用于钻具扶正体的冲压成型设备及冲压成型方法技术

本发明专利技术公开了用于钻具扶正体的冲压成型设备及冲压成型方法，包括冲压头、用于驱动冲压头沿轨道上下移动的动力装置，还包括位于所述冲压头下方的工作台、能够在所述工作台上升降的横向导柱、能够在所述横向导柱上升降的弧形支撑板；所述横向导柱包括悬空端，所述弧形支撑板凹面向下，横向导柱的轴线与弧形支撑板的轴线共线；所述冲压头底面设置若干圆形冲压块。本发明专利技术提供用于钻具扶正体的冲压成型设备及冲压成型方法，以解决现有技术中螺旋翼型扶正体的扶正翼上安装小孔开槽效率低、难度大的问题，实现提高螺旋翼型扶正体生产加工效率的目的。目的。目的。

【技术实现步骤摘要】
用于钻具扶正体的冲压成型设备及冲压成型方法


[0001]本专利技术涉及冲压成型领域，具体涉及用于钻具扶正体的冲压成型设备及冲压成型方法。

技术介绍

[0002]钻具扶正体是石油天然气钻井过程中BHA（井下钻具组合）的重要组成部分，其不仅可用于保证钻具居中度，还在定向钻井作业中为井眼轨迹的导向发挥重要作用。常见的，如钻杆扶正器、螺杆马达扶正套等均属于钻具扶正器的范畴。
[0003]根据其上扶正翼和导流槽布置方式的不同，钻具扶正体可以分为直翼型和螺旋翼型。并且在针对硬质地层所使用的扶正体上，还需要在扶正翼外壁嵌设耐磨块以起到保径效果，常见的耐磨块如人造金刚石复合片等。对于螺旋翼型而言，其上的扶正翼和导流槽均沿轴向呈螺旋线分布，在生产制造上具有更大的难度。现有技术中，螺旋翼型钻具扶正器的制造方法主要有浇注成型方式和切削方式，其中切削方式对基体原料的浪费较大，因此浇注成型是更为经济的生产加工方式，不过无论是哪种方式均需要在扶正翼外壁开设大量用于放置耐磨块的安装小孔。
[0004]但是在螺旋翼型扶正体的浇注成型生产过程中，由于螺旋型扶正翼和导流槽的存在，本就具有较大的脱模难度，若再依靠模具实现前述安装小孔的成型，必然导致脱模更加困难，因此目前对于前述安装小孔的开设普遍采用后期磨削开槽的二次加工方式完成，导致耗时较长、效率低下。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供用于钻具扶正体的冲压成型设备及冲压成型方法，以解决现有技术中螺旋翼型扶正体的扶正翼上安装小孔开槽效率低、难度大的问题，实现提高螺旋翼型扶正体生产加工效率的目的。
[0006]本专利技术通过下述技术方案实现：用于钻具扶正体的冲压成型设备，包括冲压头、用于驱动冲压头沿轨道上下移动的动力装置，还包括位于所述冲压头下方的工作台、能够在所述工作台上升降的横向导柱、能够在所述横向导柱上升降的弧形支撑板；所述横向导柱包括悬空端，所述弧形支撑板凹面向下，横向导柱的轴线与弧形支撑板的轴线共线；所述冲压头底面设置若干圆形冲压块。
[0007]针对现有技术中螺旋翼型扶正体的扶正翼上安装小孔开槽效率低、难度大的问题，本案专利技术人在研究过程中认为，这种现象的主要原因之一在于本领域内磨削开槽的技术惯性所导致。对于扶正翼上的耐磨块而言，最常用的金刚石复合片厚度为毫米级，因此本申请采用冲压成孔方式对其进行改进，提出一种用于钻具扶正体的冲压成型设备。本设备的冲压头在底面设置若干圆形冲压块作为实际的冲压部件，与冲压头配套的轨道和动力装置等采用现有冲压技术即可，在此不做限定。横向导柱和弧形支撑板均用于插入被加工的扶正体内部，两者均高度可调，从而满足对不同尺寸扶正体的加工需求。其中，横向导柱包
括悬空端，用于使被加工的扶正体从该悬空端套入横向导柱与弧形支撑板共同的外部；而弧形支撑板凹面向下，使得其凸起的弧面能够与被加工扶正体的内壁配合。对于钻具扶正体而言，其内壁需要尽量平整以避免对钻井液管内通道的干扰或增大其自身的安装难度，本案专利技术人发现采用传统的冲压设备在扶正体的扶正翼上冲孔时，难以保证内壁平整。为此，本设备明确限定横向导柱的轴线与弧形支撑板的轴线共线，即是在横截面上来看，横向导柱与弧形支撑板两者同心，又由于弧形支撑板是相对于横向导柱上下升降，因此无论弧形支撑板如何升降，均能够保证两者同心或共轴，因此本设备在使用时，只需使得横向导柱与被加工扶正体的共轴分布，即可保证弧形支撑板能够与扶正体内壁顶部形成很好的贴合关系，从而在冲压时通过弧形支撑板对扶正体被冲压位置的内壁提供顶撑和限位，以此显著降低因冲压导致扶正体内壁平整度降低的风险。
[0008]此外，本设备一次工作可若干圆形冲压块同时工作，相较于现有技术采用后期磨削开槽的二次加工方式而言，在螺旋翼型扶正体的扶正翼开槽效率上具有明显提升。当然，本设备在具体工作时，除了工作台、横向导柱和弧形支撑板的支撑定位外，还可采用现有任意固定方式从外部对被加工的扶正体进行临时固定或夹持，这对于本领域技术任意而言是完全能够实现的。
[0009]进一步的，所述工作台的上表面设置凹面向上的弧形面板，弧形面板上安装第一升降装置，所述第一升降装置的顶端连接所述横向导柱，且第一升降装置连接在横向导柱远离悬空端所在方向的一端；还包括连接在横向导柱与弧形支撑板之间的若干第二升降装置。
