CN217492561U - 一种大导程六螺纹定子管的成形装置 - Google Patents

Abstract

一种大导程六螺纹定子管的成形装置属于钻具部件加工技术领域。本实用新型包括基座，其特征在于，所述基座的一侧设置有夹具卡盘，所述夹具卡盘能够通过内嵌在所述基座内的电机和减速器驱动转动，所述基座的另一侧内嵌有液压推进系统，所述基座的中部两侧固定有两个固定板，所述夹具卡盘和所述液压推进系统均穿过所述固定板，两个所述固定板之间连接有导杠，穿过所述导杠设置有支撑套板，所述支撑套板与所述液压推进系统的推杆之间固定有支撑筒，所述支撑套板能够沿所述导杠滑动，所述支撑套板内连接有滚珠模机构。本实用新型易加工、高效率、低成本，不仅可实现六螺纹定子管内外截面同时成形，而且还可以提高六螺纹定子管的力学性能。

Description

一种大导程六螺纹定子管的成形装置

技术领域

本实用新型属于钻具部件加工技术领域，具体地是涉及一种大导程六螺纹定子管的成形装置。

背景技术

大导程定子管是螺杆钻具的核心部件，其质量的好坏直接影响螺杆钻具的使用寿命和工作效率。其中六螺纹定子管具有转速低，扭矩大，调速容易以及每转的排量可控等优点，因此被广泛应用。另外六螺纹定子管较单螺纹，两螺纹及三螺纹定子管在外形上具有形线复杂，螺旋啮合曲面复杂，啮合精度高等难加工特点，目前该类大导程六螺纹定子管的塑性加工方案至今还没有问世，因此六螺纹定子管的生产成为制约螺杆钻具发展的技术难题。

目前大导程六螺纹定子管的主要加工工艺是采用铸造的管坯，然后经切削加工制造（如车螺旋线,铣螺旋线,螺旋线梳刀,丝锥钣牙,螺旋线切头,高速铣削螺旋线,空间无瞬心包络铣削等）成具有螺旋形线的内外形，由于吃刀量的限制，因而需要多道工序，金属利用率低。同时对于切削这种大导程定子管，其加工刀具大多安装在特有的悬臂梁结构设备上，因而加工过程不平稳，易产生振颤，设备加工的稳定性差。由于工序多、切削量限制及设备结构的特点，使其加工效率低，加工精度低，生产速度慢，生产成本高。另外由于原材料采用铸造管材，缩孔、缩松等缺陷直接影响成品定子管的质量，同时若内、外壁机械加工的螺旋曲面在螺距与螺旋升角方面并不能保持同步与一致，将会造成所生产的定子管的壁厚不均匀,从而使转子与定子的摩擦冲击产生机械能一部分转变成转子不等壁厚处的不均匀的热能，从而降低产品的使用寿命，另外内外形的切削加工还会切断了金属自身的纤维流线，使得在纤维切断处更容易受到腐蚀，极大影响制品性能，也会降低产品使用寿命。

实用新型内容

本实用新型就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供一种大导程六螺纹定子管的成形装置；本实用新型易加工、高效率、低成本，不仅可实现六螺纹定子管内外截面同时成形，而且还可以提高六螺纹定子管的力学性能。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案。

本实用新型提供一种大导程六螺纹定子管的成形装置，包括基座，其特征在于，所述基座的一侧设置有夹具卡盘，所述夹具卡盘能够通过内嵌在所述基座内的电机和减速器驱动转动，所述基座的另一侧内嵌有液压推进系统，所述基座的中部两侧固定有两个固定板，所述夹具卡盘和所述液压推进系统均穿过所述固定板，两个所述固定板之间连接有导杠，穿过所述导杠设置有支撑套板，所述支撑套板与所述液压推进系统的推杆之间固定有支撑筒，所述支撑套板能够沿所述导杠滑动，所述支撑套板内连接有滚珠模机构。

