CN106182331A - 一种孕镶金刚石钻头的3d打印模具制作方法 - Google Patents

一种孕镶金刚石钻头的3d打印模具制作方法 Download PDF

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姚建林
冯明
付晓平
胡畔
陈立
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    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER
    • B22F7/00Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/06Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28BSHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B1/00Producing shaped prefabricated articles from the material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor

Abstract

本发明公开了一种孕镶金刚石钻头的3D打印模具制作方法,包括以下步骤:建立孕镶金刚石钻头三维数字模型;根据钻头三维数字模型进行求反处理得到孕镶金刚石钻头的数字阴模模型;将数字阴模模型通过电脑处理成3D打印机所需的打印数据;将阴模模型打印数据通过3D打印机打印成阴模模具;通过打印的阴模模具翻制孕镶金刚石钻头生产用的橡胶阳模;通过橡胶阳模翻制生产陶土模;陶土模组装安放孕镶齿,装填烧结粉料和合金烧结后钻头成型。本发明的制造方法设计孕镶金刚石钻头孕镶齿布局不受加工制造设备制造能力和人为因素干扰的影响,制造精度高。本发明的制造方法模具可以重复使用,制作周期短及环境污染小。

Description

一种孕镶金刚石钻头的3D打印模具制作方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种模具制作方法,属模具制造领域,更具体的说是涉及一种孕镶金 刚石钻头的3D打印模具制作方法。
背景技术
[0002] 石油钻井过程中,孕镶金刚石钻头由于在高研磨性、夹层等复杂地层具有使用寿 命长、钻进速度快等特性而被广泛应用。孕镶金刚石钻头主要由与钻杆连接的丝扣、钻头体 组成,钻头体上烧结有预制成型的孕镶齿,孕镶齿含有小颗粒金刚石。目前,孕镶金刚石钻 头制造主要采用粉末冶金与钢体经模具组合烧结而成。孕镶金刚石钻头模具制作,由于孕 镶金刚石钻头结构复杂,孕镶齿多而不规则,在石墨模具加工过程中,采用铣床刻制模具, 形成孕镶齿的安放位置,模具刻制完后人工修整模具,模具制作周期长、精度低、石墨粉尘 污染严重、成本高,孕镶金刚石钻头设计受加工设备制造能力影响较大;进而在充分考虑了 孕镶金刚石钻头包镶能力的前提下,在钻头局部空间狭窄位置难以布置孕镶齿,造成该区 域切削元件金刚石含量减少,在钻头高速钻进过程磨损严重,导致钻头失效,难以实现降能 环保和降低钻井成本的需求。
发明内容
[0003] 本发明克服了现有技术的不足,提供了一种孕镶金刚石钻头的3D打印模具制作方 法,解决了以往孕镶金刚石钻头模具制作繁琐、成本高、周期长、精度低的技术难题。
[0004] 为解决上述的技术问题,本发明采用以下技术方案:
[0005] -种孕镶金刚石钻头的3D打印模具制作方法,包括以下步骤:
[0006] ①建立孕镶金刚石钻头三维数字模型;
[0007] ②根据钻头三维数字模型进行求反处理得到孕镶金刚石钻头的数字阴模模型;
[0008] ③将数字阴模模型通过电脑软件处理成3D打印机所需的打印数据;
[0009] ④将阴模模型打印数据通过3D打印机打印成阴模模具;
[0010]⑤通过打印的阴模模具翻制孕镶金刚石钻头生产用的橡胶阳模;
[0011] ⑥通过橡胶阳模翻制生产陶土模;
[0012] ⑦陶土模组装安放孕镶齿,装填烧结材料和合金烧结后钻头成型。
[0013] 所述烧结材料为碳化物粉料或铜镍合金。
