CN1117896A

CN1117896A - 空心抽油杆成型工艺及其模具

Info

Publication number: CN1117896A
Application number: CN 95108062
Authority: CN
Inventors: 黄早文; 俞彦勤; 黄重力; 张国材; 邓小山; 陈茂权; 马相
Original assignee: Huazhong University of Science and Technology
Current assignee: Huazhong University of Science and Technology
Priority date: 1995-07-11
Filing date: 1995-07-11
Publication date: 1996-03-06
Anticipated expiration: 2015-07-11
Also published as: CN1042305C

Abstract

本发明涉及一种锻压工艺及模具，特别适用于空心抽油杆制造场合，本工艺采用两次聚料、一次成型和切边四个工步完成一个具有凸缘、方部和凸台的整体空心抽油杆的制造工艺，直接将管坯头部在500顿平锻机上进行镦锻成型，对现实心抽油杆厂家，无需添置大规格的平锻机和专用设备，因而成本低，设备利用率高。由该工艺和模具生产出来的空心抽油杆无折叠、缺闪等现象，内在流线分布合理，强度高，生产合格率高，制造成本低。

Description

空心抽油杆成形工艺及其模具

本发明涉及一种锻压工艺及模具，特别适用于空心抽油杆制造场合。

空心抽油杆是用于开采深油井、稠油井和含砂油井的重要抽油机械部件，根据其使用和安装的需要，头部必须有供安装吊卡的凸缘，有板手工作的方部，有供接箍连接的螺栓头和有利于接箍拧紧的限位凸台。国内外现仅限于用棒料锻造头部，经机加工内孔后与管坯摩擦焊接而成，或者将孔心杆形状简化在水压机和平锻机上锻造成形。1973年苏联鞑靼石油科学院研究所设计了45×3空心抽油杆，其头部采用镦粗加厚后，采用锥螺纹连接方式，这种结构仍然克服不了因无接箍拧紧的限位凸台而带来的过大弯曲应力产生的漏失、断裂等问题，且使用不便。至于摩擦焊接，其缺陷不可能绝对避免，有可能导致空心抽油杆在井下工作时从焊缝处断裂，造成停产，打捞或死井等重大损失。

针对上述现有技术存在的缺点，本发明的目的是提供一种直接将管坯头部在平锻机上进行镦锻成形，制造整体空心抽油杆的镦锻工艺及其模具。

该工艺采用两次聚料、一次成形和切边四个工步完成，其间仅需一次加热，制造成一个头部具有凸缘、方部和凸台(图7a、7b)的整体空心抽油杆，现分述如下：第一工步聚料(图1)，镦粗比ψ₁大于第二工步，ψ_I＞ψ_II，采用闭式镦锻，聚料模膛采用凹模倒锥模膛，凸凹模之间的间隙为δ/2＝0.20－0.25，模膛小底端采用适当长度的圆柱段；第二工步聚料(图2)，壁厚镦粗比ψ_II大于成形工步镦粗比ψ_成形，ψ_I＞ψ_II＞ψ_成形，在凸缘处，使镦粗后的管坯截面积大于方部的截面积，同第一工步一样采用凹模倒锥模膛；第三工步(图3)为成形工步，该工步可分为压方，扩孔和镦挤三个变形阶段。利用平锻机夹紧滑块压方、芯轴扩孔，将金属沿径向向外挤压，充填方部各角，随后，凸模沿轴向对坯料进行镦挤，使凸台成形，凸凹模分模面设在坯料大凸台处前端，该工步采用开式镦锻，将变形量小的螺柱头剖分在凸模中成形，而使多余的金属在凸模和凹模分模面形成横向飞边。第四工步(图4)为切边工步，将成形工步中产生的径向飞边切除。

与上述空心抽油杆配套的模具结构(图6)为，模柄2、13、18及切边凸模24分别与夹持器1联接，芯轴6、11、16分别与凸模4、12、17联接，凸模4、12、17分别与模柄2、13、18联接，由固紧螺母3、19将凸模与模柄固紧在一起，夹紧镶块8、9、14及扶正模20、凹模5、7、10、15及切边凹模22分别与凹模21联接。

本发明的优点在于：(一)能直接在抽油杆厂现有的平锻机上镦锻成形，投资少，成本低，适于推广使用；(二)能实现一次加热镦锻成形，能耗低效率高；(三)采用本发明所产生的空心抽油杆无折叠、缺闪等现象，内在流线分布合理，强度高，生产合格率高。

