專利名稱：空心抽油桿成型工藝及其模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鍛壓工藝及模具，特別適用于空心抽油桿制造場(chǎng)合。
空心抽油桿是用于開(kāi)采深油井、稠油井和含砂油井的重要抽油機(jī)械部件，根據(jù)其使用和安裝的需要，頭部必須有供安裝吊卡的凸緣，有板手工作的方部，有供接箍連接的螺栓頭和有利于接箍擰緊的限位凸臺(tái)。國(guó)內(nèi)外現(xiàn)僅限于用棒料鍛造頭部，經(jīng)機(jī)加工內(nèi)孔后與管坯摩擦焊接而成，或者將孔心桿形狀簡(jiǎn)化在水壓機(jī)和平鍛機(jī)上鍛造成形。1973年蘇聯(lián)韃靼石油科學(xué)院研究所設(shè)計(jì)了45×3空心抽油桿，其頭部采用鐓粗加厚后，采用錐螺紋連接方式，這種結(jié)構(gòu)仍然克服不了因無(wú)接箍擰緊的限位凸臺(tái)而帶來(lái)的過(guò)大彎曲應(yīng)力產(chǎn)生的漏失、斷裂等問(wèn)題，且使用不便。至于摩擦焊接，其缺陷不可能絕對(duì)避免，有可能導(dǎo)致空心抽油桿在井下工作時(shí)從焊縫處斷裂，造成停產(chǎn)，打撈或死井等重大損失。
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供一種直接將管坯頭部在平鍛機(jī)上進(jìn)行鐓鍛成形，制造整體空心抽油桿的鐓鍛工藝及其模具。
該工藝采用兩次聚料、一次成形和切邊四個(gè)工步完成，其間僅需一次加熱，制造成一個(gè)頭部具有凸緣、方部和凸臺(tái)(圖7a、7b)的整體空心抽油桿，現(xiàn)分述如下第一工步聚料(圖1)，鐓粗比ψ1大于第二工步，ψI＞ψII，采用閉式鐓鍛，聚料模膛采用凹模倒錐模膛，凸凹模之間的間隙為δ/2＝0.20－0.25，模膛小底端采用適當(dāng)長(zhǎng)度的圓柱段；第二工步聚料(圖2)，壁厚鐓粗比ψII大于成形工步鐓粗比ψ成形，ψI＞ψII＞ψ成形，在凸緣處，使鐓粗后的管坯截面積大于方部的截面積，同第一工步一樣采用凹模倒錐模膛；第三工步(圖3)為成形工步，該工步可分為壓方，擴(kuò)孔和鐓擠三個(gè)變形階段。利用平鍛機(jī)夾緊滑塊壓方、芯軸擴(kuò)孔，將金屬沿徑向向外擠壓，充填方部各角，隨后，凸模沿軸向?qū)ε髁线M(jìn)行鐓擠，使凸臺(tái)成形，凸凹模分模面設(shè)在坯料大凸臺(tái)處前端，該工步采用開(kāi)式鐓鍛，將變形量小的螺柱頭剖分在凸模中成形，而使多余的金屬在凸模和凹模分模面形成橫向飛邊。第四工步(圖4)為切邊工步，將成形工步中產(chǎn)生的徑向飛邊切除。
與上述空心抽油桿配套的模具結(jié)構(gòu)(圖6)為，模柄2、13、18及切邊凸模24分別與夾持器1聯(lián)接，芯軸6、11、16分別與凸模4、12、17聯(lián)接，凸模4、12、17分別與模柄2、13、18聯(lián)接，由固緊螺母3、19將凸模與模柄固緊在一起，夾緊鑲塊8、9、14及扶正模20、凹模5、7、10、15及切邊凹模22分別與凹模21聯(lián)接。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于(一)能直接在抽油桿廠現(xiàn)有的平鍛機(jī)上鐓鍛成形，投資少，成本低，適于推廣使用；(二)能實(shí)現(xiàn)一次加熱鐓鍛成形，能耗低效率高；(三)采用本發(fā)明所產(chǎn)生的空心抽油桿無(wú)折疊、缺閃等現(xiàn)象，內(nèi)在流線分布合理，強(qiáng)度高，生產(chǎn)合格率高。


