阅读说明：本技术 一种水下连接器卡爪的制造方法 (Manufacturing method of underwater connector clamping jaw ) 是由 杜可普 郭昂 徐凤琼 荣晓玲 韩翠萍 杨延娟 徐佳娣 于 2018-08-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及深海石油钻采设备制造技术领域,具体涉及一种用于水下连接器卡爪的制造方法。利用优选材料,整体多件毛坯墩粗冲孔成形,锻件热处理后整体进行加工,并设计制作相应工装进行制造检测。如图1、2水下连接器卡爪及筒型工件,分别设计制作锥度夹头工装、线切割设备用筒型工件分度切割工装、侧面斜度定位工装及综合检测样板。本发明整体多件锻造成形、数控设备加工、专用承载分度工装、专用斜铁垫支装夹、检测方便；实现了尺寸精度高、一致性好、工艺路线简便、加工余量小、制造效率高,适用于批量生产；经产品使用,卡爪实现100%配对。(The invention relates to the technical field of manufacturing of deep-sea oil drilling and production equipment, in particular to a manufacturing method for a jaw of an underwater connector. And (3) upsetting, punching and forming a plurality of integral blanks by utilizing the optimized materials, integrally processing the forged piece after heat treatment, and designing and manufacturing corresponding tools for manufacturing and detecting. Referring to fig. 1 and 2, a taper chuck tool, a cylindrical workpiece indexing cutting tool for linear cutting equipment, a side slope positioning tool and a comprehensive detection sample plate are respectively designed and manufactured for a jaw of an underwater connector and a cylindrical workpiece. The invention has the advantages of integral multi-piece forging forming, numerical control equipment processing, special bearing indexing tool, special wedge pad clamping and convenient detection; the method has the advantages of high dimensional accuracy, good consistency, simple and convenient process route, small machining allowance and high manufacturing efficiency, and is suitable for batch production; the jaws achieve 100% pairing through product use.)

一种水下连接器卡爪的制造方法

技术领域

本发明涉及深海石油钻采设备制造技术领域，具体涉及一种用于水下连接器卡爪的制造方法。

背景技术

水下连接器是适用于海洋深水油气田开发工程的配套部件，卡爪均匀的排布在上毂座四周，每套连接器配套多件卡爪, 在连接器上、下毂座进行连接时，水下机器人驱动安装工具上的液缸伸出，驱动安装工具上驱动环下移，带动卡爪收缩，从而使上、下毂座与密封环压紧，实现连接器的锁紧密封。由于深海水下产品外形尺寸限制，为保证水下连接器整体结构工作可靠，需防止在安装工具撤离后，卡爪在内部压力作用下自动张开,卡爪设计为多曲面组合结构，这些对水下连接器卡爪加工制造都带来了难度，常规制造方法为单件毛坯利用加工中心加工。

常规制造方法中存在以下问题：多曲面结构导致编程困难，影响卡爪合格率；加工过程各尺寸不容易控制，成套产品一致性较差；外形复杂，需反复装夹导致生产效率低，加工周期长；单件毛坯生产效率低，加工余量大，不适合批量生产。

为避免上述问题，本发明的目的在于提供一种水下连接器卡爪的制造方法，其制造方法是以整体多件毛坯墩粗冲孔成形，锻件热处理后整体进行加工，并设计制作相应工装进行制造检测，使卡爪满足设计使用要求。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：材料选用F22(105ksi)高级优质低合金Cr-Mo-V钢，性能验收标准Rm(σb)585-780MPa, ReL(σ0.2)≥415 MPa,A(δ4)≥18%, Z(ψ)≥45%；NACE MR0175认证限制其供应强度22HRC max。所述水下连接器卡爪需成组使用，配对长度误差0.05mm以内。关于所述水下连接器卡爪的制造工艺包括以下步骤：

1)下料：按多件（21件）重量备料、按要求锯切下料，并按要求加热。

2）制坯、冲孔：用自由锻锤镦粗、冲孔、扩孔制坯，测量控制始/终锻温度1220/800℃，锻造比4.3，滚圆、平整成形，最终得到尺寸精确控制的无缝圆环。所述无缝圆环作为多件卡爪毛坯。

3）热处理正火：所述无缝圆环在热处理设备旋风回火炉内正火处理，所述正火处理温度950℃，空冷。

4）粗车：所述无缝圆环在车床上粗车各部留余量6-8mm，倒角。

5）热处理调质：所述粗加工后无缝圆环在热处理设备台车式电阻炉内加热，930℃保温，采用油冷方式淬火处理；再用680±20℃的温度回火，然后空冷；热处理后对同炉试棒进行性能检验，保证热处理后材料性能Rm(σb)585-780MPa, ReL(σ0.2)≥415 MPa,A(δ4)≥18%, Z(ψ)≥45%。