进一步地，所述滚珠模机构包括模嵌板、进给螺钉、滚珠、支撑嵌铁、盖帽，所述模嵌板连接在所述支撑套板内，所述模嵌板中部为圆柱开口，六个所述进给螺钉通过螺纹周向平均分布连接在所述模嵌板上并穿入至所述圆柱开口内，所述圆柱开口内的所述进给螺钉端部均分别与所述支撑嵌铁平面配合，所述滚珠分别放入至每个所述支撑嵌铁内，每个所述进给螺钉的另一端均与所述盖帽螺纹连接。

更进一步地，所述液压推进系统的所述推杆上连接有可伸缩的花瓣式芯棒，所述花瓣式芯棒在所述支撑筒内部延伸，所述花瓣式芯棒与所述模嵌板的所述圆柱开口同轴。

再更进一步地，所述夹具卡盘设置有柱形卡凸，所述模嵌板的所述圆柱开口与所述柱形卡凸同轴。

再更进一步地，所述支撑嵌铁远离所述滚珠的一端连接有压力传感器，所述压力传感器的输出信号线从对应的所述进给螺钉和所述盖帽开的孔中穿出，再从所述支撑套板中穿出。

本实用新型的有益效果。

本实用新型的独立滚珠模只要适当尺寸及径向进给量，就可以成形多种规格产品，增加了模具的适应性，从而提高了生产效率，而且可实现变形方向的均匀性，同时保证加工过程中其热胀量可以保持相同，延长了模具寿命；可以方便地对产品施加小变形量，既实现了整形加工，又可以提高产品的综合力学性能；对支撑嵌铁及进给螺钉分别加以设计，以便及时更换滚珠和支撑嵌铁，既适应了不同尺寸同类产品及相近规格产品的加工需求，同时便于及时经济地更换部件，降低设备的使用和维护费用；加工成形简单，可实现多道次连续局部小变形量的滚珠轧制成形，从而降低了产品的制造费用。

附图说明

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1是本实用新型的整体外部结构示意图。

图2是本实用新型的剖面结构示意图。

图3是本实用新型的滚珠模机构的外部结构示意图。

图4是本实用新型的滚珠模机构的剖面结构示意图。

图5是本实用新型的滚珠模机构的局部示意图。

图6是本实用新型的花瓣式芯棒的外部结构示意图。

图7是本实用新型加工完成后的大导程六螺纹定子管的产品局部图。

图中标记：1为基座、2为夹具卡盘、3为电机、4为减速器、5为液压推进系统、6为固定板、7为导杠、8为支撑套板、9为支撑筒、10为滚珠模机构、11为模嵌板、12为进给螺钉、13为滚珠、14为支撑嵌铁、15为盖帽、16为圆柱开口、17为花瓣式芯棒、18为柱形卡凸、19为压力传感器、20为输出信号线、21为管坯。

具体实施方式

结合附图所示，本实施方式提供了一种大导程六螺纹定子管的成形装置，包括基座1，基座1的一侧设置有夹具卡盘2，夹具卡盘2能够通过内嵌在基座1内的电机3和减速器4驱动转动，夹具卡盘2设置有柱形卡凸18，在加工时将待加工的管坯21的端部插入柱形卡凸18并固定。

基座1的另一侧内嵌有液压推进系统5，液压推进系统5为带有推杆的常规液压结构，这里不做赘述。

基座1的中部两侧固定有两个固定板6，两个固定板6用于提高工作稳定性。夹具卡盘2和液压推进系统5均穿过固定板6，两个固定板6之间连接有导杠7，穿过导杠7设置有支撑套板8，支撑套板8与液压推进系统5的推杆之间固定有支撑筒9，支撑套板8能够沿导杠7滑动，通过液压推进系统5推动支撑筒9，并能够带着支撑套板8在导杠7上滑动。

