專利名稱：一種射孔彈聚能罩自動旋壓裝置與成型方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一種射孔彈聚能罩自動旋壓裝置與成型方法，屬于油氣田用射孔彈開采的生產(chǎn)領(lǐng)域，特別涉及射孔彈聚能罩金屬粉末自動稱量、自動旋壓設(shè)備和壁厚自動測量技術(shù)。
背景技術(shù)：
公知的聚能罩壓制過程分為，早期的聚能罩為板材沖制或巻制而成，因其質(zhì)量無法滿足油氣田開采要求，逐漸被新工藝取代。近期的金屬粉末聚能罩出現(xiàn)以后，聚能射孔彈的射孔性能大大提高，目前先進國家和我國都采用這種聚能罩，生產(chǎn)主要是采用無旋轉(zhuǎn)壓制方法，其壓制工藝分為兩個過程第一步，工人將一定質(zhì)量的金屬粉末倒入模具中，然后將裝有金屬粉末的模具放在一個轉(zhuǎn)臺上，把上模插入下模內(nèi)，工人用手壓住上模，依靠下模旋轉(zhuǎn)的離心力，金屬粉末逐漸的均勻分布在上下模所形成的空隙內(nèi)；第二步，工人再將其拿到液壓機
上進行壓制，最后啟模得到成型的聚能罩。采用這種傳統(tǒng)的壓制方法，工人的勞動強度大，經(jīng)聚能罩的晶相分析，內(nèi)部組織常常隱含組織缺陷。聚能罩的壓制方法和裝置，對聚能罩的產(chǎn)品質(zhì)量和制造成本有很大影響。本發(fā)明在軸向壓制的同時，并伴有周向的旋轉(zhuǎn)，將原來兩道工序集中為一道工序，以滿足射孔彈聚能罩的高精度、高效率、安全和無人化自動化制造
要求，旋壓質(zhì)量明顯提高，這種組織的聚能罩射孔彈射孔深度提高了20%，壓制效率提高3倍，具有聚能罩的壓制精度高、質(zhì)量好、效率高和操作安全等優(yōu)點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)難題是解決石油、化工和國防等射孔彈制造與裝備中的加工與成形技術(shù)難題，并提供一種高效、可靠、高質(zhì)量的射孔彈聚能罩自動旋壓成型方法與裝置，針對射孔彈聚能罩自動旋壓方法、模具和裝置，將原來兩道工序集中為一道工序，在軸向壓制的同時，并伴有周向的旋轉(zhuǎn)，滿足聚能罩制造的高精度、高質(zhì)量、高效率和安全性生產(chǎn)要求，這種組織的聚能罩射孔彈射孔深度明顯提高，壓制效率明顯提高。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
該射孔彈聚能罩自動旋壓成型裝置，由安裝在液壓機上的上模和下模兩部分組成；上模部分由凸模軸承座9、凸模軸承端蓋7、第一深溝球軸承8、凸模IO、凸模連接板ll、上托板12、導(dǎo)套13和若干螺釘26組成；凸模軸承座9內(nèi)裝有第一深溝球軸承8，導(dǎo)套13裝入第一深溝球軸承8的內(nèi)圈；用螺釘26把凸模軸承端蓋7與凸模軸承座9連接在一起；凸模10從凸模軸承座9的上端裝入凸模軸承座9內(nèi)，凸模連接板11壓在凸模10的上端，用螺釘26把凸模連接板11、凸模10和凸模軸承座9連接在一起；凸模連接板11用螺釘26鏈接在上托板12上；下模部分由啟模氣缸l、啟模氣缸座2、液壓馬達3、小齒輪4、下托板5、主軸軸承座6、導(dǎo)套13、凹模14、主軸15、主軸軸承端蓋16、啟模彈簧17、啟模桿18、第二深溝球軸承19、套筒20、角接觸軸承21、大齒輪22、圓螺母23、頂起長桿24、旋轉(zhuǎn)接頭25、螺紋27和若干螺釘26組成；下托板5內(nèi)裝有主軸軸承座6，用螺釘26把主軸軸承座6與下托板5連接在一起；主軸軸承座6內(nèi)裝有角接觸軸承21，同時裝有套筒20和第二深溝球軸承19;主軸15