[0014] 所述打印数据为stl格式的数据文件。
[0015] 与现有技术相比,本发明的有益效果是:
[0016] 1、本发明的制造方法设计孕镶金刚石钻头孕镶齿布局不受加工制造设备制造能 力和人为因素干扰的影响,制造精度高。
[0017] 2、本发明的制造方法模具可以重复使用,制作周期短及环境污染小。
附图说明
[0018] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
[0019] 图1是本发明阴模模具的主视图;
[0020]图2是本发明阴模模具的结构示意图;
[0021]图3利用3D打印的阴模翻制的橡胶阳模模具;
具体实施方式
[0022]下面结合附图对本发明作进一步的说明。本发明的实施方式包括但不限于下列实 施例。
[0023]如图1-图3所示,一种孕镶金刚石钻头的3D打印模具制作方法,包括以下步骤: [0024]⑧建立孕镶金刚石钻头三维数字模型;
[0025]⑨根据钻头三维数字模型进行求反处理得到孕镶金刚石钻头的数字阴模模型; [0026]⑩将数字阴模模型通过电脑软件处理成3D打印机所需的打印数据;
[0027] @将阴模模型打印数据通过3D打印机打印成阴模模具;
[0028] ©通过打印的阴模模具翻制孕镶金刚石钻头生产用的橡胶阳模;
[0029] ⑬通过橡胶阳模翻制生产陶土模;
[0030] ⑭陶土模组装安放孕镶齿,装填烧结材料和合金烧结后钻头成型。
[0031 ]所述烧结材料为碳化物粉料或铜镍合金。
[0032]所述打印数据为stl格式的数据文件。
[0033] 本发明根据设计具体要求,可以使用NX、Pr〇-E、CATIA及Solidworks等三维制图软 件设计钻头三维数字模型,并使用Geomagic Studio、Magics等软件将数字阴模模型处理成 打印所需stl格式数据文件。
[0034]本发明通过孕镶金刚石钻头三维模型-利用3D打印成型技术打印钻头阴模模型-利用橡胶翻制钻头生产阳模模具-利用阳模翻制陶土模具-模具组装-装填粉料烧结钻头的 步骤完成3D打印模具的制作。本发明孕镶金刚石钻头3D打印模具制作工艺具有以下优点: ①设计孕镶金刚石钻头孕镶齿布局不受加工制造设备制造能力影响,设计方便快捷;②采 用3D打印技术制造模具精度高,不受人为因素干扰;③模具可以重复使用,相较传统刻模模 具制作工艺模具仅能使用1次降低了成本;④3D打印模具工艺较传统刻模制造工艺而言,制 作周期短,环境污染小。
[0035]如上所述即为本发明的实施例。前文所述为本发明的各个优选实施例,各个优选 实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提,各个优选 实施方式都可以任意叠加组合使用,所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表 述发明人的发明验证过程,并非用以限制本发明的专利保护范围,本发明的专利保护范围 仍然以其权利要求书为准,凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化,同 理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1. 一种孕镶金刚石钻头的3D打印模具制作方法,其特征在于,包括以下步骤: ① 建立孕镶金刚石钻头三维数字模型; ② 根据钻头三维数字模型进行求反处理得到孕镶金刚石钻头的数字阴模模型; ③ 将数字阴模模型通过电脑软件处理成3D打印机所需的打印数据; ④ 将阴模模型打印数据通过3D打印机打印成阴模模具; ⑤ 通过打印的阴模模具翻制孕镶金刚石钻头生产用的橡胶阳模; ⑥ 通过橡胶阳模翻制生产陶土模; ⑦ 陶土模组装安放孕镶齿,装填烧结材料和合金烧结后钻头成型。
2. 根据权利要求1所述的一种孕镶金刚石钻头的3D打印模具制作方法,其特征在于,所 述烧结材料为碳化物粉料和铜镍合金。
3. 根据权利要求1所述的一种孕镶金刚石钻头的3D打印模具制作方法,其特征在于,所 述打印数据为stl格式的数据文件。
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