支撑套板8内连接有滚珠13模机构10，滚珠13模机构10包括模嵌板11、进给螺钉12、滚珠13、支撑嵌铁14、盖帽15，模嵌板11连接在支撑套板8内，能够承受更大的变形力，模嵌板11中部为圆柱开口16，模嵌板11的圆柱开口16与柱形卡凸18同轴。六个进给螺钉12通过螺纹周向平均分布连接在模嵌板11上并穿入至圆柱开口16内，圆柱开口16内的进给螺钉12端部均分别与支撑嵌铁14平面配合，滚珠13分别放入至每个支撑嵌铁14内，通过滚珠13直接对管坯21进行直接轧制，每个进给螺钉12的另一端均与盖帽15螺纹连接，通过盖帽15调节进给螺钉12在模嵌板11的位置。

当产品外形尺寸发生变化时，只要适当变动滚珠13的尺寸及径向进给量，就可以成形其它规格产品，增加了装置的适应性，从而提高了生产效率，延长了模具寿命。滚珠13模机构10内的滚珠13与管坯21之间采用滚动摩擦替代普通的滑动摩擦，极大地减小摩擦力，节约能源。而且可实现变形方向的均匀性，同时保证加工过程中其热胀量可以保持相同，从而延长其使用寿命。

滚珠13为主要成形工具，其与支撑嵌铁14为主要承力构件，同时也是易损坏构件，对支撑嵌铁14及进给螺钉12分别加以设计，以便及时更换滚珠13和支撑嵌铁14，既适应了对相近规格的需求，同时便于及时经济地更换部件，降低设备的使用和维护费用。

支撑嵌铁14远离滚珠13的一端连接有压力传感器19，压力传感器19的输出信号线20从对应的进给螺钉12和盖帽15开的孔中穿出，再从支撑套板8中穿出并连接工控机，在进行轧制加工前先通过压力传感器19感应滚珠13与管坯21之间的接触压力，进而调节进给螺钉12到管坯21所需变形量。

液压推进系统5的推杆上连接有可伸缩的花瓣式芯棒17，花瓣式芯棒17在支撑筒9内部延伸，花瓣式芯棒17与模嵌板11的圆柱开口16同轴，花瓣式芯棒17用于最后对管坯21进行精调节，可以方便地对产品施加小变形量，既实现了精整形加工，又可以提高产品的综合力学性能。

利用本实用新型的成形方法包括如下步骤：

1）将滚珠13分别装入各个支撑嵌铁14内，其内适量填充石墨润滑，然后旋合上对应的滚珠13帽，调节进给螺钉12至滚珠13到达管坯21首次所需的变形量；

2）将待成形的管坯21插入夹具卡盘2的柱形卡凸18中并固定好；

3）按加工制品螺距调节好滚珠13模机构10与驱动夹具卡盘2转动的电机3和减速器4的匹配度，并根据压力传感器19的反馈调整进给螺钉12，使各个滚珠13到达压力合适的位置；

4）启动电机3使管坯21匀速旋转，启动液压推进系统5，通过推杆推着支撑筒9，进而推动支撑套板8带着滚珠13模机构10缓慢做直线前进，滚珠13在到达管坯21后在支撑嵌铁14与管坯21间滚动，通过管坯21自身的旋转和滚珠13模机构10与花瓣式芯棒17共同对管坯21的轧制，使管坯21成形成大导程六螺纹定子管。

步骤4）具体包括以下四个阶段：

第一阶段：电机3带动减速器4使管坯21旋转，启动液压推进系统5并使滚珠13模机构10做直线前进运动，当滚珠13与管坯21接触时实现咬入，通过对六个压力传感器19获得的轧制压力信号进行分析，调节进给螺钉12到管坯21所需变形量，再继续使滚珠13模机构10做直线前进；

第二阶段：继续推进，滚珠13模机构10继续前进，当滚珠13模机构10相对管坯21运动的过程中，管坯21在六个滚珠13的轧制作用下，把管坯21加工成所需形状；

第三阶段：液压推进系统5使滚珠13模机构10做直线后退运动，使管坯21同一速度反向旋转，直到整个滚珠13模离开管坯21，从而完成该道次零件的加工，重复上述第一阶段至第三阶段将管坯21加工到目标形状；

