一种新型石油钻杆接头生产线的制作方法

本发明涉及一种新型石油钻杆接头生产线，属于高温锻造技术领域。

背景技术：

石油钻井作业中，钻杆通过连接地面动力设备和井下钻头工作，是勘探石油时连接钻头传递动力的重要杠杆，而钻杆往往通过钻杆接头连接。钻杆接头是石油钻具重要组成部分，钻杆接头对材料、组织和机械性能要求非常严格，为了达到这些要求，钻杆接头必须采用锻造生产，常规生产的主要步骤为：下料—加温—镦粗—穿孔—正火。但是在实际加工过程中，毛坯下料结束后，操作者需要利用叉车装载棒料，将其运输至加热工序中频电炉处，再将棒料逐个堆放至平台上以备后续送入中频电炉中进行锻前加温至1000-1200℃，到温后的高温棒料由操作者通过卡钳放入模具中锻造，不仅操作者的工作量负荷较大，也无法保证操作者的人身安全；且镦粗工序和穿孔工序之间需要操作者将锻造完成后的毛坯搬运至穿孔专用工装，费时费力，降低了生产效率也不能保证生产工艺中的终锻要求。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种新型石油钻杆接头生产线，不仅降低操作者的劳动强度，保证操作者的人身安全，而且节约人力物力，也大幅提高锻造的生产效率。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种新型石油钻杆接头生产线，包括棒料下料机，所述棒料下料机与输送辊道对接，沿输送方向所述输送辊道后侧依次设有中频电炉、三工位锻压穿孔机构和冲孔连皮顶出机构，经所述棒料下料机锯成的棒料由所述输送辊道输送至中频电炉内进行高温加热，加热后的棒料由高温送料机构送至三工位锻压穿孔机构，所述三工位锻压穿孔机构对高温棒料进行镦粗、一次穿孔、再成型穿孔，形成坯料；所述坯料由送料机械手搬运至冲孔连皮顶出机构内，对所述坯料进行去皮冲孔，形成精料后将精料顶出而滚入余温正火箱输送轨道上进行余温正火。

所述高温送料机构包括车架，所述车架上铰接用于设置高温棒料的承接台，所述车架上设有滑移机构，所述滑移机构驱动车架能够往复移动，使得承接台能够在中频电炉与三工位锻压穿孔机构之间往复移动；所述承接台上方设于压料锁紧机构，当所述承接台承接中频电炉出来的高温棒料时，所述压料锁紧机构对承接台上的高温棒料进行压紧定位；当所述承接台移动至三工位锻压穿孔机构时，受翻转气缸驱动所述承接台能够绕着铰接点翻转设定角度，且所述压料锁紧机构松开高温棒料，使得高温棒料落入三工位锻压穿孔机构中。

所述滑移机构包括第一导轨，所述第一导轨设于车架下方，所述车架两侧分别设有与第一导轨相配合的第一滑轮组。

所述承接台包括承接底座，所述承接底座上固定承接架，所述承接底座上方设有若干平行设置的承接辊，所述承接辊两端分别设于承接架内。

所述压料锁紧机构包括压料锁紧板，所述压料锁紧板设于承接辊上方，所述承接架上设有压料气缸，所述压料气缸伸出杆穿设所述承接架，并与所述压料锁紧板固定连接，受所述压料气缸驱动，所述压料锁紧板能够靠近承接辊而压紧高温棒料或远离承接辊而松开高温棒料。

所述三工位锻压穿孔机构包括下模具和上模具单元，所述下模具固定于液压机机架内，所述上模具单元设于下模具上方，且所述上模具单元固定于液压机滑块；受液压机驱动所述滑块能够上下往复运动，带动所述上模具单元靠近或远离所述下模具。

所述上模具单元包括上模板，所述上模板底部设有第二导轨，所述第二导轨内设有相配合的第二滑板，所述第二滑板上均匀间隔依次设有镦粗模座和两穿孔模座，受推拉油缸驱动所述第二滑板，使得所述第二滑板沿着所述第二导轨往复运动，进而带动镦粗模座和两穿孔模座依次与下模具对准。

