專利名稱：復合彎曲方法及專用中頻彎管機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種主要用于第三代AP1000核電站反應堆穩(wěn)壓器波動管的成型方法及專用中頻彎管機，本發(fā)明的成型技術同樣適用于其他高質量彎管的制造。
背景技術：
我國目前核電的總裝機容量還不到1000萬千瓦，供電量約為全國總電力的2%。 根據國家發(fā)改委的發(fā)展規(guī)劃，到2020年，我國核電總裝機容量要達到世界上的平均水平， 即要占全國電力總裝機容量的16%，也就是在未來10年中，我國還要建成約100座百萬千瓦級核電站。發(fā)展機型就是美國西屋公司新設計的第三代AP1000壓水堆核電站。美國到 2015年也要上11座AP1000核電站。美國西屋公司新設計的第三代先進大型AP1000壓水堆核電站，是目前世界上二代核電站和二代加核電站的更新?lián)Q代機型。它的主要優(yōu)點有使用壽命從以前的40年增加到了 60年，單座核電站的裝機容量達到125萬千瓦。西屋公司AP1000反應堆目前還沒有在建機組，我國率先起動這一機型。該機型的穩(wěn)壓器波動管設計為三維空間結構形式，制造難度 很大，現(xiàn)在世界上還沒有制造出此產品。因此，研究并解決好第三代AP1000穩(wěn)壓器波動管的制造技術，意義十分重大。西屋公司AP1000反應堆穩(wěn)壓器波動管共分成5段分別進行制造，圖1為其中第3 段的正投影圖，圖2為圖1的左視圖。如圖1所示，彎曲段1在XY平面2上存在180°的彎曲(即在XY平面2上的曲度為180° )，此外，如圖2所示，該彎曲段1在Z軸方向還存在一個高度差H。因此，彎曲段1實際上是在X軸、Y軸及Z軸三個方向上同時存在變形?，F(xiàn)有兩種方法可用于成型彎曲段1 一種是分兩次模壓成型，即先通過一套模具模壓成型彎曲段1在XY平面2上的曲度，然后通過另一套模具模壓成型彎曲段1在Z軸方向的坡度；另一種是將熱推制成型與模壓成型相結合，即先通過現(xiàn)有的中頻彎管機成型彎曲段1在XY平面2上的曲度，然后再模壓成型彎曲段1在Z軸方向的坡度。相比于前一種方法，后一種方法可減少一套模具的制作成本，故具有一定的成本優(yōu)勢。即使如此，由于后一種方法仍舊分兩次成型，故其制造成本和制造周期仍然偏高。

發(fā)明內容
本發(fā)明旨在提供一種可同時滿足彎曲段在X軸、Y軸及Z軸方向上變形的復合彎曲方法。該方法采用中頻彎管機成型彎曲段在XY平面上的曲度時，使該彎曲段同時產生沿Z軸方向的坡度；該中頻彎管機包括a、一個以主軸旋轉的轉臂，該主軸垂直于XY平面； b、設置于所述轉臂上的夾頭；C、位于主軸側部的中頻感應加熱圈；d、位于該中頻感應加熱圈前端用于使管坯以平行于XY平面的方向通過中頻感應加熱圈的導向裝置；e、推動管坯運動的驅動裝置；f、使所述轉臂在轉動的同時沿主軸軸向運動的傳動結構。顯然，要使轉臂在轉動的同時沿主軸軸向運動，可通過多種手段實現(xiàn)，比如可將主軸安裝在一升降機構上并通過軸承將轉臂與主軸聯(lián)接，此時轉臂既可以通過軸承相對主軸旋轉，又可由升降機構經主軸帶動轉臂軸向運動?