一種石油鉆桿加厚端成形凸模及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及石油鉆桿加厚端成形凸模及其應(yīng)用，凸模包括凸模桿與凸模塊，凸模桿的前端開設(shè)有外螺紋，凸模塊內(nèi)側(cè)開設(shè)有內(nèi)螺紋段，凸模塊共設(shè)有三個(gè)，三個(gè)凸模塊圍合成完整的凸模環(huán)，且三個(gè)凸模塊上的內(nèi)螺紋段圍合成與外螺紋配合的內(nèi)螺紋，凸模環(huán)為中空?qǐng)A錐臺(tái)結(jié)構(gòu)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明將組合分體式凸模應(yīng)用于鉆桿成形工藝，使其加厚端內(nèi)表面過渡區(qū)成形過程也可以由模具控制，避免以往該區(qū)域只能依靠應(yīng)變速率、應(yīng)變力、變形體積和溫度等工藝參數(shù)控制帶來的內(nèi)表面質(zhì)量問題，同時(shí)也可以進(jìn)一步提高外表面的成形質(zhì)量，解決了傳統(tǒng)的鐓鍛模具無法控制鉆桿加厚端過渡區(qū)壁厚和表面質(zhì)量的難題，可以獲得加厚端過渡區(qū)壁厚均勻變化的鉆桿，提高其使用壽命。
【專利說明】—種石油鉆桿加厚端成形凸模及其應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種石油鉆桿成形模具，尤其是涉及一種石油鉆桿加厚端成形凸模及其應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代油井及水井的深井化、地下作業(yè)環(huán)境的惡化和鉆桿本身重量的增加，對(duì)鉆桿的性能要求越來越高，尤其是鉆桿加厚端過渡區(qū)的性能。目前，主要采用鐓鍛工藝加工石油鉆桿，使用這種工藝加工時(shí)在其加厚端過渡區(qū)易出現(xiàn)壁厚變化不均勻、表面粗糙、折皺等缺陷，工作時(shí)此處易產(chǎn)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致鉆桿斷裂。
[0003]中國專利CN 101767173A公布了一種鉆桿鐓粗加厚工藝，利用中頻加熱爐對(duì)鉆桿管端進(jìn)行加熱后，利用加厚機(jī)分三次對(duì)管端進(jìn)行加厚，第一、二次加厚時(shí)只進(jìn)行外加厚——鐓粗成型，并大大延長第二加厚模過渡帶的長度，且第二次加厚后的鉆桿鐓粗部分的外徑大于成品尺寸外徑；第三次加厚時(shí)只進(jìn)行內(nèi)加厚——復(fù)制成型，將外加厚的形狀通過擠壓復(fù)制到加厚端內(nèi)表面，以形成一段內(nèi)加厚直線部分和一段“S”型的自然平滑過渡的內(nèi)過渡帶。但是該專利主要是采用不同的加厚工藝來進(jìn)行鉆桿加厚端過渡區(qū)的改善，其工藝較為復(fù)雜。
[0004]中國專利CN 201423404 Y公布了一種鉆桿加厚模具，用于鉆桿的加厚處理。所述模具包括加厚模和夾緊模，所述加厚模后端與夾緊模前端相接，將所述加厚模后端及夾緊模前端的模膛均設(shè)置成錐孔狀，該錐孔的錐度為2?4°。通過將加厚模后端及夾緊模前端模膛直徑放大，解決了加厚鉆桿該處外徑變細(xì)超差問題。改進(jìn)設(shè)計(jì)后該區(qū)段(加厚管距外加厚消失處一段范圍內(nèi))鉆桿外徑尺寸得到恢復(fù)，加厚管體尺寸和形狀都完全符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。但是上述專利由于凸模仍為圓柱結(jié)構(gòu)，而加厚模和夾緊模的錐度均較小，因此，仍然會(huì)有過渡區(qū)易出現(xiàn)壁厚變化不均勻、表面粗糙、折皺等缺陷。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種石油鉆桿加厚端成形凸模及其應(yīng)用，該成形凸模結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，與傳統(tǒng)的凹模配合使用，能夠有效地促進(jìn)過渡區(qū)壁厚均勻成形、降低端部成形時(shí)過渡區(qū)的表面粗糙度和緩解褶皺帶來的端部質(zhì)量問題。
[0006]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0007]本發(fā)明的第一方面提供一種石油鉆桿加厚端成形凸模。
