唐志文

（東風(fēng)汽車(chē)緊固件有限公司 湖北十堰）

一、引言

在緊固件行業(yè)，大規(guī)格冷成型設(shè)備用原材料多數(shù)采用盤(pán)圓線(xiàn)材（俗稱(chēng)大盤(pán)料），設(shè)備主機(jī)送料前端配置盤(pán)料開(kāi)卷臥式料架便于材料自動(dòng)開(kāi)卷、校直，開(kāi)卷臥式料架由上下一組壓料輪和多組校直輪組成，壓料輪起開(kāi)卷作用，將盤(pán)圓線(xiàn)材打開(kāi)，它旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的強(qiáng)摩擦力拉著線(xiàn)材往校直輪里送，校直輪起校直作用，可將原材料逐段校直后送入主機(jī)，壓料輪與校直輪之間有一定的間距，彎曲的盤(pán)圓線(xiàn)材料頭需扳直大于此間距長(zhǎng)度后才能送入料架。對(duì)于材料直徑＜25 mm，用套管套住料頭人工扳直容易實(shí)現(xiàn)；但對(duì)于材料直徑較大，如直徑25～32 mm圓鋼，人工扳直效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大；另一種也可采用手提式液壓校直機(jī)來(lái)校直。

手提式液壓校直機(jī)為市售產(chǎn)品，常用于建筑工程鋼筋混凝土的鋼筋彎曲校直，同樣適用于盤(pán)圓線(xiàn)材料頭的校直。它包括有彎曲頭、活動(dòng)頭、把手和液壓缸。利用液壓系統(tǒng)出力大的原理進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造，由1個(gè)液壓站提供高壓油作為動(dòng)力，液壓缸伸出時(shí)的推力迫使圓鋼彎曲校直。缺點(diǎn)是體積大、價(jià)格高、受溫度變化影響大、易泄漏以及能耗高等問(wèn)題（圖1）。為此，需要開(kāi)發(fā)一種新型手持式盤(pán)圓線(xiàn)材料頭校直機(jī)設(shè)備，滿(mǎn)足出力大、速度快、精度高、壽命長(zhǎng)、價(jià)格低、無(wú)泄漏和節(jié)能源的要求。

二、人工校直

圖1 手提式液壓校直機(jī)

圖2 盤(pán)料開(kāi)卷臥式料架工作圖片

圖2是盤(pán)料開(kāi)卷臥式料架工作圖，大盤(pán)料通常由鋼帶扎緊，自重約 2 t，直徑1300 mm，操作工首先將材料吊到開(kāi)卷臥式料架的料筒上，用斷線(xiàn)鉗剪斷鋼帶，用套管套住料頭扳直，再塞入壓料輪，上壓料輪氣缸通氣下移將材料壓緊，啟動(dòng)按鈕，減速機(jī)通過(guò)鏈輪傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)上壓料輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)將材料送入校直輪，由于壓料輪與校直輪間距通常是300～400 mm，因此盤(pán)料料頭需校直大于此間距長(zhǎng)度后才能把料頭從壓料輪推入第一組校直輪。通常，每班消耗2捆料，人工校直費(fèi)時(shí)費(fèi)力，有時(shí)需2人才能扳得動(dòng)，平均耗費(fèi)近20 min，限制了設(shè)備綜合效率的發(fā)揮。購(gòu)買(mǎi)手提式液壓校直機(jī)雖可以實(shí)現(xiàn)對(duì)料頭的自動(dòng)校直，但存在一定缺陷，為此，研發(fā)更節(jié)能、環(huán)保、廉價(jià)的校直機(jī)。

三、自動(dòng)校直機(jī)的研制

1.總體設(shè)計(jì)

手持式盤(pán)圓線(xiàn)材料頭校直機(jī)主要由支撐頭、活動(dòng)頭、機(jī)架、把手、氣液增壓器、氣路系統(tǒng)等組成（圖3）。支撐頭由兩個(gè)支撐軸和校直輥組成，起支撐、定位作用，支撐軸固定在機(jī)架上，校直輥設(shè)有圓弧半徑為16 mm的凹形槽，在校直過(guò)程中，增大了校直輥外圓表面與被校直圓鋼表面的接觸面積，使校直后的圓鋼外圓表面受力均勻，既達(dá)到了校直的目的，又不劃傷、壓平其外圓表面。

