并且考虑到现有加工条件的制约，选用了130卧镗床进行加工。加工时，把车胎竖立放置在转盘上，旋转工件，逐次加工各槽，如图4所示。

图4　铜条车胎加工示意图

2.2　逐级控制，减少最终装配误差

控制每一件工件的尺寸精度和位置精度使其达到最佳，以确保最终装配精度。

在中心轴加工过程中为保证尺寸精度、同轴度和圆跳动，经过精磨保证误差在0.01 mm以内。间隔环内孔尺寸与中心轴配车，保证装配间隙在0.03 mm。整体装配加工前，保证每一件间隔环端面的平行度和平面度在0.01 mm以内。中心轴装键以后，为保证3件间隔环槽形的同向性，在磨床上对键侧面进行磨削，保证键侧面的平面度和平行度。再以慢走丝割间隔环键槽配键，保证其装配后的垂直度和同轴度。

2.3　精心分析加工过程，解决好每一处细节问题

为保证每项尺寸都能得到准确测量，对于槽形做出通规和止规来确保槽形尺寸的精度，其形状如图5所示，通规和止规加工时由慢走丝精割出，其尺寸严格按照图形标注槽形尺寸的上下公差来确定。对于槽底距中心尺寸由于无法直接测量，特在间隔环端面加工一止口，如图4所示。通过测量止口和槽底尺寸来测量槽底距中心尺寸。

图5　通规和止规示意图

为保证整体装配后同轴度，间隔环外圆尺寸在装配后再精车出。精车时以中心轴外圆找正，以确保其同轴度。同样加工时也以中心轴外圆找正，以确保槽形和中心轴的同轴度。

加工槽时若采用机床编程加工，会使得加工精度影响因素增多，降低加工精度。为尽可能减小加工影响因素，引入成型铣刀加工，以保证加工精度和较高的槽的尺寸一致性。所采用成型铣刀形状与槽形配合，且根据槽形尺寸和角度及相应公差严格控制铣刀尺寸，磨出相应的成型铣刀，如图6所示。采用粗铣、半精铣、精铣的加工顺序，精铣时成型铣刀尺寸公差下差取槽尺寸公差下差。上差取槽尺寸公差中差，磨削时进行严格控制，使得58个槽的每个槽都最终达到加工精度要求。

图6　槽形及成型铣刀

2.4　加工方案实行结果

加工时认真做好每个槽形加工记录，严格控制每个槽形的尺寸，并对成型铣刀严格控制，最后得到合格产品。3个间隔环174个槽中仅有4个槽超差，最大超差不大于0.002 mm，其中中部间隔环有3个槽超差，而在铜条车胎使用时，中部间隔环只起支撑作用。所以对于中间间隔环超差可以忽略不计。加工出的的铜条车胎端部和尾部共有1个槽超差1 μm，完全满足加工铜条的定位精度要求。

3结语

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