CN106180783A - 细长薄壁金属管加工模具及模具、金属管加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种细长薄壁金属管加工模具，包括芯轴和套置在芯轴外侧的胀套，芯轴为锥体件，胀套包括上胀套和下胀套。本发明还提供了一种上述细长薄壁金属管加工模具的加工方法，该方法包括制作芯轴，制作上胀套和下胀套，将制作完成的上胀套和下胀套依次套置在芯轴上，在芯轴的下部套置挡环，并在芯轴的下端外侧设置限位螺母。本发明还提供了一种利用上述细长薄壁金属管加工模具加工金属管的方法，该方法通过将装配完成后的芯轴、上胀套、下胀套和待加工金属管整体装夹到车床上，利用车床将待加工金属管车至所要求的壁厚。利用本发明可以加工出高精度的细长薄壁金属管，提高了加工质量，满足了密封要求。

Description

细长薄壁金属管加工模具及模具、金属管加工方法

技术领域

本发明属于金属管加工技术领域，尤其涉及一种细长薄壁金属管加工模具及模具、金属管加工方法。

背景技术

随着石油钻井技术的深入发展，深井、超深井越来越多，对用来测试岩心、模拟井下工况的夹持器的要求也越来越高，不仅要求夹持器能在较高温度下工作，还要求其具有较大的工作压力范围。一般地，工作温度不高于150℃，可以使用氟橡胶筒加围压试验，一旦温度过高，橡胶即刻失去密封作用。此时，人们往往选用金属管代替橡胶筒。普通金属垫的密封比压一般要求不低于60MPa，以压溃垫片实现密封。如果密封比压要求较低，就只有降低金属管壁厚，增加其柔韧性，以金属管的变形抱紧被密封件而实现密封。如一套测试岩心规格为Φ25.4×300的高温岩心夹持器，工作温度300℃，最高承压10MPa，其金属管内径为25.60mm，壁厚要求0.10mm，金属管长度340mm，这是典型的细长薄壁金属管。现有的金属管加工模具难以满足此类金属管长度、厚度的要求，且加工质量较低。

由此可见，现有技术有待于进一步的改进和提高。

发明内容

本发明为避免上述现有技术存在的不足之处，提供了一种细长薄壁金属管加工模具及模具、金属管加工方法，旨在提高金属管的加工质量，以使金属管满足密封要求。

本发明所采用的技术方案为：

一种细长薄壁金属管加工模具，包括芯轴和套置在芯轴外侧的胀套，芯轴为锥体件，胀套包括上胀套和下胀套，上、下胀套内均沿各自的轴向开设有内锥孔，且上、下胀套内锥孔的锥度与芯轴的外圆锥度相同，上胀套和下胀套的外圆直径相同，上胀套的下部的内锥孔的内径与下胀套的上部的内锥孔的内径相等。

所述上胀套的外侧周圈以及下胀套的外侧周圈均沿各自的周向均布有多条割缝。

所述上胀套与下胀套的连接处无裂隙。

所述芯轴的顶端和底端均开设有中心孔。

所述芯轴的外圆锥面与芯轴顶、底端的中心孔同轴。

所述细长薄壁金属管加工模具还包括挡环和限位螺母，芯轴的下端设置有与限位螺母相适配的外螺纹，挡环套置在芯轴的下部，且挡环位于下胀套与限位螺母之间。

本发明还提供了一种上述细长薄壁金属管加工模具的加工方法，所述方法包括如下步骤：

制作芯轴，选用一根金属材料制成的第一圆柱体，先对该第一圆柱体进行粗车加工，然后对粗加工后的第一圆柱体进行磨外锥操作，以得到符合外圆锥度要求的芯轴；

制作上胀套和下胀套，选用金属材料制成的第二圆柱体和第三圆柱体，先对第二圆柱体和第三圆柱体进行粗车外圆操作，然后用圆锥铰刀分别在第二圆柱体和第三圆柱体内铰内锥孔，以得到符合锥度要求的上胀套和下胀套；

将上述制作完成的上胀套和下胀套依次套置在芯轴上，使上胀套的内锥孔内径小的一端与下胀套的内锥孔内径大的一端相互对接，之后，在芯轴的下部套置挡环，并在芯轴的下端外侧设置限位螺母；