第四阶段：伸出花瓣式芯棒17使之与滚珠13模机构10的滚珠13相配合，然后再启动液压推进系统5与电机3和减速机，花瓣式芯棒17对产品施加小变形量的整形加工，对产品实行第二次小变形量的精整，最后通过管坯21的反向旋转和液压推进系统5使滚珠13模机构10和花瓣式芯棒17后退运动并退出，从而进一步保证产品的形状和提高产品的力学性能，完成管坯21成形成大导程六螺纹定子管的整个工作。

由于滚珠13模机构10内滚珠13与管坯21之间采用滚动摩擦替代普通的滑动摩擦，极大地减小摩擦力，节约能源。然后通过调节滚珠13的径向进给距离，采用多道次加工方法即可实现所要求产品的加工变形量，采用这种多道次连续局部小变形量的滚珠13轧制成形方法，不仅降低设备负荷、节约能源，而且可以进一步保证产品形状，同时设计了具有可径向伸缩的花瓣式芯棒17的小变形量的精整形工序，可以有效地提高产品的综合力学性能。

可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施方式所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种大导程六螺纹定子管的成形装置，包括基座（1），其特征在于，所述基座（1）的一侧设置有夹具卡盘（2），所述夹具卡盘（2）能够通过内嵌在所述基座（1）内的电机（3）和减速器（4）驱动转动，所述基座（1）的另一侧内嵌有液压推进系统（5），所述基座（1）的中部两侧固定有两个固定板（6），所述夹具卡盘（2）和所述液压推进系统（5）均穿过所述固定板（6），两个所述固定板（6）之间连接有导杠（7），穿过所述导杠（7）设置有支撑套板（8），所述支撑套板（8）与所述液压推进系统（5）的推杆之间固定有支撑筒（9），所述支撑套板（8）能够沿所述导杠（7）滑动，所述支撑套板（8）内连接有滚珠（13）模机构（10）。

2.根据权利要求1所述的一种大导程六螺纹定子管的成形装置，其特征在于，所述滚珠（13）模机构（10）包括模嵌板（11）、进给螺钉（12）、滚珠（13）、支撑嵌铁（14）、盖帽（15），所述模嵌板（11）连接在所述支撑套板（8）内，所述模嵌板（11）中部为圆柱开口（16），六个所述进给螺钉（12）通过螺纹周向平均分布连接在所述模嵌板（11）上并穿入至所述圆柱开口（16）内，所述圆柱开口（16）内的所述进给螺钉（12）端部均分别与所述支撑嵌铁（14）平面配合，所述滚珠（13）分别放入至每个所述支撑嵌铁（14）内，每个所述进给螺钉（12）的另一端均与所述盖帽（15）螺纹连接。

3.根据权利要求2所述的一种大导程六螺纹定子管的成形装置，其特征在于，所述液压推进系统（5）的所述推杆上连接有可伸缩的花瓣式芯棒（17），所述花瓣式芯棒（17）在所述支撑筒（9）内部延伸，所述花瓣式芯棒（17）与所述模嵌板（11）的所述圆柱开口（16）同轴。

4.根据权利要求3所述的一种大导程六螺纹定子管的成形装置，其特征在于，所述夹具卡盘（2）设置有柱形卡凸（18），所述模嵌板（11）的所述圆柱开口（16）与所述柱形卡凸（18）同轴。

5.根据权利要求4所述的一种大导程六螺纹定子管的成形装置，其特征在于，所述支撑嵌铁（14）远离所述滚珠（13）的一端连接有压力传感器（19），所述压力传感器（19）的输出信号线（20）从对应的所述进给螺钉（12）和所述盖帽（15）开的孔中穿出，再从所述支撑套板（8）中穿出。

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