如下圖1.聚料工步圖；圖2.聚料工步圖；圖3.成形工步圖；圖4.切邊工步圖；圖5.管坯；圖6.模具結(jié)構(gòu)原理圖；圖7a.為空心抽油桿頭部結(jié)構(gòu)圖，1為凸緣，2為板手方，3為凸臺(tái)，4為螺栓頭；圖7b.為圖7a的N—N剖視圖。
結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明如下管坯尺寸為外徑D0＝36mm，內(nèi)徑d0＝25mm。經(jīng)計(jì)算，鍛件變形部分的體積VA＝119069(mm)3，變形部分長(zhǎng)度L0＝226mm。相當(dāng)于等截面實(shí)心桿的管料的計(jì)算直徑為dop＝(D02－d02)1/2＝25.9mm，鐓粗比ψ0＝L0/dop＝8.73。聚料工步均在倒錐模膛內(nèi)進(jìn)行，聚料工步的工藝參數(shù)如下第一工步錐體大頭直徑D1＝40.5mm錐體小頭直徑D0＝36mm平均壁厚t1m＝1.21t0＝6.63mm第二工步D1＝46.5mmD0＝41mmt2a＝1.42t1a＝9.38mm第三工步凸臺(tái)壁厚t3與第二工步平均壁厚t2a關(guān)系為t3＝1.6t2m第四工步為切邊工步，切邊凸模進(jìn)入凹模切邊時(shí)，凸凹模之間的間隙取為0.5至0.6mm，切除的飛邊由剛性卸毛邊裝置從切邊凸模上卸下。在本發(fā)明工藝中還采用以下工藝措施芯軸，為防止長(zhǎng)而細(xì)的芯軸拔膜時(shí)因縮徑直至拉斷應(yīng)使芯軸具有15’至30’的錐度，材料選用H13，模膛不充滿系數(shù)為第一聚料工步取μI＝1.03—1.05，第二聚料工步μII＝1.02－1.04，成形工步μ成形＝1。第一工步聚料時(shí)將加熱后的管坯置于第一工步模膛內(nèi)，測(cè)滑塊21，通過(guò)夾緊模8將管坯夾緊，然后夾持器1向前運(yùn)動(dòng)，將固定其上的芯軸6向前移動(dòng)進(jìn)入管坯孔中，凸模4進(jìn)入凹模鑲塊5中，對(duì)管坯鐓鍛，使管坯在凹模7中充滿，然后夾持器1帶動(dòng)芯軸6、凸模4返程，夾緊滑塊21松開(kāi)，完成第一工步聚料，第二工步，將第一工步聚料毛坯置于第二工步模膛，測(cè)滑塊21，通過(guò)夾緊模9將毛坯夾緊，夾持器1向前運(yùn)動(dòng)，將固定其上的芯軸14向前移動(dòng)進(jìn)入毛坯孔中，凸模12進(jìn)入凹模鑲塊10中，對(duì)毛坯鐓鍛，使毛坯在凹模鑲塊10中充滿，然后夾持器帶動(dòng)芯軸11、凸模12返程，夾緊滑塊21松開(kāi)，完成第二工步聚料。第三工步為成形工步，它將毛坯置于成形模膛內(nèi)，夾緊滑塊21通過(guò)夾緊凹模14將坯料夾緊，成形凹模15將坯料壓方，夾持器1，帶動(dòng)固定其上的芯軸16向前移動(dòng)，進(jìn)入毛坯孔中進(jìn)行擴(kuò)孔，同時(shí)凸模17對(duì)毛坯進(jìn)行鐓鍛，形成凸臺(tái)，凸緣、方部全部充滿，多余金屬在凸模17與成形凹模15之間形成徑向飛邊，然后夾持器1返程帶動(dòng)芯軸16、凸模17返程，完成脫模，夾緊滑塊21松開(kāi)，完成成形工步。將毛坯置于扶正模20上，夾緊滑塊合攏，夾持器1帶動(dòng)切邊凸模24向前移動(dòng)，其前端的環(huán)形工作部分對(duì)鍛件凸臺(tái)處的環(huán)形面通過(guò)切邊凹模進(jìn)行切邊，夾持器1帶動(dòng)切邊凸模24返程，固定在夾緊滑塊21上的卸料裝置23從凸模24上卸下飛邊，從而完成切邊工步。
