CN112371855A - 一种同心钻具扩孔套组件装配工装及其装配方法 - Google Patents

Abstract

一种同心钻具扩孔套组件装配工装及其装配方法，其中装配工装包括连接板、上压模具和扩孔套定位环，连接板与压机的液压缸固定连接；上压模具与连接板下端面连接，上压模具下端的内侧面设有导向锥形面；扩孔套定位环设置在位于上压模具正下方的压机底座上，且上压模具和扩孔套定位环的中心轴线与液压缸的中心轴线重合，确保压机的液压缸下压时，管靴沿中心轴线直线下压套设在扩孔套上。本发明还公开了同心钻具扩孔套组件装配方法，本发明的同心钻具扩孔套组件装配工装结构简单，使用方便，装配工装各部件加工工艺简单，设备投资成本低，便于工业规模化生产使用，且装配的扩孔套组件机械性能好。

Description

一种同心钻具扩孔套组件装配工装及其装配方法

技术领域

本发明涉及扩孔套组件组配技术，尤其是涉及一种同心钻具扩孔套组件装配工装及其装配方法。

背景技术

同心钻具通常由跟管、中心钻头、扩孔套、管靴、合金齿等组成，其中扩孔套，其上布有合金齿，对孔进行扩孔钻进；管靴，通过焊接与跟管相连接；合金齿，对岩层进行冲击破碎，扩孔套嵌入管靴后形成扩孔套组件。

CN105921630A公开了一种同心钻具扩孔套组件的装配工艺，首先将管靴加工成型，将扩孔套内孔留余量，把管靴的连接部套装在扩孔套的连接部外，然后将管靴与扩孔套一起加热，加热到扩孔套的形变温度，再将管靴与扩孔套放入模具中，在压机作用下，将冲子从扩孔套内孔穿过，冲子最大半径比扩孔套内孔的半径大且两者的差量与扩孔套嵌入管靴的量相匹配，冲子将扩孔套内孔胀大，同时扩孔套连接部膨胀嵌入管靴的连接部，得到扩孔套组件。该装配工艺需要将管靴和扩孔套一起加热，操作过程中，从加热炉转移至模具内操作不方便，且容易出现安全事故，且该装配工艺对扩孔套组件的间隙控制精度偏低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种便于操作、且扩孔套组件间隙控制精度高的同心钻具扩孔套组件装配工装，以及利用该装配工装进行扩孔套组件的装配方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种同心钻具扩孔套组件装配工装，包括连接板、上压模具和扩孔套定位环，所述连接板与压机的液压缸固定连接；所述上压模具与连接板下端面连接，上压模具下端的内侧面设有导向锥形面；所述扩孔套定位环设置在位于上压模具正下方的压机底座上，且上压模具和扩孔套定位环的中心轴线与液压缸的中心轴线重合，确保压机的液压缸下压时，管靴沿中心轴线直线下压套设在扩孔套上。

所述导向锥形面的锥度与管靴顶部外表面的锥形面相匹配。

在某一示范实施例中，所述导向锥形面的长度为12～20mm，优选，所述导向锥形面的长度为15mm，便于上压模具下压管靴时，管靴快速进入上压模具的筒体内；所述上压模具的直筒面高度比管靴的高度大8～12mm，使上压模具在下压管靴时，直筒面能对管靴的外表面进行挤压，并确保管靴上下端外径一致，且管靴顶部不与连接板接触。

所述扩孔套定位环底部内侧面设有与扩孔套底部锥面相匹配的斜台。

所述连接板的宽度大于等于上压模具的外径。

所述扩孔套定位环的高度小于等于扩孔套底部至环形槽下端面的高度。

本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是：

一种同心钻具扩孔套组件装配方法，采用上述的同心钻具扩孔套组件装配工装，其装配方法包括以下步骤：

1)准备装配工装：将上压模具、扩孔套定位环的中心与液压缸对准，并将扩孔套放入扩孔套定位环内，使上压模具和扩孔套定位环、扩孔套的中心轴线与液压缸的中心轴线重合，再在上压模具内孔壁上喷脱模剂；

2)管靴热处理：将管靴放置于加热炉内加热处理(具体加热温度根据所选材料来定，对应管靴最宜的形变温度，相应温度可查金属材料热处理工艺)，使管靴底部内孔径(a)大于扩孔套顶部外径(b)1～3mm；

