[发明专利]一种水下连接器卡爪的制造方法

说明书

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。

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。

发明内容

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。