；蛘?，也可以將轉臂與主軸剛性聯(lián)接， 再將轉臂通過軸承安裝到升降機構上，這樣既可以通過軸承使主軸連同轉臂一起旋轉，又可以由升降機構經主軸帶動轉臂軸向運動。而本發(fā)明實現(xiàn)轉臂在轉動的同時沿主軸軸向運動的優(yōu)選方式為使所述轉臂與主軸之間通過相互適配的螺旋槽形成當轉臂繞主軸旋轉時，該轉臂在主軸上軸向運動的螺旋傳動結構。該方式的優(yōu)點在于，無需升降機構就能夠在轉動轉臂的同時使轉臂自行的軸向運動，既能夠保證兩種運動間的同步性，也省略了復雜的傳動裝置。

彎曲段在Z軸方向上的坡度可能是固定的，也可能是變化的。如果彎曲段在Z軸方向上的坡度是固定的，則可通過使轉臂沿主軸軸向勻速運動來實現(xiàn)。此時，只要將轉臂與主軸上相互適配的螺旋槽設計為普通的定螺距螺桿(即螺距、槽寬及槽深一致)，同時推動管坯勻速運動，則轉臂在繞主軸勻速旋轉的同時，也將沿主軸軸向勻速運動。倘若彎曲段在 Z軸方向上的坡度是變化的，則可將所述主軸上用于與轉臂進行螺旋適配的部分設計為一根可使該彎曲段在Z軸方向上的坡度按設計的要求進行變化的螺桿，從而控制轉臂在轉動時沿主軸的軸向運動瞬時速度。比如，當彎曲段是由前一段在Z軸方向上的坡度為零的圓弧和后一段在Z軸方向上具有固定坡度的圓弧構成時，可將在彎曲前一段圓弧時主軸上相對應的螺旋槽設計成一段僅在水平方向上繞主軸延伸的形式，而將彎曲后一段圓弧時主軸上相對應的螺旋槽設計成普通的螺旋形式，從而實現(xiàn)當彎曲前一段圓弧時轉臂僅做純轉動，而剛好至開始彎曲后一段圓弧的起始點時，轉臂又開始在轉動的同時時沿主軸的軸向運動。顯然，根據彎曲段在 Z軸方向上的坡度變化，螺桿上的螺旋槽形式可以進行相應設計。當然，要實現(xiàn)對轉臂軸向運動速度的控制，并非只能采取將主軸設計成螺桿的一種方式。還有其他可行方式，比如，在通過升降機構經主軸帶動轉臂軸向運動的情況下，可設置一套專門的控制裝置來控制升降機構的運動速度，實現(xiàn)變速升降。本發(fā)明還提供了一種用于上述方法的中頻彎管機，該中頻彎管機包括a、一個以主軸旋轉的轉臂，該主軸垂直于XY平面；b、設置于所述轉臂上的夾頭；C、位于主軸側部的中頻感應加熱圈；d、位于該中頻感應加熱圈前端用于使管坯以平行于XY平面的方向通過中頻感應加熱圈的導向裝置；e、推動管坯運動的驅動裝置；f、使所述轉臂在轉動的同時沿主軸軸向運動的傳動結構。該中頻彎管機優(yōu)選以下方式實現(xiàn)轉臂在轉動的同時沿主軸軸向運動所述轉臂與主軸之間通過相互適配的螺旋槽形成當轉臂繞主軸旋轉時，該轉臂在主軸上軸向運動的螺旋傳動結構。倘若彎曲段在Z軸方向上的坡度是變化的，則所述主軸上用于與轉臂進行螺旋適配的部分為一根可使該彎曲段在Z軸方向上的坡度按設計的要求進行變化的螺桿。該中頻彎管機還可包括g、用于控制轉臂在轉動時沿主軸的軸向運動速度的控制
直ο本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明所提供的復合彎曲技術能夠一次性的成型彎曲段在 X軸、Y軸及Z軸方向上變形，無需再通過模壓方式成型，節(jié)省了制造成本，縮短了制造周期， 有效的解決了第三代APlOOO穩(wěn)壓器波動管的制造難題。