3)装配：将步骤2)热处理的管靴从加热炉内移出并放置在扩孔套上，启动压机，压机的液压缸带动上压模具向下压管靴，使管靴的卡位收缩至扩孔套的环形槽内；

4)脱模：压机带动液压缸上行，扩孔套组件自然冷却，装配好的扩孔套组件自动脱落。

步骤2)中，管靴热处理的条件为880～950℃下加热15～30min，优选900℃下加热20min。

本发明之一种同心钻具扩孔套组件装配工装的有益效果：

结构简单，使用方便，装配工装各部件加工工艺简单，设备投资成本低，便于工业规模化生产使用，且装配的扩孔套组件机械性能好。

本发明的装配工装中，液压缸、连接板、上压模具与扩孔套定位环的中心轴线重合，连接板使液压缸的作用力均匀分散在上压模具上，且上压模具为中空的长圆筒体，其在下压与管靴的接触面较大，相对现有的冲子结构，其在装配过程中磨损相对较小，扩孔套定位环仅对扩孔套进行定位使用寿命长，其使用过程磨损极少，装配工装整体使用寿命长。

本发明之一种同心钻具扩孔套组件装配方法的有益效果：

操作简单，装配后的扩孔套组件机械性能好，使用寿命长，性能稳定。

相对现有技术对扩孔套内孔进行热处理扩充的装配工艺，仅需要对扩孔套组件的管靴进行加热，降低了装配过程的能耗；由于管靴外壁厚度小于扩孔套的厚度，其对装配工装的设备(压机)要求低，降低了设备投资成本。

相对现有采用2个半边的管靴先将扩孔套套入管靴内在焊接的装配工艺，其装配周期短，且避免了焊缝开裂或变形导致扩孔套组件性能不稳定或转动卡滞的现象。

通过控制管靴热处理的条件，使管靴底部内孔径大于扩孔套顶部外径1～3mm，确保装配后管靴和扩孔套卡接处之间满足要求(径向间隙为1～2mm，轴向间隙3～4mm)，且扩孔套组件能灵活转动，且不易脱落。

附图说明

图1—为本发明一种同心钻具扩孔套组件装配工装的结构示意图；

图2—为图1中A处的放大示意图；

图3—为本发明一种同心钻具扩孔套组件装配工装的使用示意图；

图4—为采用本发明的一种同心钻具扩孔套组件装配方法装配好后的扩孔套组件结构示意图。

图5—为本发明一种同心钻具扩孔套组件装配工装(实施例3)的另一结构示意图。

图中：1—压机，11—液压缸，12—底座，2—连接板，3—上压模具，31—直筒面，32—导向锥形面，4—扩孔套定位环，41—斜台，5—管靴，51—卡位，6—扩孔套，61—环形槽。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

参照图1～4，一种同心钻具扩孔套6组件装配工装，包括连接板2、上压模具3和扩孔套定位环4，所述连接板2与压机1的液压缸11固定连接；所述上压模具3与连接板2下端面连接，上压模具3下端的内侧面设有导向锥形面32；所述扩孔套定位环4设置在位于上压模具3正下方的压机1底座12上，且上压模具3和扩孔套定位环4的中心轴线与液压缸11的中心轴线重合，确保压机1的液压缸11下压时，管靴5沿中心轴线直线下压套设在扩孔套6上。

所述导向锥形面32的锥度与管靴5顶部外表面的锥形面相匹配。

所述导向锥形面32的长度为15mm，便于上压模具3下压管靴5时，管靴5快速进入上压模具3的筒体内；所述上压模具3的直筒面31高度比管靴5的高度大10mm，使上压模具3在下压管靴5时，直筒面31能对管靴5的外表面进行挤压，并确保管靴5上下端外径一致，且管靴5顶部不与连接板2接触。

所述连接板2的宽度大于等于上压模具3的外径。

所述扩孔套定位环4的高度小于等于扩孔套6底部至环形槽61下端面的高度。

本发明一种同心钻具扩孔套6组件装配工装的工作原理及使用方法：

将上压模具3、扩孔套定位环4的中心与液压缸11对准，并将扩孔套6放入扩孔套定位环4内，使上压模具3和扩孔套定位环4、扩孔套6的中心轴线与液压缸11的中心轴线重合，再在上压模具3内孔壁上喷脱模剂；将管靴5放置于加热炉内热处理，使管靴5底部内孔径(a)大于扩孔套6顶部外径(b)1～3mm；然后，将管靴5从加热炉内移出并放置在扩孔套6上，启动压机1，压机1的液压缸11带动上压模具3向下压管靴5，使管靴5的卡位51收缩至扩孔套6的环形槽61内；最后，压机1带动液压缸11上行，扩孔套6组件自然冷却，装配好的扩孔套6组件自动脱落。

实施例2

一种同心钻具扩孔套6组件装配方法，采用上述实施例1所述的同心钻具扩孔套6组件装配工装，其装配方法包括以下步骤：

1)准备装配工装：将上压模具3、扩孔套定位环4的中心与液压缸11对准，并将扩孔套6放入扩孔套定位环4内，使上压模具3和扩孔套定位环4、扩孔套6的中心轴线与液压缸11的中心轴线重合，再在上压模具3内孔壁上喷脱模剂；

