一種新型實用的四柱式管端加厚液壓機

司宗青

(徐州鍛壓機床廠有限公司，江蘇 徐州 221116)

一種新型實用的四柱式管端加厚液壓機

司宗青

(徐州鍛壓機床廠有限公司，江蘇 徐州 221116)

介紹了一種新型實用的四柱式管端加厚液壓機組。本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。

液壓機；管端加厚；四柱式；鉆桿；油管

目前，鋼管管端加厚一般采用平鍛液壓機和摩擦焊接液壓機焊接等方式。其缺點為加厚生產線工藝復雜、振動大、能耗大、工件焊接造成的焊接缺陷加大了工人的勞動強度，而且不利于生產線的布置與自動化。

為解決上述問題，研制為鉆桿、油管及類似零件的端部加厚毛坯一次成形擠壓液壓機，待加工管料采用兩件夾緊油缸和上下壓模座固定在機架上，通過水平一段的加厚滑塊推進油缸和上下壓模座中的成形模具將毛坯一次擠壓成形。

該成形方式在鐓粗后管端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；其成形部位為擠壓成形，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；毛坯為加熱后一次擠壓成形，保證滿足零件的圖紙尺寸精度和同心度要求。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；毛坯使用圓管即可，材料節省，產品合格率≥99％；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。便于實現加厚機中有節拍地進行加厚的自動化。該機所選用電機、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；壓緊導軌采用四柱式導向，其導向部分表面耐磨，且壓緊滑塊運行穩定可靠；整機結構合理，外型美觀，人、機安全性能高，制造成本較低，便于推廣使用。

1 技術方案

四柱式管端加厚液壓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。機組具有一個總操作平臺，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 結構概述

如圖1所示為本新型四柱式管端加厚液壓機結構示意圖。

該加厚機組配有一臺加厚主機、上下模座、液壓系統、電氣系統形成一條自動生產線(該線還包括感應爐、輔機及其控制裝置)。將需要進行加厚的管子通過多次橫向運輸及加熱就能完成鋼管一端的管端加厚。

2.1 主要結構組成

(1)主機。加厚機機架采用三梁四柱式結構,由上梁7、壓緊滑塊10、工作臺13、導向立柱15、鎖緊螺母6、調節螺母8等部分組成，上梁7、工作臺13通過導向立柱15和緊固螺母6、調整螺母8結合成一個固定機架，機架精度靠調節螺母6調整，具有良好的強度、剛度和精度保持性。上梁7內有兩件壓緊油缸9，上面裝有充液系統4以及四周采用安全護欄3，外形美觀。

(2)夾緊裝置。上模座11固定于壓緊滑塊10，下模座12通過定位鍵和螺栓固定于工作臺13。對于要加厚的管端由上模座11、下模座12夾緊模合攏夾緊，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。夾緊所用的兩件壓緊油缸9，安裝在上梁7上部，活塞桿頭部通過壓緊滑塊10與上模座11相連，將動作傳到上模座11中的夾緊模區和加厚模區，壓緊油缸9在油泵電機組1和動力2站的驅動下由活塞桿帶著上模座11，作上、下運動，按工藝要求對工件27夾緊或松開。

(3)水平頂鍛(加厚)裝置。管端在上模座11和下模座12的模內被加厚油缸18頂鍛的過程就是加厚，因此水平缸又叫加厚油缸。在工作臺13后部安裝有平行于下模座12中心的加厚油缸18，在油泵電機組1和動力2站的驅動下由加厚油缸18的活塞桿帶著固定在加厚滑塊20上的沖頭連接件19沿著加厚導軌16作往復運動，對加熱后的工件27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，對主機提供動力并實現對主機的控制。

(5)管路系統14。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，并采用抗震管夾，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。

(6)壓緊充液閥5和加厚充液閥17。主要作用是供油缸吸、排油，當壓緊滑塊10快速下行和加厚滑塊19快速頂出時，由于壓緊油缸9和加厚油缸18上腔內形成負壓分別將充液閥5、17吸開，充液系統4內大量油液充入壓緊油缸9和加厚油缸18內；當兩滑塊停止運動時，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。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。

圖1 新型管端加厚液壓機結構示意圖

2.2 主機工藝流程

①將高溫加熱后的工件27放置在主機下模座12中的下模具內，工件27一端放置在加厚成形模22中；②主機的壓緊油缸9通過壓緊滑塊10帶動上模座11下行由快轉慢至工件27夾緊；③加厚油缸18通過加厚滑塊19、沖頭連接件20推動沖頭21前進擠壓管端，使管端按加厚工藝要求成形；④加厚油缸18由慢轉快帶動沖頭21退回，同時冷卻水冷卻沖頭；⑤主機的壓緊油缸9帶動上模座11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

如圖2所示為該生產線安裝調試現場圖。

該設備在不斷優化、完善的基礎上，已成功交付用戶使用。用戶反饋設備在經濟型、穩定性以及高效率等方面均達到設計要求。該設備的突出特點主要有：

(1)主機采用四柱式結構，結構簡單，技術成熟。

圖2 生產線現場安裝圖

(2)設計有配套的特殊管端加厚模具和配套的步進料架。

(3)該設備的壓緊滑塊速度快，鐓粗加壓速度快。

(4)該設備的自動化程度高，步進料架簡單、高效。

(5)該設備造價低。

如表1所示為某公司應用的5MN管端加厚液壓機設備的技術指標。

如圖3所示為設備生產的管端加厚管件產品實物圖。

圖3 管端加厚產品圖

表1 主要技術指標

本產品已獲得實用新型專利：四柱式管端加厚機，專利號：ZL 2015 2 0032761.5。

[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.

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[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.

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[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.

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[8] 張 威.二通比例流量插裝閥的動態特性仿真[J].液壓氣動與密封，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，工程師，從事異形軸類件鐓鍛、管類件鍛造及矯直設備研發。E-mail：sizongqing2003@163.com