所述上模具上设有光栅尺，所述光栅尺用于控制推拉油缸的行程；所述第二滑板两侧对称开设锁紧孔，所述第二导轨两侧分别设有锁紧油缸，前一所述穿孔模座通过推拉油缸对准所述下模具中心，且所述锁紧油缸伸出杆对准所述锁紧孔，实现前一所述穿孔模座移动至设定工位。

所述第二导轨两侧设有限位支座和推拉油缸支座，所述限位支座与推拉油缸支座上分别设有压力传感器，所述压力传感器对第二滑板的位置进行检测，进而判断所述镦粗模座和后一穿孔模座移动是否进退到位；所述推拉油缸支座内设有水平布置的推拉油缸。

所述送料机械手包括底箱，所述底箱上设有竖向设置的转轴，所述转轴上设置主体框架，所述主体框架侧面设有升降机构，所述升降机构上设有水平布置的伸缩机构，所述伸缩机构上设有夹爪，所述升降机构带动夹爪上下往复运动，使得夹爪与坯料位于同一位置；所述伸缩机构带动夹爪向坯料靠近或远离；所述夹爪与夹取气缸对接，受所述夹取气缸驱动所述夹爪夹紧坯料或松开坯料；所述底箱内设有蜗轮蜗杆传动，受蜗轮蜗杆传动驱动所述转轴能够在底箱内旋转，带动主体框架和夹爪能够旋转，使得夹爪能够在三工位锻压穿孔机构和冲孔连皮顶出机构之间切换。

所述升降机构包括竖向设置的第三导轨，所述第三导轨内设有相配合的第三滑板，受升降气缸驱动所述第三滑板能够沿着第三导轨上下往复运动；所述伸缩机构包括水平布置的第四导轨，所述第四导轨内设有相配合的第四滑板，受伸缩气缸驱动所述第四滑板能够沿着第四导轨往复运动，使得夹爪能够靠近或远离坯料。

所述冲孔连皮顶出机构包括固定框架，所述固定框架内设有上下相对应的冲孔连皮上模具和冲孔连皮下模具，受压紧油缸驱动所述冲孔连皮上模具向冲孔连皮下模具靠近或远离，实现冲孔连皮下模具对冲孔连皮上模具内的坯料压紧或松开；所述固定框架内设有水平布置的穿孔机，所述穿孔机对向坯料，对坯料进行穿孔，形成精料；位于所述冲孔连皮上模具处的所述固定框架底部竖向开设通槽，所述通槽内设有顶板，且所述顶板贯通冲孔连皮下模具，受顶出气缸驱动使得所述顶板超出所述冲孔连皮下模具，使得所述顶板将冲孔连皮下模具内的精料顶出而滚入余温正火箱。

与现有技术相比，本发明的优点在于：一种新型石油钻杆接头生产线，三工位镦粗穿孔机构既能够在同一个模具工位上对高温棒料进行镦粗，又能够对镦粗后的高温棒料进行二次连续穿孔，既避免了单一模具冲头在穿孔时因高温损耗造成的变形弯曲，严重影响产品的穿孔尺寸精度，又避免了搬运人力装夹的劳动负荷，节约时间和占地面积，提高了整体锻压的作业效率和质量，余温正火通过终锻剩余的温度热量进行正火，节约了用电损耗。

中频电炉出来的高温棒料由高温送料机构自动将高温棒料送至三工位镦粗穿孔机构内进行镦粗穿孔，形成坯料；坯料通过送料机械手自动送入冲孔连皮顶出机构进行冲孔。本申请中实现自动上料、下料，无需通过操作工人工装夹搬运，降低了工人的劳动强度，提高了锻造工作效率。