2)管靴5热处理：将管靴5放置于加热炉内在900℃下加热20min，使管靴5底部内孔径(a)大于扩孔套6顶部外径(b)2mm；

3)装配：将步骤2)热处理的管靴5从加热炉内移出并放置在扩孔套6上，启动压机1，压机1的液压缸11带动上压模具3向下压管靴5，使管靴5的卡位51收缩至扩孔套6的环形槽61内；

4)脱模：压机1带动液压缸11上行，扩孔套6组件自然冷却，装配好的扩孔套6组件自动脱落。

需要说明的是，本实施例的一种同心钻具扩孔套6组件装配工装，其中，步骤2)中，管靴5热处理的条件可以根据套管的尺寸进行调整，比如：管靴5热处理的条件还可以为880℃下加热30min，使管靴5底部内孔径(a)大于扩孔套6顶部外径(b)1.5mm；或者920℃下加热18min，使管靴5底部内孔径(a)大于扩孔套6顶部外径(b)3mm；或者950℃下加热15min，使管靴5底部内孔径(a)大于扩孔套6顶部外径(b)2.5mm。

实施例3

参照图5，本实施例的一种同心钻具扩孔套6组件装配工装，与实施例1相比，存在以下不同：

所述扩孔套定位环4底部内侧面设有与扩孔套6底部锥面相匹配的斜台41，使扩孔套6套管扩孔套定位环4定位后，斜台41与扩孔套6底部接触面积更大，且使扩孔套6底部受力更均匀。

需要说明的是，本发明的一种同心钻具扩孔套6组件装配工装，其中，所述导向锥形面32的长度还可以为12mm、18mm或20mm，所述上压模具3的直筒面31高度比管靴5的高度大8mm或12mm；以上技术特征的改变，本领域的技术人员通过文字描述可以理解并实施，故不再另作附图加以说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

Claims (10)

1.一种同心钻具扩孔套组件装配工装，其特征在于，包括连接板、上压模具和扩孔套定位环，所述连接板与压机的液压缸固定连接；所述上压模具与连接板下端面连接，上压模具下端的内侧面设有导向锥形面；所述扩孔套定位环设置在位于上压模具正下方的压机底座上，且上压模具和扩孔套定位环的中心轴线与液压缸的中心轴线重合，确保压机的液压缸下压时，管靴沿中心轴线直线下压套设在扩孔套上。

2.如权利要求1所述同心钻具扩孔套组件装配工装，其特征在于，所述导向锥形面的锥度与管靴顶部外表面的锥形面相匹配。

3.如权利要求1或2所述同心钻具扩孔套组件装配工装，其特征在于，所述导向锥形面的长度为12～20mm；所述上压模具的直筒面高度比管靴的高度大8～12mm。

4.如权利要求3所述同心钻具扩孔套组件装配工装，其特征在于，所述导向锥形面的长度为15mm。

5.如权利要求1或2所述同心钻具扩孔套组件装配工装，其特征在于，所述扩孔套定位环底部内侧面设有与扩孔套底部锥面相匹配的斜台。

6.如权利要求1或2所述同心钻具扩孔套组件装配工装，其特征在于，所述连接板的宽度大于等于上压模具的外径。

7.如权利要求1或2所述同心钻具扩孔套组件装配工装，其特征在于，所述扩孔套定位环的高度小于等于扩孔套底部至环形槽下端面的高度。

8.一种同心钻具扩孔套组件装配方法，其特征在于，采用如权利要求1～7所述的同心钻具扩孔套组件装配工装，其装配方法包括以下步骤：

1)准备装配工装：将上压模具、扩孔套定位环的中心与液压缸对准，并将扩孔套放入扩孔套定位环内，使上压模具和扩孔套定位环、扩孔套的中心轴线与液压缸的中心轴线重合，再在上压模具内孔壁上喷脱模剂；

2)管靴热处理：将管靴放置于加热炉内加热处理(具体加热温度根据所选材料来定，对应管靴最宜的形变温度，相应温度可查金属材料热处理工艺)，使管靴底部内孔径大于扩孔套顶部外径1～3mm；

3)装配：将步骤2)热处理的管靴从加热炉内移出并放置在扩孔套上，启动压机，压机的液压缸带动上压模具向下压管靴，使管靴的卡位收缩至扩孔套的环形槽内；

4)脱模：压机带动液压缸上行，扩孔套组件自然冷却，装配好的扩孔套组件自动脱落。

9.如权利要求8所述一种同心钻具扩孔套组件装配方法，其特征在于，步骤2)中，管靴热处理的条件为880～950℃下加热15～30min。

10.如权利要求9所述一种同心钻具扩孔套组件装配方法，其特征在于，步骤2)中，管靴热处理的条件为900℃下加热20min。

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