将上述装配完成后的芯轴、上胀套、下胀套、挡环、限位螺母整体装夹到外圆磨床上，将上、下胀套的外圆磨至符合要求的尺寸；

最后，在上、下胀套的外圆周表面分别进行割缝操作。

所述芯轴外表面的粗糙度Ra不大于1.6μm。

本发明还提供了一种利用上述细长薄壁金属管加工模具加工金属管的方法，所述方法包括如下步骤：

将待加工金属管套置在上、下胀套的外侧，且让待加工金属管处于上、下胀套对接后的中间位置，之后拧紧限位螺母，使上、下胀套沿芯轴的外锥面移动，上、下胀套沿各自的径向胀开并锁紧待加工金属管；

将装配完成后的芯轴、上胀套、下胀套、挡环、限位螺母、待加工金属管整体装夹到车床上，使芯轴顶端的中心孔抵住车床上的卡盘的顶尖，使芯轴底端的中心孔抵住车床尾座上的顶尖；

利用车床将待加工金属管车至所需求的壁厚，之后，松开限位螺母，振击上胀套的顶端，将上、下胀套拆除，即可取出已加工好的金属管。

由于采用了上述技术方案，本发明所取得的有益效果为：

利用本发明中的细长薄壁金属管加工模具可以加工出符合实际工况所需要的高精度的细长薄壁金属管，提高了加工质量，满足了密封要求。

附图说明

图1为本发明中细长薄壁金属管加工模具的结构示意图。

图2为本发明中细长薄壁金属管加工方法的原理示意图。

其中，

1、芯轴 2、上胀套 3、下胀套 4、挡环 5、限位螺母 6、卡盘 7、割缝 8、待加工金属管 9、顶尖

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明并不限于这些实施例。

如图1所示，一种细长薄壁金属管加工模具，包括芯轴1和套置在芯轴1外侧的胀套，芯轴1是一根外圆锥度为1:50的锥体件。所述芯轴1的顶端和底端均开设有中心孔。所述芯轴1的外圆锥面的轴线与芯轴1顶、底端的中心孔的轴线位于同一条直线上。

所述胀套包括上胀套2和下胀套3，上、下胀套内均沿各自的轴向开设有内锥孔，且上、下胀套内锥孔的锥度与芯轴1的外圆锥度相同，也为1:50，上胀套2和下胀套的外圆直径相同，上胀套2的下部的内锥孔的内径与下胀套3的上部的内锥孔的内径相等。所述上胀套2的外侧周圈以及下胀套3的外侧周圈均沿各自的周向均布有多条割缝7。且所述上胀套2与下胀套3的连接处无倒角等裂隙。

所述细长薄壁金属管加工模具还包括挡环4和限位螺母5，芯轴1的下端设置有与限位螺母5相适配的外螺纹，挡环4套置在芯轴1的下部，且挡环4位于下胀套3与限位螺母5之间。

所要加工的金属管的壁厚仅为0.10mm，长度为340mm，因此对金属管加工模具的精度要求极高，否则金属管壁容易穿孔、报废。所以，本发明还提供了一种上述细长薄壁金属管加工模具的加工方法，所述方法包括如下步骤：

制作芯轴1，选用一根金属材料制成的第一圆柱体，先对该第一圆柱体进行粗车加工，然后对粗加工后的第一圆柱体进行磨外锥操作，以得到符合外圆锥度要求的芯轴1。所得到的芯轴1外表面的粗糙度Ra不大于1.6μm。制作上胀套2和下胀套3，选用金属材料制成的第二圆柱体和第三圆柱体，先对第二圆柱体和第三圆柱体进行粗车外圆操作，然后用圆锥铰刀分别在第二圆柱体和第三圆柱体内铰内锥孔，以得到符合锥度要求的上胀套2和下胀套3。将上述制作完成的上胀套2和下胀套3依次套置在芯轴1上，使上胀套2的内锥孔内径小的一端与下胀套3的内锥孔内径大的一端相互对接，之后，在芯轴1的下部套置挡环4，并在芯轴1的下端外侧设置限位螺母5。将上述装配完成后的芯轴1、上胀套2、下胀套3、挡环4、限位螺母5整体装夹到外圆磨床上，将上、下胀套的外圆磨至符合要求的尺寸。最后，在上、下胀套的外圆周表面分别进行割缝操作。使上、下胀套具有膨胀和收缩的功能。