附图说明如下：

图1.聚料工步图；

图2.聚料工步图；

图3.成形工步图；

图4.切边工步图；

图5.管坯；

图6.模具结构原理图；

图7a.为空心抽油杆头部结构图，1为凸缘，2为板手方，3为凸台，4为螺栓头；

图7b.为图7a的N—N剖视图。

结合附图对本发明作进一步说明如下：

管坯尺寸为：外径D₀＝36mm，内径d₀＝25mm。经计算，锻件变形部分的体积V_A＝119069(mm)³，变形部分长度L₀＝226mm。相当于等截面实心杆的管料的计算直径为d_op＝(D₀ ²－d₀ ²)^1/2＝25.9mm，镦粗比ψ₀＝L₀/d_op＝8.73。聚料工步均在倒锥模膛内进行，聚料工步的工艺参数如下：

第一工步：锥体大头直径D₁＝40.5mm

锥体小头直径D₀＝36mm

平均壁厚t_1m＝1.21t₀＝6.63mm

第二工步：D₁＝46.5mm

D₀＝41mm

t_2a＝1.42t_1a＝9.38mm

第三工步凸台壁厚t₃与第二工步平均壁厚t_2a关系为t₃＝1.6t_2m

第四工步为切边工步，切边凸模进入凹模切边时，凸凹模之间的间隙取为0.5至0.6mm，切除的飞边由刚性卸毛边装置从切边凸模上卸下。在本发明工艺中还采用以下工艺措施：芯轴，为防止长而细的芯轴拔膜时因缩径直至拉断应使芯轴具有15’至30’的锥度，材料选用H13，模膛不充满系数为第一聚料工步取μ_I＝1.03—1.05，第二聚料工步μ_II＝1.02－1.04，成形工步μ成形＝1。第一工步聚料时将加热后的管坯置于第一工步模膛内，测滑块21，通过夹紧模8将管坯夹紧，然后夹持器1向前运动，将固定其上的芯轴6向前移动进入管坯孔中，凸模4进入凹模镶块5中，对管坯镦锻，使管坯在凹模7中充满，然后夹持器1带动芯轴6、凸模4返程，夹紧滑块21松开，完成第一工步聚料，第二工步，将第一工步聚料毛坯置于第二工步模膛，测滑块21，通过夹紧模9将毛坯夹紧，夹持器1向前运动，将固定其上的芯轴14向前移动进入毛坯孔中，凸模12进入凹模镶块10中，对毛坯镦锻，使毛坯在凹模镶块10中充满，然后夹持器带动芯轴11、凸模12返程，夹紧滑块21松开，完成第二工步聚料。第三工步为成形工步，它将毛坯置于成形模膛内，夹紧滑块21通过夹紧凹模14将坯料夹紧，成形凹模15将坯料压方，夹持器1，带动固定其上的芯轴16向前移动，进入毛坯孔中进行扩孔，同时凸模17对毛坯进行镦锻，形成凸台，凸缘、方部全部充满，多余金属在凸模17与成形凹模15之间形成径向飞边，然后夹持器1返程带动芯轴16、凸模17返程，完成脱模，夹紧滑块21松开，完成成形工步。将毛坯置于扶正模20上，夹紧滑块合拢，夹持器1带动切边凸模24向前移动，其前端的环形工作部分对锻件凸台处的环形面通过切边凹模进行切边，夹持器1带动切边凸模24返程，固定在夹紧滑块21上的卸料装置23从凸模24上卸下飞边，从而完成切边工步。

Claims

1.一种空心抽油杆成形工艺，其特征为采用两次聚料，一次成形和切边四个工步完成一个具有凸缘、方部和凸台的整体空心抽油杆的制造工艺，所述第一工步聚料，镦粗比ψ₁大于第二工步，ψ_I＞ψ_II，采用闭式镦锻，聚料模膛采用凹模倒锥模膛，凸凹模之间的间隙为δ＝0.20—0.25mm，膜膛小底端采用适当长度的圆柱段；第二工步聚料，镦粗比ψ_II大于成形工步镦粗比ψ_成形，ψ₁＞ψ_II＞ψ_成形，在凸缘处，使镦粗后的管坯截面积大于方部的截面积，同第二工步一样，采用凹模倒锥模膛，第三工步为成形工步，该工步可分为压方，芯轴扩孔，将金属沿径向向外挤压，充填方部各角，随后凸模沿轴向对坯料进行镦挤，使凸台成形，凸凹模分模面设在坯料大凸台处前端，该工步采用开式镦锻，将变形量小的螺柱头剖分在凸模中成形，而使多余的金属在凸模和凹模分模面形成横向飞边，第四工步为切边工步，将成形工步中产生的径向飞边切除。

2.根据权利要求1所述工艺的模具，其特征为模柄(2)、(13)、(18)及切边凸模(24)分别与夹持器(1)联接，芯轴(6)、(11)、(16)分别与凸模(4)、(12)、(17)联接，凸模(4)、(12)、(17)分别与模柄(2)、(13)、(18)联接，由固定螺母(3)、(49)将凸模与模柄固紧在一起，夹紧镶块(8)、(9)、(14)及扶正模(20)，凹模(5)、(7)、(10)、(15)及切边凹模(22)分别与凹模体(21)联接。