6）精车：所述热处理后无缝圆环在数控车床上通过建立三维模型，自动编程软件根据坐标确定程序进行数控加工；对一端车削成活无法直接装夹的锥度外圆制作锥度夹头工装，通过装夹锥度夹头工装圆柱外圆进行剩余部分异形面的数控加工，形成连接器卡爪筒型工件；对多曲面结构工件普通测量工具无法测量问题，制作连接器卡爪筒型工件内、外形状综合检测样板，保证产品尺寸一致性。

7）线切割：所述连接器卡爪筒型工件结构复杂、重量尺寸大且底端平面尺寸小，线切割加工时，因放电需要，工件必须放置在线切割设备工作台上，同时在切割过程中，存在变形倾覆可能并最终影响卡爪加工质量，对以上问题制作线切割设备用筒型工件分度切割工装。

8）划、铣、钳：所述连接器卡爪多曲面结构的复杂外形装夹困难，为铣两侧侧面制作了侧面斜度定位工装。

9）喷漆和组装：所述连接器卡爪加工完成后，为满足深海工况，表面喷砂处理，酚醛环氧底漆100微米，环氧中漆、面漆各100微米；组装为成套产品使用。

优选的是，依据卡爪性能及深海使用要求，所述水下连接器卡爪选用F22(105ksi)高级优质低合金Cr-Mo-V钢。

所述步骤6）中，所述锥度夹头工装包含：左半环和右半环。所述左半环和右半环的内径φd根据连接器卡爪筒型工件下端锥度外圆尺寸确定，外径φD根据锥度夹头工装强度及数控车床装夹能力确定，所述左半环和右半环包含定位止台与连接器卡爪筒型工件下端相适应，所述左半环和右半环整体加工后在中间分割为两半便于装夹工件。

所述步骤6）中，所述综合检测样板包含：内检测样板和外检测样板。所述内检测样板根据连接器卡爪筒型工件内孔尺寸确定，所述外检测样板根据连接器卡爪筒型工件外圆尺寸确定，所述内检测样板和外检测样板通过透光度对连接器卡爪筒型工件进行快速尺寸综合检测。

所述步骤7）中，所述筒型工件分度切割工装，包括承载分度盘、外固定板和内扶正环。所述承载分度盘由型钢和板材组焊而成，中间加工有止台和放置钢珠的滚道，起承载和分度作用，所述外固定板和内扶正环尺寸按照所述连接器卡爪筒型工件尺寸设计，通过螺栓调整和锁紧，起定位和扶正作用。

所述步骤8）中，所述侧面斜度定位工装包含斜铁、挡板、定位柱和紧固螺栓。所述斜铁斜度根据所述连接器卡爪斜面确定，把不便于加工斜面转换为平行工作台的平面，所述定位柱一和定位柱二根据所述连接器卡爪外圆弧面尺寸确定，所述挡板通过三组紧固螺栓固定在所述斜铁的一端，起定位作用。

本发明的有益效果是：设计专用工装，整体多件锻造成形，并利用数控设备进行加工，提高了零件尺寸精度，保证了成组产品尺寸一致性；专用综合检测样板进行检测，工件尺寸便于测量，可以精确控制，实现100%配对；本发明的工艺路线更简便，复杂曲面利用简易工装在车床上实现，加工效率高；利用专用承载分度工装、专用斜铁垫支，材料利用率高，制造效率高，适用于批量生产。

附图说明

下面结合附图及实施例，对本发明作进一步描述。

图1是所述水下连接器卡爪及筒型工件的示意图。

图2是所述锥度夹头工装的示意图。

图3是所述综合检测样板的示意图。

图4是所述筒型工件分度切割工装的结构示意图。

图5是所述侧面斜度定位工装的示意图。

图1~图5中，1. 水下连接器卡爪，2. 水下连接器卡爪筒型工件，3. 锥度夹头工装左半环，4. 锥度夹头工装右半环，5.外检测样板，6.内检测样板，7.承载分度盘，8.外固定板，9.内扶正环，10.斜铁，11.挡板，12.定位柱，13.紧固螺栓

具体实施过程说明：

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

图1所示的水下连接器卡爪，材料选用F22(105ksi)高级优质低合金Cr-Mo-V钢，性能验收标准Rm(σb)585-780MPa, ReL(σ0.2)≥415 MPa,A(δ4)≥18%, Z(ψ)≥45%；NACEMR0175认证限制其供应强度22HRC max。所述水下连接器卡爪1需成组使用，配对长度误差0.05mm以内。关于所述水下连接器卡爪1的制造工艺包括以下步骤：

