AP1000格架、管座尺寸檢測方法研究

馬晨曲 朱永利 劉少珍 王安平

【摘 要】由美國西屋公司開發，我國引進的非能動先進壓水堆Advanced Passive PWR（AP1000）技術，未能同步引入AP1000格架、管座的機械加工及檢測方法，本文根據AP1000格架、管座的結構特點，建立了適合AP1000格架、管座的工業化尺寸檢測方法。通過研制非標工裝和量規，編寫檢測程序，實現了零部件的快速檢測。

【關鍵詞】AP1000;格架;管座;尺寸檢測方法

1.引言

AP1000燃料組件由上管座、下管座、格架、導向管、儀表管和燃料棒組成。格架檢測主要包括格架整體尺寸、柵元尺寸、組裝后剛凸平面度、剛凸與內條帶距離等，每個格架中264個柵元尺寸全部需要檢測，同時多為內尺寸，使用傳統量器具無法檢測。管座檢測主要包括蠟膜、鑄造件及機械加工件的尺寸檢測，鑄件表面具有粗糙甚至彎曲的特征，機械加工件需進行100%尺寸檢測。本文需結合AP1000零部件結構特點，建立適用的檢測方法，實現格架、管座的快速檢測。

2.主要研究內容

2.1格架尺寸掃描檢測

格架尺寸掃描檢測依靠專門研制的非標工裝，配合影像儀自動掃描檢測格架尺寸。工裝的設計是該檢測項目的關鍵技術，為了提高檢測效率，設計了可一次性夾持四個格架的工裝。

2.1.1工裝的設計

如圖1所示，是格架檢測影像儀專用工裝圖示，該工裝的設計有以下特點：

（1）設計4個檢測工位，能夠一次性夾持4個待檢測格架，由影像儀逐一進行尺寸掃描。經過編程后，四個工位的格架可以是不同類型，由影像儀自動切換檢測程序，最大程度上提高檢測效率。

（2）工裝下方整體為玻璃面板，能夠有效的保證光路不受工裝影響。

（3）格架的支撐：每個格架使用四顆銷釘支撐在玻璃面板上，銷釘與玻璃面板之間為螺紋固定，可以調整銷釘上端面整體平面度，銷釘的上端面支撐在格架下表面（非攪渾翼面）的十字交叉處，完全保證了影像儀光線傳播。

該銷釘的整體平面度非常重要，如果高低不平，會導致：a）格架整體支撐不平，導致檢測結果不準確。b）已編好的程序在采集格架尺寸特征時無法聚焦，進而檢測結果不準確。

（4）格架的固定，影像儀在掃描時需要不停移動鏡頭和格架支撐平臺，因此需要可靠固定格架。如圖所示，該工裝使用對角“V”形裝置固定格架，且四角的“V”形塊內部安裝支撐彈簧，可伸縮，從根本上保證了格架的固定。

該“V”形塊對格架夾緊力的大小至關重要，夾持的松緊會直接影響格架是否定位準確及夾持的一致性，因此，選用了規格一致的彈簧，并在壓力試驗機上進行壓縮力測試，選擇壓縮力一致的彈簧安裝在工裝上。

2.1.2程序的編寫

針對不同類型的格架，在影像儀上編寫了檢測程序，檢測設備自動掃描，完成格架的整體尺寸、柵元尺寸、剛凸平面度、剛凸與彈簧之間距離尺寸的自動掃描檢測。

2.1.3檢測運行

工裝和程序都具備之后，選擇一個中間格架，對上面的6個柵元，在四個檢測工位上分別檢測2遍，結果如下：

如上表所示，通過格架定位工裝和檢測程序，實現格架自動檢測。四個工位分別檢測，針對最嚴格的技術指標，最大極差0.006mm，約占公差的1/9，完全滿足檢測需求。

2.2管座尺寸自動測量

管座尺寸檢測要分別針對蠟模、鑄件和成品件進行檢測。

2.2.1蠟模和鑄件的檢測

蠟模比較脆弱，對蠟模檢測，以確定通過蠟模制作的砂型能否加工出合格的管座;

鑄件表面比較粗糙，甚至彎曲，對鑄件進行檢測，以確定從鑄件中能夠加工出合格的管座;

對于管座蠟模、鑄件的整體尺寸，使用如圖2所示的非標規能快速對比檢測，確定當前產品是否存在繼續加工的價值。

2.2.2成品管座自動測量

對于成品管座，使用三坐標，按照圖紙對所有尺寸進行自動測量，以確定是否滿足要求。

如圖3所示，將管座支撐在工裝 上，使用三坐標進行檢測。檢測工裝分為左右兩部分，兩部分底板③都通過內六角圓柱頭螺釘固定在三坐標檢測平臺上，壓緊螺釘①起到固定管座左右兩邊的作用，②起到固定管座前后兩邊的作用，檢測工裝能夠使管座有效固定住并能夠使其編寫的程序能夠快速應用并檢測。

使用三坐標自動檢測AP1000上管座，選取角度、內徑、距離、形位公差等不同特征多次測量，結果如下表：

如表所示，使用三坐標對管座進行自動檢測，六次測量最大極差，占公差范圍最大1/8，完全滿足檢測要求。

3.結論

通過AP1000管座、格架尺寸檢測方法研究，建立了適合格架、管座的工業化尺寸檢測方法。研制了非標工裝和量規，制作了非標檢測設備，編寫了檢測程序，實現了格架、管座的快速檢測，同時，被檢零部件裝卡在工裝上，由設備進行自動檢測，較傳統量器具在檢測精度、檢測效率及重復性方面都有所提升。