如图2所示，本发明还提供了一种利用上述细长薄壁金属管加工模具加工金属管的方法，所述方法包括如下步骤：

将待加工金属管6套置在上、下胀套的外侧，且让待加工金属管6处于上、下胀套对接后的中间位置，之后拧紧限位螺母5，使上、下胀套沿芯轴1的外锥面移动，上、下胀套沿各自的径向胀开并锁紧待加工金属管8。将装配完成后的芯轴1、上胀套2、下胀套3、挡环4、限位螺母5、待加工金属管8整体装夹到车床上，使芯轴1顶端的中心孔抵住车床上的卡盘6的顶尖，使芯轴1底端的中心孔抵住车床尾座上的顶尖9。利用车床将待加工金属管车8至所需求的壁厚，之后，松开限位螺母4，振击上胀套2的顶端，将上、下胀套拆除，即可取出已加工好的金属管。

本发明中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明的精神所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种细长薄壁金属管加工模具，其特征在于，包括芯轴和套置在芯轴外侧的胀套，芯轴为锥体件，胀套包括上胀套和下胀套，上、下胀套内均沿各自的轴向开设有内锥孔，且上、下胀套内锥孔的锥度与芯轴的外圆锥度相同，上胀套和下胀套的外圆直径相同，上胀套的下部的内锥孔的内径与下胀套的上部的内锥孔的内径相等。

2.根据权利要求1所述的细长薄壁金属管加工模具，其特征在于，所述上胀套的外侧周圈以及下胀套的外侧周圈均沿各自的周向均布有多条割缝。

3.根据权利要求1所述的细长薄壁金属管加工模具，其特征在于，所述上胀套与下胀套的连接处无裂隙。

4.根据权利要求1所述的细长薄壁金属管加工模具，其特征在于，所述芯轴的顶端和底端均开设有中心孔。

5.根据权利要求4所述的细长薄壁金属管加工模具，其特征在于，所述芯轴的外圆锥面与芯轴顶、底端的中心孔同轴。

6.根据权利要求1所述的细长薄壁金属管加工模具，其特征在于，所述细长薄壁金属管加工模具还包括挡环和限位螺母，芯轴的下端设置有与限位螺母相适配的外螺纹，挡环套置在芯轴的下部，且挡环位于下胀套与限位螺母之间。

7.一种如权利要求1至6所述的细长薄壁金属管加工模具的加工方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

制作芯轴，选用一根金属材料制成的第一圆柱体，先对该第一圆柱体进行粗车加工，然后对粗加工后的第一圆柱体进行磨外锥操作，以得到符合外圆锥度要求的芯轴；

制作上胀套和下胀套，选用金属材料制成的第二圆柱体和第三圆柱体，先对第二圆柱体和第三圆柱体进行粗车外圆操作，然后用圆锥铰刀分别在第二圆柱体和第三圆柱体内铰内锥孔，以得到符合锥度要求的上胀套和下胀套；

将上述制作完成的上胀套和下胀套依次套置在芯轴上，使上胀套的内锥孔内径小的一端与下胀套的内锥孔内径大的一端相互对接，之后，在芯轴的下部套置挡环，并在芯轴的下端外侧设置限位螺母；

将上述装配完成后的芯轴、上胀套、下胀套、挡环、限位螺母整体装夹到外圆磨床上，将上、下胀套的外圆磨至符合要求的尺寸；

最后，在上、下胀套的外圆周表面分别进行割缝操作。

8.根据权利要求7所述的细长薄壁金属管加工模具的加工方法，其特征在于，所述芯轴外表面的粗糙度Ra不大于1.6μm。

9.一种利用如权利要求1至6所述的细长薄壁金属管加工模具加工金属管的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

将待加工金属管套置在上、下胀套的外侧，且让待加工金属管处于上、下胀套对接后的中间位置，之后拧紧限位螺母，使上、下胀套沿芯轴的外锥面移动，上、下胀套沿各自的径向胀开并锁紧待加工金属管；

将装配完成后的芯轴、上胀套、下胀套、挡环、限位螺母、待加工金属管整体装夹到车床上，使芯轴顶端的中心孔抵住车床上的卡盘的顶尖，使芯轴底端的中心孔抵住车床尾座上的顶尖；

利用车床将待加工金属管车至所需求的壁厚，之后，松开限位螺母，振击上胀套的顶端，将上、下胀套拆除，即可取出已加工好的金属管。