[0008]一種石油鉆桿加厚端成形凸模，包括凸模桿與凸模塊，所述的凸模桿的前端開設(shè)有外螺紋，所述的凸模塊內(nèi)側(cè)開設(shè)有內(nèi)螺紋段，所述的凸模塊共設(shè)有三個(gè)，三個(gè)凸模塊圍合成完整的凸模環(huán)，且三個(gè)凸模塊內(nèi)側(cè)的內(nèi)螺紋段圍合成與外螺紋配合的內(nèi)螺紋，所述的凸模環(huán)為中空?qǐng)A錐臺(tái)結(jié)構(gòu)。不同于傳統(tǒng)的圓柱體型凸模，其凸模塊在石油鉆桿加厚端過渡區(qū)略向外延伸。
[0009]所述的凸模環(huán)外側(cè)的錐度與待成形石油鉆桿加厚端過渡區(qū)內(nèi)表面錐度相同，保證加厚端過渡區(qū)也可以由模具控制其成形過程。
[0010]所述的凸模環(huán)旋接在凸模桿上時(shí)，凸模環(huán)外徑較大一端位于凸模桿的頭端。
[0011]所述的凸模桿由頭端向尾端依次為螺紋段、光滑圓柱段與擋盤，所述的外螺紋開設(shè)在螺紋段，所述的螺紋段的長度與凸模塊長度相同。
[0012]三個(gè)凸模塊的圓弧角度均為120°。
[0013]本發(fā)明的第二方面提供一種石油鉆桿加厚端成形凸模的應(yīng)用。
[0014]所述的凸模與凹模配合作用，進(jìn)行石油鉆桿加厚端的鐓鍛加工，包括以下步驟:
[0015]步驟一:先將三個(gè)凸模塊依次放入夾具里，組合成一個(gè)圓周形完整的凸模環(huán)，再將凸模桿從凸模環(huán)直徑較小端面沿著其軸向旋轉(zhuǎn)伸入到另一端，然后取下夾具。所述的夾具的內(nèi)圓錐面輪廓與凸模環(huán)的外輪廓一致，從而保證在凸模組合過程中不會(huì)發(fā)生軸向移動(dòng)。三個(gè)凸模塊和凸模桿組成一個(gè)完整的凸模后，伸入鉆桿中，使其與鉆桿端面接觸；
[0016]步驟二:再將凹模套在鉆桿外側(cè)，凸模與凹模配合，進(jìn)行鐓鍛加工，加工出標(biāo)準(zhǔn)件的形狀；
[0017]步驟三:鐓鍛加工完成后，旋轉(zhuǎn)凸模桿，使其慢慢沿螺紋線旋轉(zhuǎn)而出，與三個(gè)凸模塊分離，再采用游標(biāo)夾具取出三個(gè)凸模塊，所述的游標(biāo)夾具包括長條狀的滑座與長條狀的滑桿，所述的滑座上開設(shè)有滑槽，所述的滑桿滑動(dòng)連接在滑槽內(nèi)，所述的滑座前端設(shè)有滑座端頭，所述的滑桿前端設(shè)有滑桿端頭；
[0018]取出三個(gè)凸模塊的步驟如下:滑座端頭將其中一個(gè)凸模塊往前推，直至三個(gè)凸模塊分離，再將游標(biāo)夾具移動(dòng)至懸空位置，沿軸向移動(dòng)游標(biāo)夾具，使滑座端頭內(nèi)表面越過凸模塊，隨后徑向移動(dòng)游標(biāo)夾具，最后軸向移動(dòng)滑桿，使滑座端頭和滑桿端頭與凸模塊兩端面接觸，施加一定的夾緊力，沿徑向移動(dòng)合適的懸空位置，緩慢將游標(biāo)夾具和凸模塊沿軸向取出，再用同樣的方法取出另外兩個(gè)凸模塊。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:凸模采用組合分體式結(jié)構(gòu)，并將組合分體式凸模應(yīng)用于鉆桿成形工藝，使加厚端內(nèi)表面過渡區(qū)的成形過程也可以由模具控制，避免以往該區(qū)域只能依靠應(yīng)變速率、應(yīng)變力、變形體積和溫度等工藝參數(shù)控制帶來的內(nèi)表面質(zhì)量問題，同時(shí)也可以進(jìn)一步提高外表面的成形質(zhì)量，解決了傳統(tǒng)的鐓鍛工藝無法控制加厚端過渡區(qū)壁厚和表面質(zhì)量的難題，可以獲得壁厚均勻變化的鉆桿，提高鉆桿的使用壽命。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為凸模的組合結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為凸模的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3為凸模桿的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4為凸模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖5為夾具與凸模塊配合結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖6為夾具的