CN211413517U

CN211413517U - 石油钻机用中心管锻件模具

Info

Publication number: CN211413517U
Application number: CN201922202560.6U
Authority: CN
Inventors: 穆剑菲; 姜星智; 胡东; 陈望; 黄建华
Original assignee: SUZHOU KUNLUN HEAVY EQUIPMENT MANUFACTURING CO LTD
Current assignee: SUZHOU KUNLUN HEAVY EQUIPMENT MANUFACTURING CO LTD
Priority date: 2019-12-11
Filing date: 2019-12-11
Publication date: 2020-09-04
Anticipated expiration: 2029-12-11

Abstract

本实用新型涉及一种石油钻机用中心管锻件模具，包括上垫板和下垫板，所述上垫板的底部中心设置有上模，下垫板的顶部中心设置下模，所述上模的底部中心设置有用于中心管锻件上端成型的上模腔，下模的顶部中心设置有用于中心管锻件下段成型的下模腔，所述上模的外部套置有与其上下滑动配合的挤压套筒，挤压套筒中心设置有用于中心管锻件中段法兰成型的法兰模腔，通过上述模腔将柱状钢坯锻压成中心管锻件。这种石油钻机用中心管锻件模具通过一火加热、镦粗挤杆成型方式，加工难度降低，提高了生产效率，锻压而成的中心管锻件尺寸更加接近中心管零件尺寸，后期机加工余量小，产品合格率高，成本降低，且产品性能也得到了提高，使用寿命更长。

Description

石油钻机用中心管锻件模具

技术领域

本实用新型涉及石油钻机用中心管加工领域，尤其涉及一种石油钻机用中心管锻件模具。

背景技术

在石油钻井中，石油钻机主要用于带动钻具破碎岩石，向地下钻进，钻出规定深度的井眼，供采油机或采气机获取石油或天然气。一部常用石油钻机主要由动力机、传动机、工作机及辅助设备等部分组成。其中工作机中的钻杆是石油钻机进入钻入地下的重要组成部件。

石油钻机钻杆在于传动机之间通过呈中间大凸缘结构的中心管连接，中心管上下两端设置为锥杆螺纹段，方便进行连接，且连接后比较稳定。由于钻杆的工作环境所致，中心管属于易耗件，因此，为了防止钻杆因中心管损耗过渡而造成断裂，需要对中心管定期检测更换，保证钻杆可靠性。

由于中心管的结构限制，目前中心管的一般通过自由锻和胎模锻两头拔杆中间镦粗的方式加工，将柱状钢坯通过两头拔杆中间镦粗形，成外轮廓与中心管外轮廓近似的半成品，然后再通过机加工的方式对半成品进行车削加工，使其达到中心管的尺寸精度要求，这其中要车削掉大量的余料，造成材料大量浪费，增大生产成本，且拔杆难度比较大，端部拔长时拔长部分要有足够的长度，其长度不小于直径的1/3，否则在拔杆时容易出现金属内缩，造成窝心而报废，同时为了拔出杆部不得不增加拔长部分的质量而造成材料浪费，加工效率也比较低，产品性能只能满足相应要求，使用寿命低。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种后期去除余量少，成本降低且能够提高生产效率及产品性能的石油钻机用中心管锻件模具。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种石油钻机用中心管锻件模具，包括上下垂直对应的上垫板和下垫板，所述上垫板的底部中心设置有上模，下垫板的顶部中心设置下模，所述上模和下模均呈圆柱形结构，下对应且互为同心结构；所述下垫板的中心设置有上下连通的退料孔，退料孔内设置有与其上下滑动配合的退料装置，所述上模的底部中心设置有用于中心管锻件上端成型的上模腔，下模的顶部中心设置有用于中心管锻件下段成型的下模腔，所述上模的外部套置有与其上下滑动配合的挤压套筒，挤压套筒中心设置有用于中心管锻件中段法兰成型的法兰模腔，所述法兰模腔呈圆柱形结构，其连通挤压套筒的上下两端，所述上模套接在法兰模腔内，其外径与法兰模腔直径相吻合且相互滑动配合；所述挤压套筒外部左右两侧各设置有一块扁平状的连接板，两块连接板左右对称，所述连接板上设置有上下连通的导向滑孔，所述导向滑孔内设置有与其滑动配合的螺杆，所述螺杆的顶部与上垫板固定连接，下端外侧设置有与其螺纹配合的限位螺母，所述连接板底部通过限位螺母进行限位。

