一種新型實(shí)用的單柱式管端加厚液壓機(jī)

司宗青

（江蘇省徐州鍛壓機(jī)床廠集團(tuán)有限公司，江蘇 徐州 221116）

一種新型實(shí)用的單柱式管端加厚液壓機(jī)

司宗青

（江蘇省徐州鍛壓機(jī)床廠集團(tuán)有限公司，江蘇 徐州 221116）

介紹了一種新型實(shí)用的單柱式管端加厚液壓機(jī)組，主要適用于油管和鉆桿管端加厚（內(nèi)加厚、外加厚及內(nèi)外加厚）工藝及套管管端的定徑工藝。

管端加厚機(jī)；鉆桿、油管；管端加厚

目前，鋼管管端加厚一般采用平鍛液壓機(jī)或者摩擦焊接液壓機(jī)焊接等方式。其缺點(diǎn)是加厚生產(chǎn)線工藝復(fù)雜、振動(dòng)大、能耗大、工件焊接造成焊接缺陷、加大工人勞動(dòng)強(qiáng)度，而且不利于生產(chǎn)線的布置與自動(dòng)化。

為解決上述問題，本文提出一種鉆桿、油管及類似零件的端部加厚毛坯一次成型擠壓液壓機(jī)，其待加工管料采用夾緊油缸和上、下壓模座固定在機(jī)架上，通過水平端的加厚油缸推進(jìn)加厚滑塊和上、下壓模座中的成型模具將毛坯一次擠壓成型。該機(jī)具有以下特點(diǎn)：

（1）鐓粗后管端的幾何尺寸及表面質(zhì)量符合要求，鐓粗部位和過渡區(qū)內(nèi)外表面光滑，沒有因鐓粗工藝造成肉眼可見的發(fā)裂、裂紋、氣孔、凹坑、點(diǎn)坑、毛刺等缺陷。

（2）成型部位為擠壓成型，不破壞金屬組織，生產(chǎn)出的工件機(jī)械強(qiáng)度要求高，使用壽命長。

（3）毛坯為加熱后一次擠壓成型，保證滿足零件的圖紙尺寸精度和同心度要求。且能耗低，噪聲小。鐓粗部位與管體保持良好的同軸度，新增彎曲度≤0.5mm/m。

（4）毛坯易于準(zhǔn)備，采用圓管即可，且用料節(jié)省。產(chǎn)品合格率≥99%。

（5）生產(chǎn)工藝簡單，易于操作，生產(chǎn)效率高，人工勞動(dòng)強(qiáng)度小，安全生產(chǎn)有保證。便于實(shí)現(xiàn)加厚機(jī)的自動(dòng)化，且自動(dòng)化動(dòng)作工藝簡單，造價(jià)低。其以加厚機(jī)為主體配置的輔機(jī)自動(dòng)化部分由上料臺(tái)架、升降裝置、工位步進(jìn)運(yùn)輸裝置、中頻感應(yīng)加熱小車、機(jī)前升降裝置以及輥道緩沖定位臺(tái)架及出料臺(tái)架等組成。

（6）整機(jī)結(jié)構(gòu)合理，制造結(jié)構(gòu)簡單，便于推廣使用。

（7）電機(jī)、油泵、插裝閥、密封圈、管接頭、充液閥以及電器元件均采用國內(nèi)優(yōu)質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)件，元件運(yùn)行穩(wěn)定可靠，便于維護(hù)與保養(yǎng)。同時(shí)模具更換方便，通用性強(qiáng)，使用壽命長。

（8）壓緊導(dǎo)軌采用四柱式導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，導(dǎo)向精度高，四柱導(dǎo)向部分表面熱處理并經(jīng)磨削加工，使表面耐磨，滑塊導(dǎo)套內(nèi)安裝有耐磨支撐環(huán)，使滑塊運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