裝入第二深溝球軸承19和角接觸軸承21的內(nèi)圈，主軸15的軸肩壓在第二深溝球軸承19的內(nèi)圈上端面；主軸軸承端蓋16用螺釘26鏈接在主軸軸承座6上，并壓緊第二深溝球軸承19的外圈端面；主軸15上端的導(dǎo)套13內(nèi)裝有啟模桿17，凹模14與主軸15通過螺釘26連接在一起；主軸15的上端大齒輪22裝在主軸15上，并用圓螺母23壓緊大齒輪22;液壓馬達3的輸出軸上安裝有小齒輪4，與大齒輪22嚙合；啟模氣缸1與啟模氣缸座2用螺釘26連接在一起，頂起長桿24與啟模氣缸1之間用螺紋27連接在一起，將頂起長桿24從主軸15的下端裝入主軸15內(nèi)，并把啟模氣缸座2與主軸15之間用螺紋27連接在一起；旋轉(zhuǎn)接頭25與啟模氣缸1的進氣管向連接。與自動旋壓裝置對應(yīng)的自動旋壓成型方法如下
啟動旋壓設(shè)備，裝置外部的機械手開始上金屬粉，然后，上托板12帶動凸模10向下空進，當(dāng)凸模部分的導(dǎo)套13與凹模14接觸后，液壓馬達3開始工作，通過小齒輪4與大齒輪22的傳動，力矩傳遞給旋轉(zhuǎn)主軸15，主軸15帶動凹模14快速旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)套13與凹模14的外壁接觸，同時第一深溝球軸承8開始旋轉(zhuǎn)。此時上托板12帶動凸模10緩慢前進。處在一定旋轉(zhuǎn)速度的凹模14使金屬粉末產(chǎn)生離心力，隨著凸模10的向下前進，金屬粉末逐漸的均勻分布在上下模的型腔內(nèi)。當(dāng)分布均勻以后，凸模10開始緩慢的壓制，液壓馬達3會在壓力不斷增大的情況下逐漸的降低轉(zhuǎn)速直至停止。壓制完畢后，保壓5-20s后上托板12開始回車復(fù)位。這時啟模氣缸1動作，向上頂起長桿24，頂起長桿24頂住啟模桿17的下端，啟模桿17向上頂出聚能罩，然后裝置外部的機械手將聚能罩將其取走，接著再進行下一次上金屬粉，完成下一個聚能罩的旋壓循環(huán)。
本發(fā)明的效果和益處是改進聚能罩的兩步法壓制工藝，將過去的純壓制成型聚能罩的工藝改為現(xiàn)在的邊旋轉(zhuǎn)、邊壓制的成型工藝；利用這種工藝方法得到的聚能罩組織呈片狀，這種組織的聚能罩質(zhì)量高，射孔深度提高20%。
簡化聚能罩壓制工藝。采用該設(shè)備后，將原來金屬粉末的均化工序與壓制工序，集中到 現(xiàn)在的邊旋轉(zhuǎn)、邊壓制成型為一道工序，簡化了生產(chǎn)工藝，可靠性高和自動化安全生產(chǎn)等大 大提高。
提高壓制生產(chǎn)效率。將煩瑣的兩道工藝簡化成一道工藝后，大大的提高了生產(chǎn)效率，壓 制生產(chǎn)效率提高3倍。


圖l是射孔彈聚能罩自動旋壓裝置主視圖。 圖2是射孔彈聚能罩自動旋壓裝置俯視圖。
圖中l(wèi)啟模氣缸；2啟模氣缸座；3液壓馬達；4小齒輪；5下托板；6主軸軸承座；7凸 模軸承端蓋；8第一深溝球軸承；9凸模軸承座；
IO凸模；ll凸模連接板；12上托板；13導(dǎo)套；14凹模；15主軸；
16主軸軸承端蓋；17啟模彈簧；18啟模桿；19第二深溝球軸承；20套筒；21角接觸軸承 ;22大齒輪；23圓螺母；24頂起長桿；25旋轉(zhuǎn)接頭；
26螺釘;27螺紋。
具體實施例方式
以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)本發(fā)明的實施例。