圖1為西屋公司AP1000反應堆穩(wěn)壓器波動管第3段的正投影圖。圖2為圖1的左視圖。圖3為本發(fā)明中頻彎管機的使用狀態(tài)示意圖。圖4為圖3中A-A向剖視圖。圖中標記為彎曲段1、XY平面2、YZ平面3、XZ平面4、推板5、管坯6、導向輥7、 中頻感應加熱圈8、夾頭9、轉臂10、主軸11、前進方向12、下降方向13、底座14。
具體實施方式
下面結合附圖對本發(fā)明做進一步的說明。如圖1、圖2和圖3所示，驅動裝置中的推板5推動管坯6沿前進方向12 (位于XY 平面2上)運動，管坯6通過位于中頻感應加熱圈8前端的導向輥7后再經中頻感應加熱圈8加熱，加熱后的管坯6的運動方向受到夾頭9的限制，從而帶動轉臂10繞主軸11旋轉，逐漸形成彎曲段1在XY平面2上的曲度；與此同時，轉臂10還沿著與XY平面2垂直的下降方向13(Ζ軸方向)運動，從而使彎曲段1產生沿Z軸方向的坡度，使成型后的彎曲段 1具有如圖2所示的傾斜量H。顯然，轉臂10在下降方向13上的行程即等于圖2中所示的傾斜量H。實施例1如圖4所示，所述轉臂10與主軸11之間通過相互適配的螺旋槽形成當轉臂10繞主軸11旋轉時，該轉臂10在主軸11上軸向運動的螺旋傳動結構。因此，該實施例無需升降機構就能夠在轉動轉臂10的同時使轉臂10自行下降，既能夠保證兩種運動間的同步性， 也省略了復雜的傳動裝置。假設圖4所示的狀態(tài)為轉臂10旋轉時的初始狀態(tài)，由于彎曲段 1在XY平面2上的曲度為180°，因此圖4中標示出的距離H等于圖2中所示的傾斜量H。實施例2所述主軸11安裝在一升降機構上并通過軸承將轉臂10與主軸11聯(lián)接，此時轉臂 10既可以通過軸承相對主軸11旋轉，又可由升降機構經主軸11帶動轉臂沿Z軸方向運動。 當推板5開始動作后，升降機構經觸發(fā)而驅動轉臂10下降，其下降的速度由一控制裝置進行控制。實施例3若彎曲段1是由前一段在Z軸方向上的坡度為零的圓弧和后一段在Z軸方向上具有2. 5°固定坡度的圓弧構成時，則將在彎曲前一段圓弧時主軸上相對應的螺旋槽設計成一段僅在水平方向上繞主軸延伸的形式，而將彎曲后一段圓弧時主軸上相對應的螺旋槽設計成普通的螺旋形式，從而實現(xiàn)當彎曲前一段圓弧時轉臂10僅做純轉動，而當轉臂10剛好旋轉至開始彎曲后一段圓弧的起始點時，轉臂10又開始在轉動的同時時沿主軸的軸向運動。因此，主軸11上用于與轉臂10進行螺旋適配的部分設計成了一根可使該彎曲段1在 Z軸方向上的坡度按設計的要求進行變化的螺桿。實施例4若彎曲段1在Z軸方向上的坡度是變化的，則在實施例2的基礎上，由控制裝置對轉臂10的瞬時下降速率進行調節(jié)，從而通過控制轉臂10在轉動時沿主軸11的軸向運動速度使所述的彎 曲段1在Z軸方向上的坡度按設計的要求變化。
權利要求
1.復合彎曲方法，其特征在于采用中頻彎管機成型彎曲段(1)在XY平面(2)上的曲度時，使該彎曲段(1)同時產生沿Z軸方向的坡度；該中頻彎管機包括a、一個以主軸(11) 旋轉的轉臂(10)，該主軸(11)垂直于XY平面(2) ；b、設置于所述轉臂(10)上的夾頭(9)； c、位于主軸(11)側部的中頻感應加熱圈(8) ；d、位于該中頻感應加熱圈(8)前端用于使管坯(6)以平行于XY平面(2)的方向通過中頻感應加熱圈⑶的導向裝置；e、推動管坯(6) 運動的驅動裝置；f、使所述轉臂(10)在轉動的同時沿主軸(11)軸向運動的傳動結構。