（9）整機(jī)上、下模座空間大，便于更換模具。模具間通用性高，使用壽命長，造價(jià)低。

（10）整機(jī)結(jié)構(gòu)合理，外型美觀。人、機(jī)安全性高。

1 技術(shù)方案

單柱式加厚機(jī)可對要進(jìn)行管端加厚的管件通過一次橫向運(yùn)輸及加厚就能完成管件一端的管端加厚或一端的預(yù)加厚。該機(jī)組中加厚機(jī)具有獨(dú)立的液壓控制系統(tǒng)及電氣操作按鈕，液壓控制系統(tǒng)采用二通插裝閥集成系統(tǒng)，性能可靠、結(jié)構(gòu)緊湊、外觀美觀。整個(gè)機(jī)組具有一個(gè)總的操作平臺(tái)，用來控制整個(gè)機(jī)組的動(dòng)作。該機(jī)組設(shè)有調(diào)整、手動(dòng)、全自動(dòng)三種工藝動(dòng)作，加厚機(jī)單獨(dú)具有半自動(dòng)工藝動(dòng)作，加厚機(jī)的工作壓力、工作行程均可在規(guī)定的范圍內(nèi)調(diào)整，并可實(shí)現(xiàn)“定程”、“定壓”兩種工藝動(dòng)作。

2 單柱式管端加厚機(jī)結(jié)構(gòu)

如圖1所示為本實(shí)用新型加厚機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。

該加厚機(jī)組由一臺(tái)加厚主機(jī)、上下模座、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)形成一條自動(dòng)生產(chǎn)線（感應(yīng)爐、輔機(jī)及其控制裝置）。將需要進(jìn)行加厚的管子通過橫向運(yùn)輸及加熱就可完成鋼管一端的管端加厚。

（1）主機(jī)。加厚機(jī)機(jī)架采用單柱整體（“C”型）結(jié)構(gòu)，機(jī)架具有良好的強(qiáng)度、剛度和精度保持性。壓緊油缸8安裝在主機(jī)機(jī)身7上部，機(jī)身7上裝有充液系統(tǒng)4，四周采用安全圍欄3，外形美觀。

（2）夾緊裝置。上模座9固定于壓緊油缸8上，下模座10通過定位鍵和螺栓固定于主機(jī)機(jī)身7下部。對于要加厚的管端由上模座9、下模座10壓緊模合攏夾緊，在對管端施加水平頂鍛（加厚）壓力時(shí)，管體不會(huì)后退，達(dá)到管端加厚作用。夾緊所用的壓緊油缸8，安裝在主機(jī)機(jī)身7上部，活塞桿頭部與上模座9相連，將動(dòng)作傳到上模座9中的夾緊模區(qū)和加厚模區(qū)，壓緊油缸8在油泵電機(jī)組1和動(dòng)力站2的驅(qū)動(dòng)下由活塞桿帶動(dòng)上模座9作上、下運(yùn)動(dòng)，按工藝要求對管子夾緊或松開。

（3）水平頂鍛（加厚）裝置。管端在上模座9和下模座10的模內(nèi)被加厚油缸14頂鍛的過程就是加厚，因此水平缸又叫加厚油缸。在主機(jī)機(jī)身7后部安裝有平行于下模座10中心的加厚油缸14，在油泵電機(jī)組1和動(dòng)力2站的驅(qū)動(dòng)下由加厚油缸14的活塞桿帶動(dòng)固定在加厚滑塊15上的沖頭連接件16沿加厚導(dǎo)軌12作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，對加熱后的管端進(jìn)行加厚。

（4）液壓控制系統(tǒng)。由油泵電機(jī)組1和動(dòng)力站2等組成，為主機(jī)提供動(dòng)力并實(shí)現(xiàn)對主機(jī)的控制。

（5）管路系統(tǒng)。管路系統(tǒng)11為法蘭式連接，減少滲漏，管路及油箱內(nèi)部均進(jìn)行良好的除銹保潔處理。管路布置整齊，并采用抗振管夾，管路安裝前應(yīng)進(jìn)行酸洗鈍化處理并進(jìn)行清理，保證油路干凈無污染。