啟動設(shè)備以后；首先上料機械手上金屬粉；上托板12帶動凸模10以30-60mm/min速度向 下空進；當(dāng)凸模部分的導(dǎo)套13與凹模14接觸以后；液壓馬達3開始工作；通過小齒輪4與大齒 輪22的傳動；力矩傳遞給旋轉(zhuǎn)主軸15;主軸15就帶動凹模14以500-600rpm速度旋轉(zhuǎn)；導(dǎo)套13 與凹模14的外壁接觸；同時深溝球軸承8開始旋轉(zhuǎn)；此時上托板12帶動凸模10以10-30mm/min 速度前進。處在500-600rpm旋轉(zhuǎn)速度的凹模14使金屬粉末產(chǎn)生離心力；隨著凸模10的向下前 進；金屬粉末逐漸的均勻分布在兩模具的型腔內(nèi)。當(dāng)分布均勻以后；凸模10開始以 10-20mm/min速度壓制；液壓馬達3會在壓力不斷增大的情況下逐漸的降低轉(zhuǎn)速直至停止。壓 制完畢后；保壓5-20秒后；上托板12開始回車復(fù)位。這時啟模氣缸l動作；向上頂起頂起長
桿24;頂起長桿24頂住啟模桿17的下端；啟模桿17向上頂出聚能罩；然后卸罩機械手將聚能
罩將其取走；接著再進行上金屬料完成下一個壓制循環(huán)。
為保證上下模的精確對中；誤差小于0.005mm; —方面調(diào)節(jié)凹凸模的位置；另一方面導(dǎo) 套13也起到了上下模的對中作用。
6啟模桿17的作用是方便壓制完畢以后的啟模動作；頂起長桿24與啟模桿17之間有一定的 距離；這是為了保證啟模桿17上部的軸肩與主軸15能夠接觸起到定位作用。為了防止金屬粉 末塞入啟模桿17與主軸15之間的孔隙；導(dǎo)致啟模桿無法復(fù)位；用啟模彈簧來提供一定的力； 保證啟模桿順利復(fù)位。為了防止主軸15旋轉(zhuǎn)時氣缸氣管發(fā)生纏繞；選擇旋轉(zhuǎn)接頭25。
在軸向壓制的同時；并伴有周向的旋轉(zhuǎn)的控制方法；旋壓裝置的液壓系統(tǒng)采用PQ閥進行 協(xié)調(diào)控制；對凸模10的下壓速度與凹模14的旋轉(zhuǎn)速度進行協(xié)調(diào)控制；凸模下壓速度范圍在 10-60mm/min;對應(yīng)的凹模旋轉(zhuǎn)速度值的范圍是0-600rpm;保證金屬粉末在受到壓力之前能 夠充滿凸模10與凹模14之間的型腔；并保證在壓制成型的過程中；金屬粉末受到的旋轉(zhuǎn)剪切 力與壓制力之間的協(xié)調(diào)配合；以獲得最佳組織的射孔彈聚能罩。
權(quán)利要求
1.一種射孔彈聚能罩自動旋壓裝置，由安裝在液壓機上的上模和下模兩部分組成；其特征是，上模部分由凸模軸承座[9]、凸模軸承端蓋[7]、第一深溝球軸承[8]、凸模[10]、凸模連接板[11]、上托板[12]、導(dǎo)套[13]和螺釘[26]組成；凸模軸承座[9]內(nèi)裝有第一深溝球軸承[8]，導(dǎo)套[13]裝入第一深溝球軸承[8]的內(nèi)圈；用螺釘[26]把凸模軸承端蓋[7]與凸模軸承座[9]連接在一起；凸模[10]從凸模軸承座[9]的上端裝入凸模軸承座[9]內(nèi)，凸模連接板[11]壓在凸模[10]的上端，用螺釘[26]把凸模連接板[11]、凸模[10]和凸模軸承座[9]連接在一起；凸模連接板[11]用螺釘[26]鏈接在上托板[12]上；下模部分由啟模氣缸[1]、啟模氣缸座[2]、液壓馬達[3]、小齒輪[4]、下托板[5]、主軸軸承座[6]、導(dǎo)套[13]、凹模[14]、主軸[15]、主軸軸承端蓋[16]、啟模彈簧[17]、啟模桿[18]、第二深溝球軸承[19]、套筒[20]、角接觸軸承[21]、大齒輪[22]、圓螺母[23]、頂起長桿[24]、旋轉(zhuǎn)接頭[25]、螺紋[27]和螺釘[26]組成；下托板[5]內(nèi)裝有主軸軸承座[6]，用螺釘[26]把主軸軸承座[6]與下托板[5]連接在一起；主軸軸承座[6]內(