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖7為夾具與完整凸模配合結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖8為凸模與凹模配合加工成形結(jié)束時(shí)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖9為游標(biāo)夾具結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖中標(biāo)號(hào):1為凸模桿，11為外螺紋，12為螺紋段，13為光滑圓柱段，14為擋盤，2為凸模塊，21為內(nèi)螺紋段,3為凸模環(huán),4為鉆桿,5為凹模,6為夾具,7為游標(biāo)夾具,71為滑座，72為滑桿，73為滑槽，74為滑座端頭，75為滑桿端頭。

【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0031]實(shí)施例
[0032]一種石油鉆桿加厚端成形凸模，如圖1、圖2所示，包括凸模桿1與凸模塊2。凸模塊2共設(shè)有三個(gè)，三個(gè)凸模塊2的圓弧角度均為120°。三個(gè)凸模塊2圍合成完整的凸模環(huán)3，凸模環(huán)3為中空?qǐng)A錐臺(tái)結(jié)構(gòu)。不同于傳統(tǒng)的圓柱體型凸模，其凸模塊2在石油鉆桿加厚端過渡區(qū)略向外延伸。凸模環(huán)3外側(cè)的錐度與待成形石油鉆桿加厚端過渡區(qū)內(nèi)表面錐度相同，保證加厚端過渡區(qū)也可以由模具控制其成形過程。凸模環(huán)3旋接在凸模桿1上時(shí)，凸模環(huán)3外徑較大一端位于凸模桿1的頭端。
[0033]參考圖3，凸模桿1由頭端向尾端依次為螺紋段12、光滑圓柱段13與擋盤14，外螺紋11開設(shè)在螺紋段12，螺紋段12的長度與凸模塊2長度相同。
[0034]參考圖4，凸模塊2內(nèi)側(cè)開設(shè)有內(nèi)螺紋段21。且三個(gè)凸模塊2內(nèi)側(cè)的內(nèi)螺紋段21圍合成與外螺紋1配合的內(nèi)螺紋，
[0035]上述石油鉆桿加厚端成形凸模與凹模配合作用，進(jìn)行石油鉆桿加厚端的鐓鍛加工，包括以下步驟:
[0036]步驟一、如圖5所示，先將三個(gè)凸模塊2依次放入夾具6里，組合成一個(gè)圓周形完整的凸模環(huán)3，夾具6如圖6所示，其內(nèi)圓錐面輪廓與凸模環(huán)3的外輪廓一致，從而保證在凸模組合過程中不會(huì)發(fā)生軸向移動(dòng)。再將凸模桿1從凸模環(huán)3直徑較小端面沿著其軸向旋轉(zhuǎn)伸入到另一端，如圖7所示，然后取下夾具6。三個(gè)凸模塊2和凸模桿1組成一個(gè)完整的凸豐吳后，伸入鉆桿4中，使其與鉆桿4端面接觸；
[0037]步驟二、再將凹模5套在鉆桿4外側(cè)，凸模與凹模5配合，進(jìn)行鐓鍛加工，加工出標(biāo)準(zhǔn)件的形狀，加工成形結(jié)束時(shí)模具與工件位置關(guān)系如圖8所示；
[0038]步驟三、鐓鍛加工完成后，旋轉(zhuǎn)凸模桿1，使其慢慢沿螺紋線旋轉(zhuǎn)而出，與三個(gè)凸模塊2分離，再采用游標(biāo)夾具7取出三個(gè)凸模塊2。如圖9所示，游標(biāo)夾具7包括長條狀的滑座71與長條狀的滑桿72，滑座71上開設(shè)有滑槽73，滑桿72滑動(dòng)連接在滑槽73內(nèi)，滑座71前端設(shè)有滑座端頭74，滑桿72前端設(shè)有滑桿端頭75 ；
[0039]取出三個(gè)凸模塊2的步驟如下:滑座端頭74將其中一個(gè)凸模塊2往前推，直至三個(gè)凸模塊2分離，再將游標(biāo)夾具7移動(dòng)至懸空位置，沿軸向移動(dòng)游標(biāo)夾具7，使滑座端頭74內(nèi)表面越過凸模塊2，隨后徑向移動(dòng)游標(biāo)夾具7，最后軸向移動(dòng)滑桿72，使滑座端頭74和滑桿端頭75與凸模塊2兩端面接觸，施加一定的夾緊力，沿徑向移動(dòng)合適的懸空位置，緩慢將游標(biāo)夾具7和凸模塊2沿軸向取出，再用同樣的方法取出另外兩個(gè)凸模塊2。