圖1 新型單柱式管端加厚機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

（6）壓緊充液閥5和加厚充液閥13。主要作用是供油缸吸排油，當(dāng)上模座9快速下行和加厚滑塊15快速頂出時(shí)，分別由于壓緊油缸8和加厚油缸14上腔內(nèi)形成負(fù)壓將充液閥吸開，充液系統(tǒng)4內(nèi)大量油液充入壓緊油缸8和加厚油缸14內(nèi)；當(dāng)兩油缸停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩充液閥分別在彈簧力的作用下關(guān)閉，當(dāng)兩滑塊回程時(shí)用于兩油缸的排油。

（7）控制系統(tǒng)綜述。控制部分的核心功能由“PLC”可編程序控制器來承擔(dān)。輸出口采用隔離繼電器驅(qū)動(dòng)負(fù)載，保護(hù)PLC不易被損壞?？刂葡到y(tǒng)對主機(jī)、冷卻與潤滑系統(tǒng)、液壓站進(jìn)行控制，提高了系統(tǒng)的可靠性。

（8）主機(jī)工藝流程。將高溫加熱后的工件21放置在主機(jī)下模座10中的下模具內(nèi)，工件21一端放置在加厚成型模18中→主機(jī)的壓緊油缸8帶動(dòng)上模座9下行由快轉(zhuǎn)慢至工件21夾緊→加厚油缸14通過加厚滑塊15、沖頭連接件16推動(dòng)沖頭17前進(jìn)擠壓管端，使管端按加厚工藝要求成型→加厚油缸14由慢轉(zhuǎn)快帶動(dòng)沖頭17退回，同時(shí)冷卻水冷卻沖頭→主機(jī)的壓緊油缸8帶動(dòng)上模座9快速返回（管子移開加厚機(jī)的同時(shí)對上、下模具進(jìn)行吹氣清理、噴水冷卻。）

3 應(yīng)用實(shí)例

該設(shè)備在開發(fā)研制成功后，經(jīng)不斷完善、優(yōu)化，已成功交付用戶使用。用戶反饋設(shè)備的經(jīng)濟(jì)型、穩(wěn)定性以及效率等均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

該設(shè)備的突出特點(diǎn)是：①主機(jī)采用單柱式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，技術(shù)成熟；②設(shè)計(jì)有特殊管端加厚模具配套和設(shè)計(jì)有配套的步進(jìn)料架；③壓緊滑塊速度快；鐓粗加壓速度快；④設(shè)備自動(dòng)化程度高，步進(jìn)料架簡單、高效；⑤整機(jī)上、下模座空間大，便于更換模具。下面為某公司應(yīng)用的8MN設(shè)備主要技術(shù)指標(biāo)（表1）及設(shè)備外形圖（圖2）、零件圖（圖3）。

該設(shè)備已獲實(shí)用新型專利。專利名稱“單柱式管端加厚機(jī)”，專利號ZL 2015 2 0037695.0。

圖2 設(shè)備外觀圖

圖3 管端加厚零件圖

[1]俞新陸.液壓機(jī)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

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A new type of practical single-column tube end thicken hydraulic press

SI Zongqing
（Jiangsu Provincial Xuzhou Metalforming Machine Tool Group Co.,Ltd.,Xuzhou 221116,Jiangsu China）

A new type of practical single-column tube end thicken hydraulic press unit has been introduced in the text.It is mainly for thickening process for oil tube and drill stem end (including inside thickening,outside thickening and inside&outside thickening),as well as sizing process for sleeve tube end.

Tube end thicken machine;Drill stem;Oil tube;Tube end thickening

TG315.4

B

10.16316/j.issn.1672-0121.2017.04.007

1672-0121（2017）04-0025-03

2017-04-16；

2017-05-28

司宗青（1981-），男，工程師，主要從事異形軸類件鐓鍛設(shè)備、管類件鍛造及矯直設(shè)備等研發(fā)。E-mail：sizongqing2003@163.com