附图说明

图1为本发明实施例一种新型石油钻杆接头生产线的示意图；

图2为本发明实施例一种新型石油钻杆接头生产线中高温送料机构的正视图；

图3为本发明实施例一种新型石油钻杆接头生产线中高温送料机构的三维图；

图4为本发明实施例一种新型石油钻杆接头生产线中三工位锻压穿孔机构的示意图；

图5为三工位锻压穿孔机构中上模具单元的正视图；

图6为三工位锻压穿孔机构中上模具单元的俯视图；

图7-图8为本发明实施例一种新型石油钻杆接头生产线中送料机械手的三维图；

图9为本发明实施例一种新型石油钻杆接头生产线中冲孔连皮顶出机构的正视图；

图10为本发明实施例一种新型石油钻杆接头生产线中冲孔连皮顶出机构的三维示意图；

图中1棒料下料机、2输送辊道、3中频电炉、4高温送料机构、4.1第一导轨、4.2第一滑轮组、4.3车架、4.4翻转气缸、4.5承接底座、4.6承接架、4.7压料锁紧板、4.8压料气缸、4.9承接棍、5三工位锻压穿孔机构、5.1液压机机架、5.2液压机滑块、5.3下模具、5.4上模具单元、5.4.1上模板、5.4.2限位支座、5.4.3推拉油缸支座、5.4.4镦粗模座、5.4.5一次穿孔模座、5.4.6二次穿孔模座、5.4.7推拉油缸5、.4.8第二导轨、5.4.9第二滑板、5.4.10锁紧油缸、6送料机械手、6.1底盖、6.2转轴、6.3主体框架、6.4升降油缸、6.5第三导轨、6.6第三滑板、6.7夹取气缸、6.8夹爪、6.9第四导轨、6.10伸缩气缸、6.11第四滑板、6.12蜗轮蜗杆传动、6.13底座、7冲孔连皮顶出机构、7.1固定框架、7.2穿孔机、7.3压紧油缸、7.4冲孔连皮上模具、7.5冲孔连皮下模具、7.6顶板、7.7顶出气缸。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1所示，本实施例中的一种新型石油钻杆接头生产线，包括棒料下料机1，棒料下料机1出口端与输送辊道2对接，沿输送方向在输送辊道2后侧依次设有中频电炉3、三工位锻压穿孔机构5和冲孔连皮顶出机构7，经棒料下料机1锯成的棒料由输送辊道2输送至中频电炉内进行高温加热，完成加热的棒料由高温送料机构4将高温棒料送至三工位锻压穿孔机构5，三工位锻压穿孔机构5对高温棒料依次进行镦粗、一次穿孔、再成型穿孔，形成坯料；坯料经送料机械手6由三工位锻压穿孔机构5搬运至冲孔连皮顶出机构7内，冲孔连皮顶出机构7对坯料进行冲切连皮，形成精料，并将完成的精料顶出，而滚入余温正火箱输送轨道上进行余温正火。

图2、3所示，高温送料机构4包括车架4.3，车架4.3上铰接承接台，车架4.3底部两侧分别设有第一滑轮组4.2，第一滑轮组4.2下方设有相配合的第一导轨4.1，第一滑轮组4.2能够沿着第一导轨4.1往复运动，带动车架4.3能够往复移动，使得承接台能够在中频电炉3和三工位锻压穿孔机构5之间往复移动，实现承接台靠近中频电炉3出口而承接热处理后的高温棒料并将高温棒料靠近三工位锻压穿孔机构5。承接台上方设于压料锁紧机构，压料锁紧机构对承接台上的高温棒料进行压紧定位，承接台往复移动时保证承接台上的高温棒料不动。当车架4.3靠近三工位锻压穿孔机构5时，受翻转气缸4.4驱动承接台能够绕着铰接点翻转，翻转到位后，压料锁紧机构松开高温棒料，使得承接台上的高温棒料送入三工位锻压穿孔机构5内，实现高温棒料自动上料至三工位锻压穿孔机构5内。

上述承接台包括承接底座4.5，承接底座4.5通过销轴与车架4.3铰接，且承接底座4.5上固定承接架4.6，承接底座4.5上方设有若干平行设置的承接辊4.9，且承接辊4.9两端分别设于承接架4.6内，承接辊4.9与中频电炉3出口端的辊道对接，使得中频电炉出来的棒料滚至承接辊4.9上。

上述压料锁紧机构包括压料锁紧板4.7，压料锁紧板4.7设于承接辊4.9上方，承接架4.6上设有竖向布置的压料气缸4.8，压料气缸4.8伸出杆穿设承接架4.6，并与压料锁紧板4.7对接，受压料气缸4.8驱动，压料锁紧板4.7能够靠近承接辊4.9而压紧高温棒料或远离承接辊4.9而松开高温棒料。