作为优选，所述螺杆为T型螺杆，所述上垫板上设置有与T型螺杆头部结构相互吻合的沉头孔，所述沉头孔连通上垫板的上下两端。

作为优选，所述上模的上端外侧沿其周边设置有向外的限位凸起。

作为优选，所述挤压套筒底部设置有能够与下模外侧相互套接配合的限位凹腔，该限位凹腔与法兰模腔连通。

作为优选，所述下模腔连通下模的上下两端，下模腔的头部呈漏斗状，底部与退料孔相互对应。

作为优选，所述退料装置由一体成型的顶头和顶杆组成，所述顶头位于顶杆的正上方，其直径大于顶杆的直径，呈“T”字形结构，所述顶头能够与下模腔上下滑动配合，所述退料孔结构形状与“T”字形结构的退料装置相吻合，顶头的顶面与下垫板的顶面平齐。

与现有技术相比，本实用新型的有益之处在于：这种石油钻机用中心管锻件模具通过一火加热、镦粗挤杆成型方式，加工难度降低，提高了生产效率，锻压而成的中心管锻件尺寸更加接近中心管零件尺寸，后期机加工余量小，产品合格率高，成本降低，且产品性能也得到了提高，使用寿命更长。

附图说明：

图1是本实用新型石油钻机用中心管锻件成型模具结构示意图；

图2是本实用新型中柱状钢坯的结构示意图；

图3是本实用新型石油钻机用中心管锻件成型模具锻压工艺流程图；

图4是本实用新型石油钻机用中心管锻件结构示意图。

图中：1、上垫板；1-1、沉头孔；2、下垫板；2-1、退料孔；3、上模；3-1、上模腔；3-2、限位凸起；4、下模；4-1、下模腔；5、挤压套筒；5-1、法兰模腔；5-2、限位凹腔；6、螺杆；7、连接板；7-1、导向滑孔；8、限位螺母；9、退料装置；10、柱状钢坯；11、中心管锻件。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细描述。

图1所示一种石油钻机用中心管锻件模具，包括上下垂直对应的上垫板1和下垫板2，所述上垫板1的底部中心设置有上模3，下垫板2的顶部中心设置下模4，所述上模3和下模4均呈圆柱形结构，下对应且互为同心结构；所述下垫板2的中心设置有上下连通的退料孔2-1，退料孔2-1内设置有与其上下滑动配合的退料装置9，所述上模3的底部中心设置有用于中心管锻件11上端成型的上模腔3-1，下模4的顶部中心设置有用于中心管锻件11下段成型的下模腔4-1，所述上模3的外部套置有与其上下滑动配合的挤压套筒5，挤压套筒5中心设置有用于中心管锻件11中段法兰成型的法兰模腔5-1，所述法兰模腔5-1呈圆柱形结构，其连通挤压套筒5的上下两端，所述上模3套接在法兰模腔5-1内，其外径与法兰模腔5-1直径相吻合且相互滑动配合；所述挤压套筒5外部左右两侧各设置有一块扁平状的连接板7，两块连接板7左右对称，所述连接板7上设置有上下连通的导向滑孔7-1，所述导向滑孔7-1内设置有与其滑动配合的螺杆6，所述螺杆6的顶部与上垫板1固定连接，下端外侧设置有与其螺纹配合的限位螺母8，所述连接板7底部通过限位螺母8进行限位。