1)下料：按多件（21件）重量备料、按要求锯切下料，并按要求加热。

2）制坯、冲孔：用自由锻锤镦粗、冲孔、扩孔制坯，测量控制始/终锻温度1220/800℃，锻造比4.3，滚圆、平整成形，最终得到尺寸精确控制的无缝圆环。所述无缝圆环作为多件卡爪1的毛坯。

3）热处理正火：所述无缝圆环在热处理设备旋风回火炉内正火处理，所述正火处理温度950℃，空冷。

4）粗车：所述无缝圆环在车床上粗车各部留余量6-8mm，倒角。

5）热处理调质：所述粗加工后无缝圆环在热处理设备台车式电阻炉内加热，930℃保温，采用油冷方式淬火处理；再用680±20℃的温度回火，然后空冷；热处理后对同炉试棒进行性能检验，保证热处理后材料性能Rm(σb)585-780MPa, ReL(σ0.2)≥415 MPa,A(δ4)≥18%, Z(ψ)≥45%。

6）精车：所述热处理后无缝圆环在数控车床上通过建立三维模型，自动编程软件根据坐标确定程序进行数控加工；对一端车削成活无法直接装夹的锥度外圆制作工装，通过装夹套在一端车成的无缝圆环上，锥度夹头工装左半环3和锥度夹头工装右半环4组成的圆柱外圆，进行剩余部分异形面的数控加工，形成连接器卡爪筒型工件2；对多曲面结构工件普通测量工具无法测量问题，制作连接器卡爪筒型工件2外检测样板5和内检测样板6，通过综合检测样板的快速、高效检测，保证产品尺寸一致性。

7）线切割：所述连接器卡爪筒型工件2结构复杂、重量尺寸大且底端平面尺寸小，线切割加工时，因放电需要，工件必须放置在线切割设备工作台上，同时在切割过程中，存在变形倾覆可能并最终影响卡爪1加工质量，制作线切割设备用连接器卡爪筒型工件2分度切割工装，其承载分度盘7实现承载及滚动分度，外固定板8实现外侧定位、扶正，内扶正环9实现内侧定位、扶正。

8）划、铣、钳：所述连接器卡爪1多曲面结构的复杂外形装夹困难，为铣两侧侧面制作了侧面斜度定位工装，其斜铁10实现卡爪1斜面转换，挡板11实现端部定位，定位柱12实现异形侧面定位，紧固螺栓13实现把挡板固定到斜铁10上。

9）喷漆和组装：所述连接器卡爪1加工完成后，为满足深海工况，表面喷砂处理，酚醛环氧底漆100微米，环氧中漆、面漆各100微米；组装为成套产品使用。

所述步骤6）中，所述锥度夹头工装包含：锥度夹头工装左半环3和锥度夹头工装右半环4。所述锥度夹头工装左半环3和锥度夹头工装右半环4的内径φd根据连接器卡爪筒型工件2下端锥度外圆尺寸确定，外径φD根据锥度夹头工装强度及数控车床装夹能力确定，所述锥度夹头工装左半环3和锥度夹头工装右半环4包含定位止台与连接器卡爪筒型工件2下端相适应，所述锥度夹头工装左半环3和锥度夹头工装右半环4整体加工后在中间分割为两半直接套于工件外侧，便于装夹。

所述步骤6）中，所述综合检测样板包含：外检测样板5和内检测样板6。所述外检测样板5根据连接器卡爪筒型工件2外圆尺寸确定，所述内检测样板6根据连接器卡爪筒型工件2内孔尺寸确定，所述外检测样板5和内检测样板6通过透光度对连接器卡爪筒型工件2进行快速、高效尺寸综合检测，保证产品尺寸一致性。

所述步骤7）中，所述筒型工件分度切割工装，包括承载分度盘7、外固定板8和内扶正环9。所述承载分度盘7由型钢和板材组焊而成，连接器卡爪筒型工件2放置在加工止台内，下端和放置在滚道内的钢珠接触，实现承载和分度作用，所述外固定板8和内扶正环9尺寸按照所述连接器卡爪筒型工件2尺寸设计，通过螺栓调整和锁紧，在切割分度过程中起定位和扶正作用。

所述步骤8）中，所述侧面斜度定位工装包含斜铁10、挡板11、定位柱12和紧固螺栓13。所述斜铁10斜度根据所述连接器卡爪1斜面确定，把不便于加工斜面转换为平行工作台的平面，所述定位柱12根据所述连接器卡爪1外圆弧面尺寸确定，所述挡板11通过三组紧固螺栓13固定在所述斜铁10的一端，对所述连接器卡爪1起定位作用。

以上所描述的仅为本发明的较佳实施例，上述

具体实施方式

不是对本发明的限制，凡本领域的普通技术人员根据以上描述所做的润饰、修改或等同替换，均属于本发明的保护范围。