如图4所示，三工位锻压穿孔机构5包括下模具5.3和上模具单元5.4，下模具5.3固定于液压机机架5.1内，上模具单元5.4设于下模具5.3上方，且上模具单元5.4固定于液压机滑块5.2底部；受液压机驱动液压机滑块5.2能够上下往复运动，带动上模具单元5.4靠近下模具5.3或远离下模具5.3。

如图5、6所示，上述上模具单元5.4包括上模板5.4.1，上模板5.4.1底部设有横向布置的第二导轨5.4.8，第二导轨5.4.8内设有相配合的第二滑板5.4.9，第二滑板5.4.9上均匀间隔依次设有镦粗模座5.4.4、一次穿孔模座5.4.5和二次穿孔模座5.4.6，受推拉油缸5.4.7驱动第二滑板5.4.9，使得第二滑板5.4.9沿着第二导轨5.4.8往复运动，进而带动镦粗模座5.4.4、一次穿孔模座5.4.5和二次穿孔模座5.4.6依次与下模具5.3中心对准，使得高温棒料依次进行镦粗、一次穿孔和再成型穿孔。在同一工位，完成镦粗和穿孔作业，避免搬运，节约时间，提高了锻压穿孔的作业效率。

上模具单元设有光栅尺，光栅尺控制推拉油缸伸出量，使得第二滑板上一次穿孔模座位于下模具的正上方。第二滑板5.4.9两侧对称开设水平布置的锁紧孔，第二导轨5.4.8两侧设有锁紧油缸5.4.10，锁紧油缸5.4.10的伸出杆穿设对应侧的第二导轨5.4.8。当镦粗作业完成后，推拉油缸5.4.3驱动第二滑板5.4.9沿着第二导轨5.4.8移动，使得一次穿孔模座5.4.5对准下模具中心，且锁紧油缸5.4.10伸出杆对准且穿入锁紧孔并通过锁紧油缸后设光电感应开关检索锁紧行程位移到位情况，确保第一穿孔模座5.4.5到位。

第二导轨5.4.8两侧设有限位支座5.4.2和推拉油缸支座5.4.3，限位支座5.4.2对第二滑板5.4.9具有限位作用，推拉油缸支座5.4.3内设有水平布置的推拉油缸5.4.7。在限位支座5.4.2和推拉油缸支座5.4.3两侧分别设有压力传感器，分别用于检测镦粗模座5.4.4和二次穿孔模座5.4.6是否到设定工位。

如图7、8所示，送料机械手6包括主体框架6.3，主体框架6.3侧面设有竖向设置的第三导轨6.5，第三导轨6.5内设有相配合的第三滑板6.6，受升降气缸6.4驱动第三滑板6.6能够沿着第三导轨6.5上下往复运动；第三滑板6.6上设有水平布置的第四导轨6.11，第四导轨6.11内设有相配合的第四滑板6.6，第四滑板6.11上设有夹爪6.8，受伸缩气缸6.10驱动第四滑板6.11能够沿着第四导轨6.9往复运动，使得夹爪6.8能够靠近或远离坯料；第四滑板6.11上设有水平设置的夹取气缸6.7，夹取气缸6.7伸出杆与夹爪6.8对接，夹取气缸6.7驱动夹爪6.8能够夹紧坯料或松开坯料。主体框架6.3固定于竖向设置的转轴6.2上，转轴6.2一端设于底箱内，底箱内设有蜗轮蜗杆传动6.12，受蜗轮蜗杆传动6.12驱动转轴6.2旋转，带动主体框架6.3旋转，使得夹爪6.8能够旋转，夹爪6.8在对向三工位锻压穿孔机构5和冲孔连皮顶出机构7之间切换。

上述底箱包括底座6.1和底盖6.13，底盖6.13盖合于底座6.1上。

如图9、10所示，冲孔连皮顶出机构7包括固定框架7.1，固定框架7.1内设有上下对应的冲孔连皮上模具7.4和冲孔连皮下模具7.5，受压紧油缸7.3驱动，使得冲孔连皮上模具7.4能够向冲孔连皮下模具7.5靠近或远离，实现冲孔连皮下模具7.5对冲孔连皮上模具7.4内的坯料压紧或松开。固定框架7.1内设有水平布置的穿孔机7.2，穿孔机7.2的钻头对向坯料，穿孔机7.2的钻头对坯料进行去皮冲孔，形成精料。位于冲孔连皮下模具7.5处的固定框架7.1底部竖向开设通槽，通槽内设有顶板7.6，且顶板7.6贯通冲孔连皮下模具7.5，顶板7.6受顶出气缸7.7驱动使得顶板7.6超出冲孔连皮下模具7.5，进而顶出冲孔连皮下模具7.5内的精料。顶出的精料滚至余温正火箱内，余温正火箱对精料进行余温正火，进而完成钻杆接头的锻造。