[0040]上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員能理解和使用發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種石油鉆桿加厚端成形凸模，與凹模配合作用，進(jìn)行石油鉆桿加厚端的鐓鍛加工，其特征在于，所述的凸模包括凸模桿⑴與凸模塊(2),所述的凸模桿⑴的前端開設(shè)有外螺紋(11),所述的凸模塊⑵內(nèi)側(cè)開設(shè)有內(nèi)螺紋段(21),所述的凸模塊⑵共設(shè)有三個(gè)，三個(gè)凸模塊⑵圍合成完整的凸模環(huán)(3),且三個(gè)凸模塊⑵內(nèi)側(cè)的內(nèi)螺紋段(21)圍合成與外螺紋(1)配合的內(nèi)螺紋，所述的凸模環(huán)(3)為中空?qǐng)A錐臺(tái)結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石油鉆桿加厚端成形凸模，其特征在于，所述的凸模環(huán)(3)外側(cè)的錐度與待成形石油鉆桿加厚端過渡區(qū)內(nèi)表面錐度相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石油鉆桿加厚端成形凸模，其特征在于，所述的凸模環(huán)(3)旋接在凸模桿(1)上時(shí)，凸模環(huán)(3)外徑較大一端位于凸模桿(1)的頭端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石油鉆桿加厚端成形凸模，其特征在于，所述的凸模桿(1)由頭端向尾端依次為螺紋段(12)、光滑圓柱段(13)與擋盤(14),所述的外螺紋(11)開設(shè)在螺紋段(12),所述的螺紋段(12)的長度與凸模塊(2)長度相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石油鉆桿加厚端成形凸模，其特征在于，三個(gè)凸模塊(2)的圓弧角度均為120°。
6.一種如權(quán)利要求1所述的石油鉆桿加厚端成形凸模的應(yīng)用，其特征在于，所述的凸模與凹模配合作用，進(jìn)行石油鉆桿加厚端的鐓鍛加工，具體包括以下步驟: (1)將三個(gè)凸模塊(2)和凸模桿(1)組成一個(gè)完整的凸模，伸入鉆桿(4)中； (2)再將凹模(5)套在鉆桿⑷外側(cè)，凸模與凹模(5)配合，進(jìn)行鐓鍛加工； (3)鐓鍛加工完成后，旋轉(zhuǎn)凸模桿⑴，使凸模桿⑴旋出，與三個(gè)凸模塊⑵分離，再分別取出三個(gè)凸模塊(2)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種石油鉆桿加厚端成形凸模的應(yīng)用，其特征在于，步驟(1)中將三個(gè)凸模塊(2)和凸模桿(1)組成一個(gè)完整的凸模，具體采用以下方式進(jìn)行: 先將三個(gè)凸模塊(2)依次放入夾具(6)里，組合成一個(gè)圓周形完整的凸模環(huán)(3),再將凸模桿(1)從凸模環(huán)(3)直徑較小端面沿著其軸向旋轉(zhuǎn)伸入到另一端，然后取下夾具(6)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種石油鉆桿加厚端成形凸模的應(yīng)用，其特征在于，所述的夾具(6)的內(nèi)圓錐面輪廓與凸模環(huán)(3)的外輪廓一致。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種石油鉆桿加厚端成形凸模的應(yīng)用，其特征在于，步驟(3)中，采用游標(biāo)夾具(7)取出三個(gè)凸模塊(2),所述的游標(biāo)夾具(7)包括長條狀的滑座(71)與長條狀的滑桿(72),所述的滑座(71)上開設(shè)有滑槽(73),所述的滑桿(72)滑動(dòng)連接在滑槽(73)內(nèi)，所述的滑座(71)前端設(shè)有滑座端頭(74),所述的滑桿(72)前端設(shè)有滑桿端頭(75)； 取出三個(gè)凸模塊(2)的步驟如下: 滑座端頭(74)將其中一個(gè)凸模塊(2)往前推，直至三個(gè)凸模塊(2)分離，然后軸向移動(dòng)滑座(71)與滑桿(72),使滑座端頭(74)與滑桿端頭(75)夾持住其中一個(gè)凸模塊(2)的前后兩端，將這個(gè)凸模塊(2)取出，再用同樣的方法取出另外兩個(gè)凸模塊(2).
【文檔編號(hào)】B21J5/02GK104439011SQ201410850987
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月30日
【發(fā)明者】晏彬彬, 徐新成, 趙旺初 申請(qǐng)人:上海工程技術(shù)大學(xué)