一种新型实用的四柱式管端加厚液压机

司宗青

(徐州锻压机床厂有限公司，江苏 徐州 221116)

一种新型实用的四柱式管端加厚液压机

司宗青

(徐州锻压机床厂有限公司，江苏 徐州 221116)

介绍了一种新型实用的四柱式管端加厚液压机组。本机组主要适用于油管和钻杆管端加厚(内加厚、外加厚及内外加厚)工艺及套管管端的定径工艺。

液压机；管端加厚；四柱式；钻杆；油管

目前，钢管管端加厚一般采用平锻液压机和摩擦焊接液压机焊接等方式。其缺点为加厚生产线工艺复杂、振动大、能耗大、工件焊接造成的焊接缺陷加大了工人的劳动强度，而且不利于生产线的布置与自动化。

为解决上述问题，研制为钻杆、油管及类似零件的端部加厚毛坯一次成形挤压液压机，待加工管料采用两件夹紧油缸和上下压模座固定在机架上，通过水平一段的加厚滑块推进油缸和上下压模座中的成形模具将毛坯一次挤压成形。

该成形方式在镦粗后管端几何尺寸及表面质量符合要求，镦粗部位和过渡区内外表面光滑，没有因镦粗工艺造成肉眼可见的发裂、裂纹、气孔、凹坑、点坑、毛刺等缺陷；其成形部位为挤压成形，不破坏金属组织，生产出的工件机械强度要求高，使用寿命长；毛坯为加热后一次挤压成形，保证满足零件的图纸尺寸精度和同心度要求。能耗低，噪声小。镦粗部位与管体保持良好的同轴度，新增弯曲度≤0.5mm/m；毛坯使用圆管即可，材料节省，产品合格率≥99％；生产工艺简单，易于操作，生产效率高，人工劳动强度小，安全生产有保证。便于实现加厚机中有节拍地进行加厚的自动化。该机所选用电机、油泵、插装阀、密封圈、管接头、充液阀以及电器元件均采用国内优质标准件，元件运行稳定可靠，便于维护与保养。同时模具更换方便，通用性强，使用寿命长；压紧导轨采用四柱式导向，其导向部分表面耐磨，且压紧滑块运行稳定可靠；整机结构合理，外型美观，人、机安全性能高，制造成本较低，便于推广使用。

1 技术方案

四柱式管端加厚液压机可对要进行管端加厚的管件通过一次横向运输及加厚就能完成管件一端的管端加厚或一端的预加厚。该机组中加厚机具有独立的液压控制系统及电气操作按钮，液压控制系统采用二通插装阀集成系统，性能可靠、结构紧凑、外观美观。机组具有一个总操作平台，用来控制整个机组的动作。该机组设有调整、手动、全自动三种工艺动作，加厚机单独具有半自动工艺动作，加厚机的工作压力、工作行程均可在规定的范围内调整，并可实现“定程”、“定压”两种工艺动作。

2 结构概述

如图1所示为本新型四柱式管端加厚液压机结构示意图。

该加厚机组配有一台加厚主机、上下模座、液压系统、电气系统形成一条自动生产线(该线还包括感应炉、辅机及其控制装置)。将需要进行加厚的管子通过多次横向运输及加热就能完成钢管一端的管端加厚。

2.1 主要结构组成

(1)主机。加厚机机架采用三梁四柱式结构,由上梁7、压紧滑块10、工作台13、导向立柱15、锁紧螺母6、调节螺母8等部分组成，上梁7、工作台13通过导向立柱15和紧固螺母6、调整螺母8结合成一个固定机架，机架精度靠调节螺母6调整，具有良好的强度、刚度和精度保持性。上梁7内有两件压紧油缸9，上面装有充液系统4以及四周采用安全护栏3，外形美观。

(2)夹紧装置。上模座11固定于压紧滑块10，下模座12通过定位键和螺栓固定于工作台13。对于要加厚的管端由上模座11、下模座12夹紧模合拢夹紧，在对管端施加水平顶锻(加厚)压力时，管体不会后退，达到管端加厚作用。夹紧所用的两件压紧油缸9，安装在上梁7上部，活塞杆头部通过压紧滑块10与上模座11相连，将动作传到上模座11中的夹紧模区和加厚模区，压紧油缸9在油泵电机组1和动力2站的驱动下由活塞杆带着上模座11，作上、下运动，按工艺要求对工件27夹紧或松开。