nèi)裝有角接觸軸承[21]，同時裝有套筒[20]和第二深溝球軸承[19]；主軸[15]裝入第二深溝球軸承[19]和角接觸軸承[21]的內(nèi)圈，主軸[15]的軸肩壓在第二深溝球軸承[19]的內(nèi)圈上端面；主軸軸承端蓋[16]用螺釘[26]鏈接在主軸軸承座[6]上，并壓緊第二深溝球軸承[19]的外圈端面；主軸[15]上端的導(dǎo)套[13]內(nèi)裝有啟模桿[17]，凹模[14]與主軸[15]通過螺釘[26]連接在一起；主軸[15]的上端大齒輪[22]裝在主軸[15]上，并用圓螺母[23]壓緊大齒輪[22]；液壓馬達[3]的輸出軸上安裝有小齒輪[4]，與大齒輪[22]嚙合；啟模氣缸[1]與啟模氣缸座[2]用螺釘[26]連接在一起，頂起長桿[24]與啟模氣缸[1]之間用螺紋[27]連接在一起，將頂起長桿[24]從主軸[15]的下端裝入主軸[15]內(nèi)，并把啟模氣缸座[2]與主軸[15]之間用螺紋[27]連接在一起；旋轉(zhuǎn)接頭[25]與啟模氣缸[1]的進氣管向連接。
2.權(quán)利要求l所述旋壓裝置對應(yīng)的成型方法，其特征是，啟動旋壓設(shè) 備，裝置外部的機械手開始上金屬粉，然后，上托板[12]帶動凸模[10]向下空進，當(dāng)凸模部 分的導(dǎo)套[13]與凹模[14]接觸后，液壓馬達[3]開始工作，通過小齒輪[4]與大齒輪[22]的傳動，力矩傳遞給旋轉(zhuǎn)主軸[15]，主軸[15]帶動凹模[14]快速旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)套[13]與凹模[14]的外 壁接觸，同時第一深溝球軸承[8]開始旋轉(zhuǎn)；此時上托板[12]帶動凸模[10]緩慢前進；處在 一定旋轉(zhuǎn)速度的凹模[14]使金屬粉末產(chǎn)生離心力，隨著凸模[10]的向下前進，金屬粉末逐漸 的均勻分布在上下模的型腔內(nèi)；當(dāng)分布均勻以后，凸模[10]開始緩慢的壓制，液壓馬達[3] 會在壓力不斷增大的情況下逐漸的降低轉(zhuǎn)速直至停止；壓制完畢后，保壓5-20s后上托板 [12]開始回車復(fù)位；這時啟模氣缸[l]動作，向上頂起長桿[24]，頂起長桿[24]頂住啟模桿 [17]的下端，啟模桿[17]向上頂出聚能罩，然后裝置外部的機械手將聚能罩將其取走，接著 再進行下一次上金屬粉，完成下一個聚能罩的旋壓循環(huán)。
全文摘要
一種射孔彈聚能罩自動旋壓裝置與成型方法，屬于油氣田用射孔彈開采的生產(chǎn)領(lǐng)域。該自動旋壓裝置由安裝在液壓機上的上模和下模兩部分組成，上模由凸模軸承座、凸模軸承端蓋、第一深溝球軸承、凸模、凸模連接板、上托板、導(dǎo)套和螺釘組成；下模由啟模氣缸、啟模氣缸座、液壓馬達、小齒輪、下托板、主軸軸承座、導(dǎo)套、凹模、主軸、主軸軸承端蓋、啟模彈簧、啟模桿、第二深溝球軸承、套筒、角接觸軸承、大齒輪、圓螺母、頂起長桿、旋轉(zhuǎn)接頭、螺紋和螺釘組成；成型時，邊旋轉(zhuǎn)邊壓制，壓制完畢后，保壓后回車復(fù)位，完成下一個聚能罩的旋壓循環(huán)。本發(fā)明改進聚能罩的兩步法壓制工藝，質(zhì)量高、工藝簡化、效率高、可靠性高和自動化安全生產(chǎn)等大大提高。
文檔編號B22F3/035GK101628335SQ20091030220
公開日2010年1月20日 申請日期2009年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月11日
發(fā)明者徐文驥, 王續(xù)躍, 王連吉 申請人:大連理工大學(xué)