權(quán)利要求
1.一種空心抽油桿成形工藝，其特征為采用兩次聚料，一次成形和切邊四個(gè)工步完成一個(gè)具有凸緣、方部和凸臺(tái)的整體空心抽油桿的制造工藝，所述第一工步聚料，鐓粗比ψ1大于第二工步，ψI＞ψII，采用閉式鐓鍛，聚料模膛采用凹模倒錐模膛，凸凹模之間的間隙為δ＝0.20—0.25mm，膜膛小底端采用適當(dāng)長(zhǎng)度的圓柱段；第二工步聚料，鐓粗比ψII大于成形工步鐓粗比ψ成形，ψ1＞ψII＞ψ成形，在凸緣處，使鐓粗后的管坯截面積大于方部的截面積，同第二工步一樣，采用凹模倒錐模膛，第三工步為成形工步，該工步可分為壓方，芯軸擴(kuò)孔，將金屬沿徑向向外擠壓，充填方部各角，隨后凸模沿軸向?qū)ε髁线M(jìn)行鐓擠，使凸臺(tái)成形，凸凹模分模面設(shè)在坯料大凸臺(tái)處前端，該工步采用開(kāi)式鐓鍛，將變形量小的螺柱頭剖分在凸模中成形，而使多余的金屬在凸模和凹模分模面形成橫向飛邊，第四工步為切邊工步，將成形工步中產(chǎn)生的徑向飛邊切除。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述工藝的模具，其特征為模柄(2)、(13)、(18)及切邊凸模(24)分別與夾持器(1)聯(lián)接，芯軸(6)、(11)、(16)分別與凸模(4)、(12)、(17)聯(lián)接，凸模(4)、(12)、(17)分別與模柄(2)、(13)、(18)聯(lián)接，由固定螺母(3)、(49)將凸模與模柄固緊在一起，夾緊鑲塊(8)、(9)、(14)及扶正模(20)，凹模(5)、(7)、(10)、(15)及切邊凹模(22)分別與凹模體(21)聯(lián)接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鍛壓工藝及模具，特別適用于空心抽油桿制造場(chǎng)合，本工藝采用兩次聚料、一次成型和切邊四個(gè)工步完成一個(gè)具有凸緣、方部和凸臺(tái)的整體空心抽油桿的制造工藝，直接將管坯頭部在500頓平鍛機(jī)上進(jìn)行鐓鍛成型，對(duì)現(xiàn)實(shí)心抽油桿廠家，無(wú)需添置大規(guī)格的平鍛機(jī)和專用設(shè)備，因而成本低，設(shè)備利用率高。由該工藝和模具生產(chǎn)出來(lái)的空心抽油桿無(wú)折疊、缺閃等現(xiàn)象，內(nèi)在流線分布合理，強(qiáng)度高，生產(chǎn)合格率高，制造成本低。
文檔編號(hào)B21K21/12GK1117896SQ9510806
公開(kāi)日1996年3月6日 申請(qǐng)日期1995年7月11日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月11日
發(fā)明者黃早文, 俞彥勤, 黃重力, 張國(guó)材, 鄧小山, 陳茂權(quán), 馬相 申請(qǐng)人:華中理工大學(xué)