一种涨径式热成形工艺及其石油钻采扶正器成型用模具

摘要

本发明提出了一种涨径式热成形工艺及其石油钻采扶正器成型用模具，包括冲头、模具本体，所述模具本体从下至上依次设有第一小头定位腔、第二小头定位腔、胀径腔，所述冲头包括用于向下挤压坯料以使坯料胀径段在胀径腔内直径增大且坯料胀径段沿垂直方向向上增长的第一冲头、用于向下挤压以使坯料第二小头在第二小头定位腔内沿垂直方向向上增长的第二冲头，用以解决石油钻采扶正器成型后金属纤维组织被切断的技术问题。

权利要求

1.一种石油钻采扶正器成型用模具，包括冲头、模具本体，其特征在于，所述模具本体从下至上依次设有第一小头定位腔、第二小头定位腔、胀径腔，所述冲头包括用于向下挤压坯料以使坯料胀径段在胀径腔内直径增大且坯料胀径段沿垂直方向向上增长的第一冲头、用于向下挤压以使坯料第二小头在第二小头定位腔内沿垂直方向向上增长的第二冲头。

2.根据权利要求1所述的石油钻采扶正器成型用模具，其特征在于，所述第一冲头包括第一顶杆、第一端部，所述第二冲头包括第二顶杆、第二端部，所述第二端部长度大于第一端部。

3.根据权利要求2所述的石油钻采扶正器成型用模具，其特征在于，所述第一小头定位腔、第二小头定位腔、胀径腔相邻两者之间平滑过渡。

4.根据权利要求3所述的石油钻采扶正器成型用模具，其特征在于，所述模具本体包括设有第一小头定位腔、第二小头定位腔、胀径腔的压型下模，所述压型下模嵌设于模座，所述压型下模为圆台、棱台任意一种。

5.根据权利要求4所述的石油钻采扶正器成型用模具，其特征在于，所述压型下模与模座之间设有大套，所述模座上端设有压型上模，所述压型上模与压型下模之间卡口配合以防止两者相对水平运动，所述压型上模与大套可拆固定连接，所述压型上模套设有小压环，所述小压环与模座可拆固定连接，所述模具本体下端设有顶出孔，所述顶出孔内设有顶杆以在坯料成型后将坯料从模具本体内顶出。

6.根据权利要求5所述的石油钻采扶正器成型用模具，其特征在于，所述压型下模下端、大套下端平齐，所述压型下模下端、大套下端与模座之间设有调整垫。

7.一种涨径式热成形工艺，其特征在于，包括权利要求1‑6中任意一项所述的石油钻采扶正器成型用模具，包括以下步骤：（1）将坯料墩粗的同时进行浅冲孔，并使毛坯的第一小头形成；（2）将坯料转移至石油钻采扶正器成型用模具内，将第一冲头伸入浅冲孔内并向下对坯料进行第一次深冲孔以使坯料胀径段在胀径腔内直径增大且坯料胀径段沿垂直方向向上增长；（3）替换第一冲头为第二冲头并继续对坯料进行第二次深冲孔，以使坯料第二小头在第二小头定位腔内沿垂直方向向上增长。

说明书

一种涨径式热成形工艺及其石油钻采扶正器成型用模具

技术领域

[0001] 本发明涉及一种涨径式热成形工艺及其石油钻采扶正器成型用模具。

背景技术

[0002] 石油钻采扶正器毛坯现有的成型工艺为采用圆钢棒料经中频加热后利用油压机先镦粗然后进行压型，压型完成后进行成型和反挤，现有石油钻采扶正器的冲压由三套模
具完成：压型模具、成型模具及冲孔模具。

[0003] 首先，在产品整体成型时，为克服产品变径比大不易成型的弊端，增加小端内孔至大端内孔连接部位余量，呈锥形过渡，此时产品大端外圆小中间大，冲压难以保证，必须通
过后期机械加工达到产品要求的中间大两端小的特点。因为需要后期机械加工，故造成了
毛坯余量大，原材料利用率低，加工费用高，成本居高不下。

