钻机整体移运装置加工制造工艺优化措施及应用.pdf

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1、钻机整体移运装置加工制造工艺优化措施及应用张政(中国石油大学(华东)机电工程学院12级机械设计制造及其自动化专业，山东青岛266000)摘要：通过对钻机整体移运装置加工工艺过程中的关键影响步骤分析，明确了H型钢组焊和导轨销孔定位是影响加工过程的关键因素。提出并实施了模块化设计、科学选料，合理安排加工S-．序等措施，优化了钻机整体移运装置加工工序。所采取的优化措施达到了节约加工成本、缩短加工周期、提升钻机整体移运装置的质量的效果。关键词：钻机整体移运装置；工艺优化；h。．y-随着钻井技术与工艺的发展，“井工厂”作业已逐渐得到更广泛的应用。钻机设备为适应“井工

2、厂”作业，需配备安装钻机整体移运装置⋯。目前使用的钻机整体移运装置其3Hq-方式存在加工周期长、加工费用高昂、安装繁琐等问题。本文提出采用模块化生产、集中处理的工艺改进措施，并通过现场实际试验得到适合工厂精准、高效加工制造的方法。l钻机整体移运装置制造工艺分析1．1加工工艺流程在确定钻机整体移运装置需求和技术要求之后，加工过程采用图1所示程序4’31。整个加工过程均在车间完成。Ii亟一固一薹：!丑一ii匣一匪要i：i珂一li：i丑一垂噩!：i巫一巨受ii圃一iiji}匡玉i：i豆三图1钻机整体移运装置制造工艺流程1．2加工影响因素(步骤)分析1．2．1H型

3、钢组焊异形工字钢的组焊是影响整个装置的关键步骤“1。组焊过程需达到以下技术要求：1．2．1．1H型钢上翼板、下翼板保持平行，宽度方向上偏差±lmm，高度方向上偏差_+lmm；1．2-1．2腹板居中，相对于上、下翼板垂直；1．2．1．3整条异形工字钢长度方向上不得有扭曲、变形现象，长度方向上偏砉釜2mm；1．2．1．4焊接后上翼板与下翼板不得发生变形；由于钢材遇热后必会发生变形，所以整条异形工字钢的变形不可避免。异形工字钢组焊完成后，需对其变形处进行校直，上下翼板表面进行铣制以保证其平直度。1．2．2导轨销孔定位为实现所有导轨具有良好的装配精度，所有导轨都可

4、以互为备用，加工过程必需控制导轨固定销孔定位精确。现有工艺一般是先在异形工字钢上焊接销孔耳板，然后长孔异形工字钢与光面异形工字钢组焊厚后再镜孔，但整个导轨长5-9m，重4—8t，需用大型锐床，3n-r难度大，费时费力，且费用高昂。2工艺优化措施针对钻机整体移运装置制造过程存在的问题，主要在设计、加工步骤方面采用优化措施。2．1设计优化2．1．1模块化设计根据钻机整体移运装置的功能和应用特点，将整个装置设计成4大模块，分模块设计、制造，形成流水化作业。主要模块如图2所示。l蚤料I洲：肌I．翼板、导轨备料<、乡l组焊l导轨纽焊翼扳组焊弋夕I【：装导轨框架组装托

5、筋组装弋、>I喷漆、打包待运图2钻机整体移运装置模块设计2．1．2优化选料导轨主体腹板支撑一般采用厚度20ram的Q345B钢板，如图3所示，它是整个装置的主要支撑部位，在加工过程中存在易变型、3nq-难度大、必须进行校直等风险。对此进行了改进，采用了20ram厚壁矩型管，如图4N示。矩形管与上下翼板的接触面积远远腹板，较好的支撑了上下翼板，使之不易变形，便于加工制造，较好的规避了焊接加工存在的变形风险。图3改进前导轨剖面示意图其中：1．上翼板2，腹板3，下翼板图4改进后导轨剖面示意图其中：1、上翼板2、20mm矩形管3、拉筋耳座4、下翼板210l化J虿鲜

6、2015年8月2．2加工过程优化2．2．1突出重点工序以提升加工效率根据设计的不同模块，各模块的加工同步进行。装置加工阶段，连接耳座和棘爪装置加工难度大，加工时间长，对整个加工周期影响突出。在加工过程中，优先安排耳座和棘爪装置工序，将此工序独立运行，以提升加工效率。连接耳座和棘爪装置等机加工件可进行外包加工，由专门的机械加工厂进行加工，这样既能保证加工件的质量，也可大幅度的减少加工周期和加工费用。属于外加工件，入厂时严格按图纸验收，进行严格的质量检验，确保至质量合格。2．2．2用标准模具检验以提升装配精度各焊接件加工完成后，销孔耳座的焊接是影响装配精度的关

7、键步骤，一般需反复定位实验才能完成焊接，加工过程繁琐。通过应用标准模具，焊接时将焊接件置于标准模具上进行定位，然后在标准模具上直接进行焊接，加工过程一次完成，并且焊接成型的销孔耳座具有较高的一致性，组配误差易于控制。其拉筋组焊时，把两个销子按图纸要求间距焊在基础上做模具，放上耳座，根据实际长度下拉筋管料，确保尺寸相同能够互换。2．2．3精减校直过程利用腹板固定加强上下翼板焊接时，需反复进行校直，以确保上下翼板的变形在控制的误差内。以矩型管代替腹板，上下翼板可平铺在矩型管上，不存在腹板焊接的纵向和扭曲变形，焊接完成后进行平直验证即可，校直过程得以精减。2．2

8、．4选择更加先进的二氧化碳气体保护焊接使用二氧化碳气体保护焊，由于