一種內脹式夾具的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及機械領域，尤其是機械熱套加工領域，具體為一種內脹式夾具。本實用新型能夠用作陶瓷缸套熱套工藝內脹式定芯夾具，其特別適用于高溫環(huán)境下脆性薄壁缸套類零件的熱套加工，具有較好的應用前景。
【背景技術】
[0002]在石油儲層較深、地質結構惡劣的鉆采環(huán)境以及海上石油、天然氣的開發(fā)過程中，通常需要采用地質勘探設備泥漿栗，而陶瓷缸套是泥漿栗的主要配件。陶瓷缸套作為一種易損件，其使用批量大，且壁薄、形位公差和表面粗糙度要求較高(陶瓷缸套表面粗糙度可達到0.2-0.4μπι)，同時其對材質和硬度也有較高要求。
[0003]經高溫燒結成型的陶瓷管坯，通常采用內孔定位夾緊的方式磨削外圓和端面。陶瓷缸套的熱套工藝設備如圖1所示。圖1中:31為加熱爐，32為陶瓷管，33為金屬外套，34為三爪卡盤脹具。
[0004]陶瓷缸套金屬外套預先在加熱爐中經充分加熱保溫且保留過盈量，保溫溫度約為300°C ο由于加熱爐中溫度較高，金屬外套在受熱膨脹作用下，內孔尺寸將發(fā)生外擴，此時，將加工好的陶瓷內管裝入膨脹開的金屬外套內孔中；當溫度逐漸下降時，金屬外套將會受冷收縮，裝入內孔中的陶瓷內管在金屬外套收縮過程中與金屬外套完成過盈配合，熱套加工工藝完成后，內外兩層套管將成為一個整體，隨后即可進行缸套內孔后續(xù)精加工工序。在熱套加工過程中，如何將陶瓷內管平穩(wěn)地放入金屬外套中是影響熱套工藝質量的關鍵。
[0005]目前，在進行陶瓷缸套熱套加工過程中，通常采用三爪卡盤脹具夾緊陶瓷內管，然后再將陶瓷內管放入加熱保溫的金屬外套中。由于陶瓷內管的壁厚較薄，以及陶瓷材料的高溫脆性，采用三爪卡盤裝夾時，陶瓷內管在夾緊力的作用下，極易產生脆性裂紋或斷裂。另外，由于加熱爐的爐膛較深(大約1.2m)，爐內溫度較高(約為300°C)，這也使得熱套加工時夾持陶瓷管的三爪卡盤脹具的體積和重量都較大，操作非常不方便。
[0006]為此，迫切需要一種新的裝置，以解決上述問題。
【實用新型內容】
[0007]本實用新型的發(fā)明目的在于:針對在進行陶瓷缸套熱套加工過程中，通常采用三爪卡盤脹具夾緊陶瓷內管，由于陶瓷內管的壁厚較薄，以及陶瓷材料的高溫脆性，采用三爪卡盤裝夾時，陶瓷內管在夾緊力的作用下，極易產生脆性裂紋或斷裂，并且三爪卡盤的體積和重量都較大，操作不便的問題，提供一種內脹式夾具。本實用新型能夠用于夾持薄壁管件，并用作陶瓷缸套內脹式定芯夾具，特別適用于高溫環(huán)境下脆性薄壁缸套類零件的熱套加工。本實用新型能夠用于完成熱套工藝中陶瓷內管的夾持工作，具有較好的效果。
[0008]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術方案:
[0009]—種內脹式夾具，包括外套筒、能相對外套筒轉動的內套筒、轉動件、上壓板、下壓板、與外套筒相連的壓蓋板、導向連接件、墊圈、緊固件、彈性環(huán)；
[0010]所述外套筒與上壓板相連構成支撐體，所述內套筒外側管壁上設置有外螺紋，所述支撐體內設置有與內套筒外螺紋相配合的內螺紋，所述轉動件與內套筒相連且轉動件能帶動內套筒相對外套筒轉動；
[0011]所述導向連接件包括連接桿、設置在連接桿一端的限位件，所述連接桿穿過上壓板且連接桿與下壓板相連，所述連接桿能相對上壓板移動；
[0012]所述下壓板的底端設置有凹槽，所述墊圈設置在凹槽內且墊圈能相對下壓板轉動，所述墊圈通過緊固件與內套筒相連且內套筒能帶動下壓板沿內套筒的軸向移動；
[0013]所述彈性環(huán)位于上壓板與下壓板之間。
[0014]所述支撐體中的外套筒上設置有與內套筒外螺紋相配合的內螺紋且轉動件能帶動內套筒相對外套筒轉動。
[0015]還包括鎖緊螺釘，所述壓蓋板通過鎖緊螺釘與外套筒相連。
[0016]所述導向連接件為螺釘。螺釘包括螺桿和螺帽，其中，螺桿對應連接桿，螺帽對應限位件，螺釘穿過上壓板且與下壓板相連，從而使得上壓板能在下壓板于螺帽之間移動。