[0004] 进一步的，在毛坯在成型时，石油钻采扶正器毛坯上端及内孔都未能直接锻造成型，需经机加工将内孔及外圆加工出产品要求的成形，这将人为地切断金属纤维组织，致使
工件的内在质量和抗疲劳寿命有所降低。

发明内容

[0005] 本发明提出一种涨径式热成形工艺及其石油钻采扶正器成型用模具，以解决石油钻采扶正器成型后金属纤维组织被切断的技术问题。

[0006] 本发明的技术方案是这样实现的：一种石油钻采扶正器成型用模具，包括冲头、模具本体，所述模具本体从下至上依次设有第一小头定位腔、第二小头定位腔、胀径腔，所述
冲头包括用于向下挤压坯料以使坯料胀径段在胀径腔内直径增大且坯料胀径段沿垂直方
向向上增长的第一冲头、用于向下挤压以使坯料第二小头在第二小头定位腔内沿垂直方向
向上增长的第二冲头。

[0007] 进一步的，所述第一冲头包括第一顶杆、第一端部，所述第二冲头包括第二顶杆、第二端部，所述第二端部长度大于第一端部。

[0008] 进一步的，所述第一小头定位腔、第二小头定位腔、胀径腔相邻两者之间平滑过渡。

[0009] 进一步的，所述模具本体包括设有第一小头定位腔、第二小头定位腔、胀径腔的压型下模，所述压型下模嵌设于模座，所述压型下模为圆台、棱台任意一种。

[0010] 进一步的，所述压型下模与模座之间设有大套，所述模座上端设有压型上模，所述压型上模与压型下模之间卡口配合以防止两者相对水平运动，所述压型上模与大套可拆固
定连接，所述压型上模套设有小压环，所述小压环与模座可拆固定连接，所述模具本体下端
设有顶出孔，所述顶出孔内设有顶杆以在坯料成型后将坯料从模具本体内顶出。

[0011] 进一步的，所述压型下模下端、大套下端平齐，所述压型下模下端、大套下端与模座之间设有调整垫。

[0012] 一种涨径式热成形工艺，包括上述所述的石油钻采扶正器成型用模具，具体包括以下步骤：（1）将坯料墩粗的同时进行浅冲孔，并使毛坯的第一小头形成；（2）将坯料转移至
石油钻采扶正器成型用模具内，将第一冲头伸入浅冲孔内并向下对坯料进行第一次深冲孔
以使坯料胀径段在胀径腔内直径增大且坯料胀径段沿垂直方向向上增长；（3）替换第一冲
头为第二冲头并继续对坯料进行第二次深冲孔，以使坯料第二小头在第二小头定位腔内沿
垂直方向向上增长。

[0013] 采用了上述技术方案，本发明的有益效果为：

[0014] （1）实现了毛坯中间大两端小的热成形工艺。

[0015] （2）在现有设备基础条件下，解决了成型时毛坯上端自由成型，压型和成型衔接处无冲压缺陷的技术性难题。

[0016] （3）该工艺简单、能节约大量金属材料、并可获得沿轴向分布的全纤维金属流线，使产品在抗拉强度、屈服强度、冲击功等方面的机械性能有了质的突破。

附图说明

[0017] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本
发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可
以根据这些附图获得其他的附图。

[0018] 图1为本发明墩形模具的结构示意图；

[0019] 图2为本发明石油钻采扶正器成型用模具第一次深冲的结构示意图；

[0020] 图3为本发明石油钻采扶正器成型用模具第二次深冲的结构示意图；

[0021] 图4为本发明成型后坯料的结构示意图。

具体实施方式

[0022] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。

[0023] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了
便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、
以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、
“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0024] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可
以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是
两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本
发明中的具体含义。

[0025] 一种石油钻采扶正器成型用模具实施例1，如图1‑4所示，包括冲头、模具本体，模具本体从下至上依次设有第一小头定位腔1、第二小头定位腔2、胀径腔3，冲头包括用于向
下挤压坯料以使坯料胀径段在胀径腔内直径增大且坯料胀径段沿垂直方向向上增长的第
一冲头4、用于向下挤压以使坯料第二小头在第二小头定位腔内沿垂直方向向上增长的第
二冲头5。本发明的石油钻采扶正器成型用模具所成型的石油钻采扶正器为一体成型，不需
要经机械加工，故节约大量金属材料同时可获得沿轴向分布的全纤维金属流线，使产品在
抗拉强度、屈服强度、冲击功等方面的机械性能有了质的突破。