活動(dòng)頭螺紋連接在增壓油缸的活塞桿上，它也設(shè)有圓弧凹形槽，料頭放入凹形槽內(nèi)，兩邊支撐中間推壓達(dá)到彎曲校直目的。機(jī)架用來(lái)固定支撐頭和增壓油缸，為減輕重量，采用7075T651高強(qiáng)度鋁合金材料，其抗拉強(qiáng)度達(dá)538 MPa，勝于軟鋼（低碳鋼），而密度只2.73相當(dāng)鋼的1/3。在油壓缸的上端設(shè)置有后把手，前端設(shè)置有前把手，1人可輕松完成校直作業(yè)，后把手裝有五口二位按鈕式機(jī)械閥，便于氣路控制（圖4）。

圖3 手持式盤(pán)圓線(xiàn)材料頭校直機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

氣液增壓器由增壓油缸、增壓氣缸、儲(chǔ)油桶組成，氣液增壓器操作原理與增壓缸相同，與增壓缸區(qū)別系為分體式，油缸分開(kāi)并可任意角度安裝，系靠?jī)蓚€(gè)截面積不同之活塞，利用氣源壓力推動(dòng)大面積活塞，由小面積推動(dòng)另一端的液壓油，繼而使另一活塞桿抵觸工件，缸體內(nèi)液壓油膨脹從而產(chǎn)生高壓達(dá)到成型目的。其采用直壓式增壓器，增壓氣缸、儲(chǔ)油桶一體，它與增壓油缸通過(guò)2 m長(zhǎng)高壓油管相連。不作業(yè)時(shí)，全部放在4輪小車(chē)上，工作時(shí)，推到設(shè)備邊接上氣管，拿起執(zhí)行部分作業(yè)。氣路系統(tǒng)包括氣動(dòng)三聯(lián)件、按鈕式機(jī)械閥、管路等，它負(fù)責(zé)提供清潔的氣源及氣路控制。

圖4 手持式盤(pán)圓線(xiàn)材料頭校直機(jī)圖片

2.工作過(guò)程

打開(kāi)氣源，機(jī)械閥在彈簧作用下復(fù)位，增壓油缸和增壓氣缸活塞在氣壓作用下回位，活動(dòng)頭退回；按下機(jī)械閥按鈕，氣路切換使增壓氣缸活塞位移，將儲(chǔ)油桶內(nèi)液壓油推到液壓油缸，抵觸工件后增壓，液壓缸內(nèi)液壓油膨脹產(chǎn)生高壓行程，活動(dòng)頭推動(dòng)圓鋼彎曲校直，松開(kāi)按鈕活動(dòng)頭回位，至此一個(gè)動(dòng)作循環(huán)完畢。見(jiàn)圖4。該設(shè)備已申報(bào)實(shí)用新型專(zhuān)利并被國(guó)家專(zhuān)利局授權(quán)，專(zhuān)利號(hào)：ZL201420105986.4。

3.氣液增壓器工作原理

增壓器與增壓缸區(qū)別系為分體式，油缸分開(kāi)并可任意角度安裝。操作原理與增壓缸相同：靠2個(gè)截面積不同之活塞，利用氣源壓力推動(dòng)大面積活塞，由小面積活塞推動(dòng)另一端的液壓油，繼而使另一活塞之活塞桿抵觸工件，缸體內(nèi)液壓油膨脹從而產(chǎn)生高壓達(dá)到成型目的（圖5）。

4.油缸輸出力

增壓油缸輸出力計(jì)算和材料彎曲力校核（略）。

5.技術(shù)特點(diǎn)

圖5 氣液增壓器工作原理

（1）整體體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用高強(qiáng)度鋁合金重量輕（自重12 kg），手提輕便靈活，維護(hù)簡(jiǎn)單，適合現(xiàn)場(chǎng)校直作業(yè)。

（2）氣液增壓方式，出力大(約10 t)，可達(dá)到油壓系統(tǒng)的高出力。

（3）相比液壓幾乎無(wú)泄漏，不污染環(huán)境。

（4）穩(wěn)定性高，故障低，無(wú)油壓系統(tǒng)溫升之困擾。

（5）能耗低，節(jié)能源，液壓系統(tǒng)馬達(dá)功率大，氣液增壓器用的是氣源，能耗相當(dāng)于液壓系統(tǒng)的10%～30%。

（6）造價(jià)低廉，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，價(jià)格只相當(dāng)于液壓的1/3。

四、結(jié)束語(yǔ)

手持式盤(pán)圓線(xiàn)材料頭校直機(jī)替代人工校直機(jī)實(shí)施后，很好地解決了目前人工作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度大、時(shí)間長(zhǎng) 、效率低等問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，相比傳統(tǒng)的純液壓彎曲校直方式，也更節(jié)能、更環(huán)保、更經(jīng)濟(jì)，具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。