(3)水平顶锻(加厚)装置。管端在上模座11和下模座12的模内被加厚油缸18顶锻的过程就是加厚，因此水平缸又叫加厚油缸。在工作台13后部安装有平行于下模座12中心的加厚油缸18，在油泵电机组1和动力2站的驱动下由加厚油缸18的活塞杆带着固定在加厚滑块20上的冲头连接件19沿着加厚导轨16作往复运动，对加热后的工件27管端进行加厚。

(4)液压控制系统。由油泵电机组1和动力站2等组成，对主机提供动力并实现对主机的控制。

(5)管路系统14。为法兰式连接，减少渗漏，管路及油箱内部均进行良好的除锈保洁处理。管路布置整齐，并采用抗震管夹，管路安装前应进行酸洗钝化处理并进行清理，保证油路干净无污染。

(6)压紧充液阀5和加厚充液阀17。主要作用是供油缸吸、排油，当压紧滑块10快速下行和加厚滑块19快速顶出时，由于压紧油缸9和加厚油缸18上腔内形成负压分别将充液阀5、17吸开，充液系统4内大量油液充入压紧油缸9和加厚油缸18内；当两滑块停止运动时，两充液阀分别在弹簧力的作用下关闭，当两滑块回程时用于两油缸的排油。

(7)控制系统。控制部分的核心功能由PLC可编程序控制器来承担。输出口采用隔离继电器驱动负载，保护PLC不易被损坏。控制系统对主机、冷却与润滑系统、液压站进行控制，提高了系统的可靠性。

图1 新型管端加厚液压机结构示意图

2.2 主机工艺流程

①将高温加热后的工件27放置在主机下模座12中的下模具内，工件27一端放置在加厚成形模22中；②主机的压紧油缸9通过压紧滑块10带动上模座11下行由快转慢至工件27夹紧；③加厚油缸18通过加厚滑块19、冲头连接件20推动冲头21前进挤压管端，使管端按加厚工艺要求成形；④加厚油缸18由慢转快带动冲头21退回，同时冷却水冷却冲头；⑤主机的压紧油缸9带动上模座11快速返回。管子移开加厚机的同时对上、下模具进行吹气清理、喷水冷却。

3 应用实例

如图2所示为该生产线安装调试现场图。

该设备在不断优化、完善的基础上，已成功交付用户使用。用户反馈设备在经济型、稳定性以及高效率等方面均达到设计要求。该设备的突出特点主要有：

(1)主机采用四柱式结构，结构简单，技术成熟。

图2 生产线现场安装图

(2)设计有配套的特殊管端加厚模具和配套的步进料架。

(3)该设备的压紧滑块速度快，镦粗加压速度快。

(4)该设备的自动化程度高，步进料架简单、高效。

(5)该设备造价低。

如表1所示为某公司应用的5MN管端加厚液压机设备的技术指标。

如图3所示为设备生产的管端加厚管件产品实物图。

图3 管端加厚产品图

表1 主要技术指标

本产品已获得实用新型专利：四柱式管端加厚机，专利号：ZL 2015 2 0032761.5。

[1] 俞新陆.液压机的设计与应用[M].北京：机械工业出版社，2007.

[2] 王庆国，苏东海.二通插装阀控制技术[M].北京：机械工业出版社，2001.

[3] 刘俞铭.液压机械使用手册[M].北京：华北通用机械出版社，2005.

[4] 中国机械工程学会塑性工程学会.锻压手册[M].北京：机械工业出版社，2007.

[5] 魏 军.金属挤压机[M].北京：化学工业出版社，2005

[6] 王益群，高殿荣.液压工程师技术手册[M].北京：化学工业出版社，2009.

[7] 温景林.金属挤压与拉拔工艺学[M].沈阳：东北大学出版社，1996.

[8] 张 威.二通比例流量插装阀的动态特性仿真[J].液压气动与密封，2016，(1).

A new practical four-column pipe end upsetting hydraulic press

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

A new practical four-column pipe end upsetting hydraulic press unit has been introduced in the text.This machine unit is mainly suitable for the upsetting process of oil pipe&drilling pipe end(including inside upsetting,outside upsetting,and inside&outside upsetting)and sizing process for sleeve pipe end.

Hydraulic press;Pipe end upsetting;Four-column type;Drilling rod;Oil pipe

TG315.4

B

10.16316/j.issn.1672-0121.2017.05.005

1672-0121(2017)05-0017-04

2017-04-16；

2017-05-22

司宗青(1981-)，男，工程师，从事异形轴类件镦锻、管类件锻造及矫直设备研发。E-mail：sizongqing2003@163.com