[0026] 一种石油钻采扶正器成型用模具实施例2，如图1‑4所示，包括冲头、模具本体，模具本体从下至上依次设有第一小头定位腔1、第二小头定位腔2、胀径腔3，冲头包括用于向
下挤压坯料以使坯料胀径段在胀径腔内直径增大且坯料胀径段沿垂直方向向上增长的第
一冲头4、用于向下挤压以使坯料第二小头在第二小头定位腔内沿垂直方向向上增长的第
二冲头5，第一冲头包括第一顶杆6、第一端部7，第二冲头包括第二顶杆8、第二端部9，第二
端部长度大于第一端部。

[0027] 一种石油钻采扶正器成型用模具实施例3，如图1‑4所示，包括冲头、模具本体，模具本体从下至上依次设有第一小头定位腔1、第二小头定位腔2、胀径腔3，冲头包括用于向
下挤压坯料以使坯料胀径段在胀径腔内直径增大且坯料胀径段沿垂直方向向上增长的第
一冲头4、用于向下挤压以使坯料第二小头在第二小头定位腔内沿垂直方向向上增长的第
二冲头5，第一冲头包括第一顶杆6、第一端部7，第二冲头包括第二顶杆8、第二端部9，第二
端部长度大于第一端部，第一小头定位腔1、第二小头定位腔2、胀径腔3相邻两者之间平滑
过渡。

[0028] 一种石油钻采扶正器成型用模具实施例4，如图1‑4所示，包括冲头、模具本体，模具本体从下至上依次设有用于定位第一小头103的第一小头定位腔1、第二小头定位腔2、胀
径腔3，冲头包括用于向下挤压坯料以使坯料100胀径段101在胀径腔内直径增大且坯料胀
径段沿垂直方向向上增长的第一冲头4、用于向下挤压以使坯料第二小头102在第二小头定
位腔内沿垂直方向向上增长的第二冲头5，第一冲头包括第一顶杆6、第一端部7，第二冲头
包括第二顶杆8、第二端部9，第二端部长度大于第一端部，第一小头定位腔1、第二小头定位
腔2、胀径腔3相邻两者之间平滑过渡，模具本体包括设有第一小头定位腔、第二小头定位
腔、胀径腔的压型下模10，压型下模嵌设于模座11，压型下模为圆台、棱台任意一种，压型下
模与模座之间设有大套12，模座上端设有压型上模13，压型上模与压型下模之间卡口配合
以防止两者相对水平运动，压型上模与大套可拆固定连接，压型上模套设有小压环14，小压
环与模座可拆固定连接，模具本体下端设有顶出孔15，顶出孔内设有顶杆16以在坯料成型
后将坯料从模具本体内顶出，压型下模下端、大套下端平齐，压型下模下端、大套下端与模
座之间设有调整垫17。

[0029] 一种涨径式热成形工艺，包括上述实施例1‑4所述的石油钻采扶正器成型用模具，包括以下步骤：（1）如图1所示，在墩形模具内使用浅冲头20将坯料墩粗的同时进行浅冲孔，
并使毛坯的第一小头形成，墩粗防止成型时变径比过大难以成型，浅冲孔为成型时提供引
冲，从而保证了精密成型时毛坯的余量和偏差；（2）如图2所示，将坯料转移至石油钻采扶正
器成型用模具内，将第一冲头伸入浅冲孔内并向下对坯料进行第一次深冲孔以使坯料胀径
段在胀径腔内直径增大且坯料胀径段沿垂直方向向上增长，毛坯上端在模腔内不参与变
形，毛坯中间开始沿径向和轴向变化；（3）如图3所示，替换第一冲头为第二冲头并继续对坯
料进行第二次深冲孔，以使坯料第二小头在第二小头定位腔内沿垂直方向向上增长。

[0030] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。