为了方便螺杆6连接在上垫板1上，且方便安装和拆卸，所述螺杆6为T型螺杆，所述上垫板1上设置有与T型螺杆头部结构相互吻合的沉头孔1-1，所述沉头孔1-1连通上垫板1的上下两端。

为了保证上模3具有冲头的作用，同时保证锻压时其与挤压套筒5的位置移动位置，所述上模3的上端外侧沿其周边设置有向外的限位凸起3-2。

为了上模3和下模4能够上下定中，同时防止上模3和挤压套筒5对柱状钢坯10锻压过度，造成废品，所述挤压套筒5底部设置有能够与下模4外侧相互套接配合的限位凹腔5-2，该限位凹腔5-2与法兰模腔5-1连通。

为了保证柱状钢坯10能够在下模4上定位，同时便于柱状钢坯10易于成型，所述下模腔4-1连通下模4的上下两端，下模腔4-1的头部呈漏斗状，底部与退料孔2-1相互对应。

为了方便柱状钢坯10在锻压成中心管锻件11后进行退料，且保证中心管锻件11在退料时，其底部不易因压力受损，所述退料装置9由一体成型的顶头和顶杆组成，所述顶头位于顶杆的正上方，其直径大于顶杆的直径，呈“T”字形结构，所述顶杆底部与顶出缸连接，所述顶头能够与下模腔4-1上下滑动配合，所述退料孔2-1结构形状与“T”字形结构的退料装置9相吻合，顶头的顶面与下垫板2的顶面平齐。

为了方便模具各部件的安装、拆卸及损坏件的更换，降低模具制造成本，所述上模3通过螺栓固定值上垫板1的底部，下模4直接放置在下垫板2上，或也可通过螺栓固定定位，或在下垫板2的顶部设置有与下模4底部直径相吻合的凹腔，通过凹腔对下模4进行周向方向的限位。

结合上述中心管锻件模具，所述中心管锻件具体加工工艺步骤如下：

A.原材料检验：对原材料进行复验，确保材料符合相应要求；

B.下料：在锯切设备上进行锯切下料，锯切成符合下料标准的直径D为500mm、长度L为770mm重量为1188kg的柱状钢坯10（详见附图2），并去除钢坯表面毛刺、排除表面裂纹等缺陷；

C.模具预热：将锻件模具放入加热炉中进行预热，锻件模具的预热温度为350℃，预热时间≥6h；

D.坯料加热：通过机械手将锯床下好的柱状钢坯10放入加热炉中加热，柱状钢坯10加热至1180℃后并在该温度下保温2小时，到温后通过机械手取出；

E.模锻：将预热好的锻件模具从加热炉中转移到液压机上安装好后，先将取出的柱状钢坯10放入锻件模具中润滑并进行定位，在柱状钢坯10上表面均匀撒上锯末石墨粉混合物，然后通过液压机控制锻件模具上模组件下压，在下压过程中用压缩空气清除脱落的氧化皮，压到规定行程后形成如图4所示的中心管锻件11，液压机回程将并将上模组件吊起，然后利用液压机的顶出缸将中心管锻件11从下模4中顶出，并通过机械手将中心管锻件11从下模腔4-1内取出；

