一種新型實用的單柱式管端加厚液壓機

司宗青

（江蘇省徐州鍛壓機床廠集團有限公司，江蘇 徐州 221116）

一種新型實用的單柱式管端加厚液壓機

司宗青

（江蘇省徐州鍛壓機床廠集團有限公司，江蘇 徐州 221116）

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

管端加厚機；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或者摩擦焊接液壓機焊接等方式。其缺點是加厚生產線工藝復雜、振動大、能耗大、工件焊接造成焊接缺陷、加大工人勞動強度，而且不利于生產線的布置與自動化。

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，其待加工管料采用夾緊油缸和上、下壓模座固定在機架上，通過水平端的加厚油缸推進加厚滑塊和上、下壓模座中的成型模具將毛坯一次擠壓成型。該機具有以下特點：

（1）鐓粗后管端的幾何尺寸及表面質量符合要求，鐓粗部位和過渡區內外表面光滑，沒有因鐓粗工藝造成肉眼可見的發裂、裂紋、氣孔、凹坑、點坑、毛刺等缺陷。

（2）成型部位為擠壓成型，不破壞金屬組織，生產出的工件機械強度要求高，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）毛坯易于準備，采用圓管即可，且用料節省。產品合格率≥99%。

（5）生產工藝簡單，易于操作，生產效率高，人工勞動強度小，安全生產有保證。便于實現加厚機的自動化，且自動化動作工藝簡單，造價低。其以加厚機為主體配置的輔機自動化部分由上料臺架、升降裝置、工位步進運輸裝置、中頻感應加熱小車、機前升降裝置以及輥道緩沖定位臺架及出料臺架等組成。

（6）整機結構合理，制造結構簡單，便于推廣使用。

（7）電機、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優質標準件，元件運行穩定可靠，便于維護與保養。同時模具更換方便，通用性強，使用壽命長。

（8）壓緊導軌采用四柱式導向結構，導向精度高，四柱導向部分表面熱處理并經磨削加工，使表面耐磨，滑塊導套內安裝有耐磨支撐環，使滑塊運行穩定可靠。

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

（10）整機結構合理，外型美觀。人、機安全性高。

1 技術方案

單柱式加厚機可對要進行管端加厚的管件通過一次橫向運輸及加厚就能完成管件一端的管端加厚或一端的預加厚。該機組中加厚機具有獨立的液壓控制系統及電氣操作按鈕，液壓控制系統采用二通插裝閥集成系統，性能可靠、結構緊湊、外觀美觀。整個機組具有一個總的操作平臺，用來控制整個機組的動作。該機組設有調整、手動、全自動三種工藝動作，加厚機單獨具有半自動工藝動作，加厚機的工作壓力、工作行程均可在規定的范圍內調整，并可實現“定程”、“定壓”兩種工藝動作。

2 單柱式管端加厚機結構

如圖1所示為本實用新型加厚機結構示意圖。

該加厚機組由一臺加厚主機、上下模座、液壓系統、電氣系統形成一條自動生產線（感應爐、輔機及其控制裝置）。將需要進行加厚的管子通過橫向運輸及加熱就可完成鋼管一端的管端加厚。

（1）主機。加厚機機架采用單柱整體（“C”型）結構，機架具有良好的強度、剛度和精度保持性。壓緊油缸8安裝在主機機身7上部，機身7上裝有充液系統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機身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，管體不會后退，達到管端加厚作用。夾緊所用的壓緊油缸8，安裝在主機機身7上部，活塞桿頭部與上模座9相連，將動作傳到上模座9中的夾緊模區和加厚模區，壓緊油缸8在油泵電機組1和動力站2的驅動下由活塞桿帶動上模座9作上、下運動，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。在主機機身7后部安裝有平行于下模座10中心的加厚油缸14，在油泵電機組1和動力2站的驅動下由加厚油缸14的活塞桿帶動固定在加厚滑塊15上的沖頭連接件16沿加厚導軌12作往復運動，對加熱后的管端進行加厚。

（4）液壓控制系統。由油泵電機組1和動力站2等組成，為主機提供動力并實現對主機的控制。

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

圖1 新型單柱式管端加厚機結構示意圖

（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，當上模座9快速下行和加厚滑塊15快速頂出時，分別由于壓緊油缸8和加厚油缸14上腔內形成負壓將充液閥吸開，充液系統4內大量油液充入壓緊油缸8和加厚油缸14內；當兩油缸停止運動時，兩充液閥分別在彈簧力的作用下關閉，當兩滑塊回程時用于兩油缸的排油。

（7）控制系統綜述。控制部分的核心功能由“PLC”可編程序控制器來承擔。輸出口采用隔離繼電器驅動負載，保護PLC不易被損壞。控制系統對主機、冷卻與潤滑系統、液壓站進行控制，提高了系統的可靠性。

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

3 應用實例

該設備在開發研制成功后，經不斷完善、優化，已成功交付用戶使用。用戶反饋設備的經濟型、穩定性以及效率等均達到設計要求。

該設備的突出特點是：①主機采用單柱式結構，結構簡單，技術成熟；②設計有特殊管端加厚模具配套和設計有配套的步進料架；③壓緊滑塊速度快；鐓粗加壓速度快；④設備自動化程度高，步進料架簡單、高效；⑤整機上、下模座空間大，便于更換模具。下面為某公司應用的8MN設備主要技術指標（表1）及設備外形圖（圖2）、零件圖（圖3）。

該設備已獲實用新型專利。專利名稱“單柱式管端加厚機”，專利號ZL 2015 2 0037695.0。

圖2 設備外觀圖

圖3 管端加厚零件圖

[1]俞新陸.液壓機的設計與應用[M].北京：機械工業出版社，2007.

[2]王慶國，蘇東海.二通插裝閥控制技術[M].北京：機械工業出版社，2001.

[3]劉俞銘.液壓機械使用手冊[M].北京：華北通用機械出版社，2005.

[4]中國機械工程學會塑性工程學會.鍛壓手冊[M].北京：機械工業出版社，2007.

[5]魏 軍.金屬擠壓機[M].北京：化學工業出版社，2005.

[6]王益群，高殿榮.液壓工程師技術手冊[M].北京：化學工業出版社，2009.

[7]溫景林.金屬擠壓與拉拔工藝學[M].沈陽：東北大學出版社，1996.

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備、管類件鍛造及矯直設備等研發。E-mail：sizongqing2003@163.com