[0017]所述緊固件為螺釘。
[0018]所述下壓板、上壓板分別呈環(huán)形。
[0019]所述下壓板、上壓板分別為圓環(huán)形。
[0020]所述下壓板沿其軸向的剖面呈凹形或LJ型，所述上壓板包括水平板體、與水平板體相垂直的豎直板體，所述水平板體與豎直板體的連接處形成擠壓彈性環(huán)的傾斜面。
[0021 ]所述水平板體與豎直板體采用一體成型。
[0022]還包括用于擠壓彈性環(huán)的彈性擠壓件，所述上壓板、下壓板沿其軸向的剖面分別呈凹形或U型，且上壓板、下壓板相向設置，所述彈性環(huán)為一組，所述彈性擠壓件位于彈性環(huán)之間。
[0023]針對前述問題，本實用新型提供一種內脹式夾具，其能夠用作陶瓷缸套內脹式定芯夾具，其特別適用于高溫環(huán)境下脆性薄壁缸套類零件的熱套加工。
[0024]本實用新型中，外套筒與上壓板相連構成支撐體，壓蓋板與外套筒相連。裝夾內襯陶瓷管時，首先將本實用新型放入陶瓷管內孔中，調整好本實用新型深入陶瓷管的深度，通過鎖緊螺釘將壓蓋板固定在外套筒上，同時，本實用新型的深度位置也將固定。對于尺寸相同的陶瓷管，可直接將壓蓋板固定在外套筒上。固定外套筒，旋轉轉動件，內套筒在轉動件的旋轉帶動下相對外套筒轉動。本實用新型中，內套筒外側管壁上設置有外螺紋，支撐體內設置有與內套筒外螺紋相配合的內螺紋，通過內螺紋和外螺紋的相互配合，從而使得內套筒能沿豎直方向移動。
[0025]同時，導向連接件的連接桿穿過上壓板且連接桿與下壓板相連，連接桿能相對上壓板移動。通過該結構，能夠使得下壓板能夠相對上壓板移動。下壓板的底端設置有凹槽，墊圈設置在凹槽內且墊圈能相對下壓板轉動，墊圈通過緊固件與內套筒相連且內套筒能帶動下壓板沿內套筒的軸向移動。采用該結構，內套筒能帶動下壓板沿豎直方向運動，且內套筒旋轉時，下壓板不發(fā)生旋轉。下壓板上升時，上壓板、下壓板之間的彈性環(huán)壓縮外擴，實現(xiàn)對陶瓷管內孔的夾緊;下壓板下降時，上壓板、下壓板之間的彈性環(huán)收縮復位，實現(xiàn)對陶瓷管內孔的松開。
[0026]本實用新型中，彈性環(huán)可選用聚氨酯橡膠材料制成，尤其是中硬度聚氨酯橡膠材料，其具有強度好、高彈性、高耐磨性、耐老化、摩擦系數(shù)高(摩擦系數(shù)一般在0.5以上)等優(yōu)點。
[0027]本實用新型中，內套筒能帶動下壓板壓縮彈性環(huán)使彈性環(huán)沿徑向擴展。本實用新型利用螺旋傳動的推力擠壓位于上壓板、下壓板之間的彈性環(huán)，彈性環(huán)在壓力作用下向外擴張，緊緊貼在陶瓷管內孔壁上，實現(xiàn)對陶瓷管的裝夾固定。采用本實用新型夾緊陶瓷管內孔壁時，陶瓷管受力較為均勻，不會產生脆性裂紋等常規(guī)裝夾帶來的不利影響，能夠最大限度地保護陶瓷管，進而完成熱套工藝過程。
[0028]進一步，對于質量較大的陶瓷缸套內襯陶瓷管，為了增大陶瓷管與本實用新型之間的摩擦力，本實用新型還包括用于擠壓彈性環(huán)的彈性擠壓件，上壓板、下壓板分別呈凹形或U型，且上壓板、下壓板相向設置，彈性環(huán)為一組，彈性擠壓件位于彈性環(huán)之間。本實用新型采用該結構，形成雙彈性環(huán)內脹式夾持，進而有效提升摩擦力，滿足質量較大的陶瓷管的夾持需求。
[0029]在高溫環(huán)境下，由于加熱爐溫度較高，且加熱爐爐膛較深，一般的裝夾方法很難完成陶瓷管的熱套工藝過程。本實用新型采用高溫長桿內夾緊方式，通過螺旋機構實現(xiàn)徑向夾緊，有效地解決了前述工藝難題。采用三抓卡盤進行夾緊時，三抓卡盤的體積和重量較大，操作不便，且陶瓷內管極易產生裂紋和斷痕，而本實用新型具有體積小、重量輕、操作簡單的有點，其利用螺旋機構擠壓彈性環(huán)實現(xiàn)陶瓷管內孔的夾緊，夾緊時對薄壁陶瓷管的壓力較小，且采用彈性環(huán)柔性夾緊，夾持效果好，不會產生裂紋和斷裂現(xiàn)象。本實用新型中，彈性環(huán)可選用中硬度聚氨酯橡膠，摩擦系數(shù)高，從而實現(xiàn)對陶瓷管的有效