2.如權利要求1所述的復合彎曲方法，其特征在于所述轉臂(10)與主軸(11)之間通過相互適配的螺旋槽形成當轉臂(10)繞主軸(11)旋轉時，該轉臂(10)在主軸(11)上軸向運動的螺旋傳動結構。
3.如權利要求1或2所述的復合彎曲方法，其特征在于通過控制轉臂(10)在轉動時沿主軸(11)的軸向運動速度，從而使所述的彎曲段(1)在Z軸方向上的坡度按設計的要求變化。
4.如權利要求3所述的復合彎曲方法，其特征在于所述主軸(11)上用于與轉臂(10) 進行螺旋適配的部分為一根可使該彎曲段(1)在Z軸方向上的坡度按設計的要求進行變化的螺桿。
5.用于上述方法的中頻彎管機，包括a、一個以主軸(11)旋轉的轉臂(10)，該主軸 (11)垂直于XY平面⑵；b、設置于所述轉臂(10)上的夾頭(9) ；C、位于主軸(11)側部的中頻感應加熱圈(8) ；d、位于該中頻感應加熱圈(8)前端用于使管坯(6)以平行于XY平面 (2)的方向通過中頻感應加熱圈(8)的導向裝置；e、推動管坯(6)運動的驅動裝置；f、使所述轉臂(10)在轉動的同時沿主軸(11)軸向運動的傳動結構。
6.如權利要求5所述的中頻彎管機，其特征在于所述轉臂(10)與主軸(11)之間通過相互適配的螺旋槽形成當轉臂(10)繞主軸(11)旋轉時，該轉臂(10)在主軸(11)上軸向運動的螺旋傳動結構。
7.如權利要求6所述的中頻彎管機，其特征在于所述主軸(11)上用于與轉臂(10)進行螺旋適配的部分為一根可使該彎曲段(1)在Z軸方向上的坡度按設計的要求進行變化的螺桿。
8.如權利要求5所述的中頻彎管機，其特征在于該中頻彎管機還包括g、一套用于控制轉臂(10)在轉動時沿主軸(11)的軸向運動速度的控制裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可同時滿足彎曲段在X軸、Y軸及Z軸方向上變形的復合彎曲方法及專用中頻彎管機。該方法采用中頻彎管機成型彎曲段在XY平面上的曲度時，使該彎曲段同時產生沿Z軸方向的坡度；該中頻彎管機包括a、一個以主軸旋轉的轉臂，該主軸垂直于XY平面；b、設置于所述轉臂上的夾頭；c、位于主軸側部的中頻感應加熱圈；d、位于該中頻感應加熱圈前端用于使管坯以平行于XY平面的方向通過中頻感應加熱圈的導向裝置；e、推動管坯運動的驅動裝置；f、使所述轉臂在轉動的同時沿主軸軸向運動的傳動結構。本發(fā)明所的復合彎曲技術能夠一次性的成型彎曲段在X軸、Y軸及Z軸方向上變形，無需再通過模壓方式成型，節(jié)省了制造成本，縮短了制造周期。
文檔編號B21D7/025GK102248042SQ201110145858
公開日2011年11月23日 申請日期2011年6月1日 優(yōu)先權日2011年6月1日
發(fā)明者劉志穎, 宋樹康, 李軍, 毛建國, 王權, 花津路, 鄧林濤, 鄭建能 申請人:二重集團(德陽)重型裝備股份有限公司