F.检验：一件中心管锻件11锻造结束后，检验员利用卡钳和钢板尺对热态的中心管锻件11进行检测，保证中心管锻件11的尺寸满足图纸要求；

G.锻后冷却：采用锻后空冷的方式进行冷却。

如图3所示，所述步骤E模锻中锻件模具的具体工作原理如下：将预热后的上垫板1和下垫板2固定安装在液压机上，然后将预热后的柱状钢坯10放入下模4内下模腔4-1的顶部中心，柱状钢坯10的底部通过下模腔4-1顶部漏斗状的开口进行定位，然后调节好压机压力，控制上垫板1向下移动，接着挤压套筒5的法兰模腔5-1套接在柱状钢坯10的外部，待挤压套筒5底部的限位凹腔5-2完全套接在下模4顶部外端后，上模3在上垫板1的作用下继续向下移动，在上面3顶部的上模腔3-1接触柱状钢坯10的顶部后继续下压，直至上模腔3-1、法兰模腔5-1和下模腔4-1将柱状钢坯10挤压成中心管锻件11，锻造结束后，液压机带动上垫板1和上模3向上复位，同时通过螺杆6及限位螺母8对连接板7的限位带动连接在连接板7上的挤压套筒5向上，直至完全复位，并且挤压套筒5完全脱离中心管锻件11，接着通过顶出缸向上驱动退料装置9件下模腔4-1内的中心管锻件11顶出。

这种石油钻机用中心管锻件模具通过一火加热、镦粗挤杆成型方式，加工难度降低，提高了生产效率，锻压而成的中心管锻件尺寸更加接近中心管零件尺寸，后期机加工余量小，产品合格率高，成本降低，且产品性能也得到了提高，使用寿命更长。

需要强调的是：以上仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims

1.一种石油钻机用中心管锻件模具，包括上下垂直对应的上垫板（1）和下垫板（2），所述上垫板（1）的底部中心设置有上模（3），下垫板（2）的顶部中心设置下模（4），所述上模（3）和下模（4）均呈圆柱形结构，下对应且互为同心结构；所述下垫板（2）的中心设置有上下连通的退料孔（2-1），退料孔（2-1）内设置有与其上下滑动配合的退料装置（9），其特征是，所述上模（3）的底部中心设置有用于中心管锻件（11）上端成型的上模腔（3-1），下模（4）的顶部中心设置有用于中心管锻件（11）下段成型的下模腔（4-1），所述上模（3）的外部套置有与其上下滑动配合的挤压套筒（5），挤压套筒（5）中心设置有用于中心管锻件（11）中段法兰成型的法兰模腔（5-1），所述法兰模腔（5-1）呈圆柱形结构，其连通挤压套筒（5）的上下两端，所述上模（3）套接在法兰模腔（5-1）内，其外径与法兰模腔（5-1）直径相吻合且相互滑动配合；所述挤压套筒（5）外部左右两侧各设置有一块扁平状的连接板（7），两块连接板（7）左右对称，所述连接板（7）上设置有上下连通的导向滑孔（7-1），所述导向滑孔（7-1）内设置有与其滑动配合的螺杆（6），所述螺杆（6）的顶部与上垫板（1）固定连接，下端外侧设置有与其螺纹配合的限位螺母（8），所述连接板（7）底部通过限位螺母（8）进行限位。

2.根据权利要求1所述的石油钻机用中心管锻件模具，其特征是，所述螺杆（6）为T型螺杆，所述上垫板（1）上设置有与T型螺杆头部结构相互吻合的沉头孔（1-1），所述沉头孔（1-1）连通上垫板（1）的上下两端。

3.根据权利要求1所述的石油钻机用中心管锻件模具，其特征是，所述上模（3）的上端外侧沿其周边设置有向外的限位凸起（3-2）。

4.根据权利要求1所述的石油钻机用中心管锻件模具，其特征是，所述挤压套筒（5）底部设置有能够与下模（4）外侧相互套接配合的限位凹腔（5-2），该限位凹腔（5-2）与法兰模腔（5-1）连通。

5.根据权利要求1所述的石油钻机用中心管锻件模具，其特征是，所述下模腔（4-1）连通下模（4）的上下两端，下模腔（4-1）的头部呈漏斗状，底部与退料孔（2-1）相互对应。

6.根据权利要求1所述的石油钻机用中心管锻件模具，其特征是，所述退料装置（9）由一体成型的顶头和顶杆组成，所述顶头位于顶杆的正上方，其直径大于顶杆的直径，呈“T”字形结构，所述顶头能够与下模腔（4-1）上下滑动配合，所述退料孔（2-1）结构形状与“T”字形结构的退料装置（9）相吻合，顶头的顶面与下垫板（2）的顶面平齐。