[0010]弧形面板起承载功能，其凹面向上有利于与被加工的扶正体形状相匹配，从而使得扶正体放置在工作台上时更为稳定。此外，横向导柱的升降由第一升降装置驱动实现，第一升降装置连接在横向导柱远离悬空端所在方向的一端，以避免对被加工扶正体的套入过程造成干扰。弧形支撑板的升降由若干联动的第二升降装置驱动实现，由于弧形支撑板和横向导柱之间不会有物体穿过，因此第二升降装置的数量可根据需要设置多个。当第一升降装置启动时，横向导柱和弧形支撑板共同相对于工作台升降，当第二升降装置启动时，弧形支撑板相对于横向导柱升降。
[0011]进一步的，所述冲压头包括呈上下分布的驱动板、压板，所述压板底面嵌设若干圆形冲压块，所述驱动板用于驱动指定的圆形冲压块向下伸出。即使是对于螺旋翼型的扶正体而言，其扶正翼上耐磨块的布置方式也可能有多种，如阵列均布、或沿螺旋走向布置等。为了提高本申请的适用范围，本方案的冲压头包括位于最底部的压板、位于压板之上的驱动板，若干的圆形冲压块嵌设在压板底面，平时可收纳至压板内部，由驱动板对其逐一进行驱动，当需要何种形状的安装孔布置方式时，则由驱动板驱动指定布置方式的圆形冲压块向下伸出，以此显著提高本申请的通用性，以满足对不同耐磨块布置方式的扶正体的使用。
[0012]进一步的，所述压板上开设若干呈阵列分布的通孔，所述圆形冲压块滑动配合在所述通孔内。
[0013]所述通孔包括呈上下分布且相互连通的导向孔、容纳孔，所述容纳孔孔径大于导向孔孔径；所述圆形冲压块包括与所述导向孔滑动配合的限位部、与所述容纳孔滑动配合的冲压部；所述冲压部与容纳孔顶面孔壁之间连接第一弹性件。
[0014]本方案中，导向孔与容纳孔同轴连通，两者共同构成开设在压板上的通孔，其中容
纳孔孔径大于导向孔孔径，不仅可通过导向孔与限位部的配合以保证圆形冲压块只能够上下移动，还能够避免圆形冲压块进入导向孔内、对圆形冲压块起到顶部限位作用。圆形冲压块通过冲压部完成对扶正翼的冲压，冲压部与容纳孔顶面孔壁之间连接第一弹性件，其中容纳孔顶面孔壁即是容纳孔的孔底，由于容纳孔是底部开口，因此其孔底即是顶面孔壁。第一弹性件用于始终向冲压部提供向上运动的拉力，使得在无外力作用时，冲压部能够自动收纳至容纳孔内，当启动驱动板驱动对应的圆形冲压块时，对应的冲压部才能够从收纳孔内向外伸出。
[0015]进一步的，所述驱动板底面开设若干与所述圆形冲压块一一对应的盲孔，每个盲孔内均滑动配合一顶推件、还包括用于使所述顶推件收纳至盲孔内的第二弹性件、用于驱动所述顶推件向外运动的驱动机构。
[0016]由于盲孔与圆形冲压块一一对应，因此顶推件也与圆形冲压块一一对应，第二弹性件用于始终向顶推件提供向上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于钻具扶正体的冲压成型设备，包括冲压头、用于驱动冲压头沿轨道（2）上下移动的动力装置（1），其特征在于，还包括位于所述冲压头下方的工作台（3）、能够在所述工作台（3）上升降的横向导柱（4）、能够在所述横向导柱（4）上升降的弧形支撑板（5）；所述横向导柱（4）包括悬空端（401），所述弧形支撑板（5）凹面向下，横向导柱（4）的轴线与弧形支撑板（5）的轴线共线；所述冲压头底面设置若干圆形冲压块（6）。2.根据权利要求1所述的用于钻具扶正体的冲压成型设备，其特征在于，所述工作台（3）的上表面设置凹面向上的弧形面板（7），弧形面板（7）上安装第一升降装置（8），所述第一升降装置（8）的顶端连接所述横向导柱（4），且第一升降装置（8）连接在横向导柱（4）远离悬空端（401）所在方向的一端；还包括连接在横向导柱（4）与弧形支撑板（5）之间的若干第二升降装置（9）。3.根据权利要求1所述的用于钻具扶正体的冲压成型设备，其特征在于，所述冲压头包括呈上下分布的驱动板（10）、压板（11），所述压板（11）底面嵌设若干圆形冲压块（6），所述驱动板（10）用于驱动指定的圆形冲压块（6）向下伸出。4.根据权利要求3所述的用于钻具扶正体的冲压成型设备，其特征在于，所述压板（11）上开设若干呈阵列分布的通孔，所述圆形冲压块（6）滑动配合在所述通孔内。5.根据权利要求4所述的用于钻具扶正体的冲压成型设备，其特征在于，所述通孔包括呈上下分布且相互连通的导向孔（13）、容纳孔（14），所述容纳孔（14）孔径大于导向孔（13）孔径；所述圆形冲压块（6）包括与所述导向孔（13）滑动配合的限位部（601）、与所述容纳孔（14）滑动配合的冲压部（602）；所述冲压部（602）与容纳孔（14）顶面孔壁之间连接第一弹性件（21）。6.根据权利要求4所述的用于钻具扶正体的冲压成型设备，其特征在于，所述驱...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢文杰，胡坤，周枳旭，赵子亿，杨开发，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：