将棒材放至棒料下料机，棒料下料机对棒材按要求进行锯切，锯切后的棒料经输送辊道输送至中频电炉内进行热处理，形成高温棒料；高温棒料由中频电炉出口处滚轮输送至高温送料机构的承接辊上，压料锁紧板受压料气缸驱动，使得压料锁紧板压紧高温棒料，推动车架，使得高温棒料由中频电炉端向三工位锻压穿孔机构移动，翻转气缸驱动承接台绕着铰接点转动，即承接台由水平状态翻转一定角度，使得承接辊上的高温棒料对向至三工位锻压穿孔机构的下模具，压料气缸驱动压料锁紧板松开高温棒料，使得高温棒料落入下模具内。三工位锻压穿孔机构中的推拉气缸驱动第二滑板沿着第二导轨移动，使得第二滑板端部触及推拉油缸支座，进而触发推拉油缸支座上的压力传感器，压力传感器检测到镦粗模座到位，液压机驱动液压机滑块向下运动，带动镦粗模座向下模具靠近，对高温棒料进行镦粗；完成镦粗作业后，液压机驱动液压机向上运动，带动镦粗模座远离下模具。通过光栅尺控制推拉油缸伸出量，推动第二滑板向限位支座端移动，使得一次穿孔模座设于下模具中心正上方，两锁紧油缸伸出杆伸出，使得两锁紧油缸伸出杆穿入对应侧锁紧孔内，当锁紧油缸的伸出端插入锁紧孔并伸出行程检索到位时，表明一次穿孔模座移动到位，此时，液压机控制液压机滑块向下运动，带动一次穿孔模座向下模具靠近，一次穿孔模座对镦粗后的高温棒料进行一次穿孔；完成一次穿孔后液压机控制液压机滑块向上运动，带动一次穿孔模座远离下模具。推拉油缸继续推动第二滑板向限位支座端移动，使得第二滑板另一端触及限位支座，进而触发限位支座上的压力传感器，压力传感器检测到二次镦粗模座到位，液压机驱动液压机滑块向下运动，带动二次穿孔模座向下模具靠近，对一次穿孔后的高温棒料进行再成型穿孔，形成坯料。送料机械手6内的蜗轮蜗杆传动驱动转轴旋转，带动夹爪对向三工位锻压穿孔机构，控制升降气缸、伸缩气缸，夹爪对向下模具内坯料，控制夹取气缸，夹爪夹紧坯料；此时，控制伸缩气缸、升降气缸和蜗轮蜗杆传动，使得夹爪夹紧坯料向冲孔连皮顶出机构的冲孔连皮下模具移动，控制夹取气缸，夹爪松开坯料，使得坯料横卧于冲孔连皮顶出机构的冲孔连皮下模具内，压紧油缸驱动冲孔连皮上模具向冲孔连皮下模具靠近，对坯料进行压紧，控制穿孔机工作，对坯料进行冲孔，形成精料；压紧油缸驱动冲孔连皮上模具远离冲孔连皮下模具，顶出气缸驱动顶杆向上运动，进而推动精料从冲孔连皮下模具内顶出并滚入余温正火箱输送轨道上进行余温正火，进而完成钻杆接头的锻造。

本申请中三工位镦粗穿孔机构既能够对高温棒料进行镦粗又能够对镦粗后的高温棒料进行多次穿孔，减少模具损耗，保证锻坯精度，避免搬运，节约时间和占地面积，提高了锻压作业效率。

中频电炉出来的高温棒料由高温送料机构自动将高温棒料送至三工位镦粗穿孔机构内进行镦粗穿孔，形成坯料；坯料通过送料机械手自动送入冲孔连皮顶出机构进行冲孔。本申请中实现自动上料、下料，无需通过操作工搬运，降低了工人的劳动强度，提高了锻造工作效率。

除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。