手持式盤圓線材料頭校直機

唐志文

（東風汽車緊固件有限公司 湖北十堰）

一、引言

在緊固件行業，大規格冷成型設備用原材料多數采用盤圓線材（俗稱大盤料），設備主機送料前端配置盤料開卷臥式料架便于材料自動開卷、校直，開卷臥式料架由上下一組壓料輪和多組校直輪組成，壓料輪起開卷作用，將盤圓線材打開，它旋轉產生的強摩擦力拉著線材往校直輪里送，校直輪起校直作用，可將原材料逐段校直后送入主機，壓料輪與校直輪之間有一定的間距，彎曲的盤圓線材料頭需扳直大于此間距長度后才能送入料架。對于材料直徑＜25 mm，用套管套住料頭人工扳直容易實現；但對于材料直徑較大，如直徑25～32 mm圓鋼，人工扳直效率低，勞動強度大；另一種也可采用手提式液壓校直機來校直。

手提式液壓校直機為市售產品，常用于建筑工程鋼筋混凝土的鋼筋彎曲校直，同樣適用于盤圓線材料頭的校直。它包括有彎曲頭、活動頭、把手和液壓缸。利用液壓系統出力大的原理進行設計和制造，由1個液壓站提供高壓油作為動力，液壓缸伸出時的推力迫使圓鋼彎曲校直。缺點是體積大、價格高、受溫度變化影響大、易泄漏以及能耗高等問題（圖1）。為此，需要開發一種新型手持式盤圓線材料頭校直機設備，滿足出力大、速度快、精度高、壽命長、價格低、無泄漏和節能源的要求。

二、人工校直

圖1 手提式液壓校直機

圖2 盤料開卷臥式料架工作圖片

圖2是盤料開卷臥式料架工作圖，大盤料通常由鋼帶扎緊，自重約 2 t，直徑1300 mm，操作工首先將材料吊到開卷臥式料架的料筒上，用斷線鉗剪斷鋼帶，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，啟動按鈕，減速機通過鏈輪傳動驅動上壓料輪逆時針旋轉將材料送入校直輪，由于壓料輪與校直輪間距通常是300～400 mm，因此盤料料頭需校直大于此間距長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，人工校直費時費力，有時需2人才能扳得動，平均耗費近20 min，限制了設備綜合效率的發揮。購買手提式液壓校直機雖可以實現對料頭的自動校直，但存在一定缺陷，為此，研發更節能、環保、廉價的校直機。

三、自動校直機的研制

1.總體設計

手持式盤圓線材料頭校直機主要由支撐頭、活動頭、機架、把手、氣液增壓器、氣路系統等組成（圖3）。支撐頭由兩個支撐軸和校直輥組成，起支撐、定位作用，支撐軸固定在機架上，校直輥設有圓弧半徑為16 mm的凹形槽，在校直過程中，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，既達到了校直的目的，又不劃傷、壓平其外圓表面。

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

圖3 手持式盤圓線材料頭校直機結構示意圖

氣液增壓器由增壓油缸、增壓氣缸、儲油桶組成，氣液增壓器操作原理與增壓缸相同，與增壓缸區別系為分體式，油缸分開并可任意角度安裝，系靠兩個截面積不同之活塞，利用氣源壓力推動大面積活塞，由小面積推動另一端的液壓油，繼而使另一活塞桿抵觸工件，缸體內液壓油膨脹從而產生高壓達到成型目的。其采用直壓式增壓器，增壓氣缸、儲油桶一體，它與增壓油缸通過2 m長高壓油管相連。不作業時，全部放在4輪小車上，工作時，推到設備邊接上氣管，拿起執行部分作業。氣路系統包括氣動三聯件、按鈕式機械閥、管路等，它負責提供清潔的氣源及氣路控制。

圖4 手持式盤圓線材料頭校直機圖片

2.工作過程

打開氣源，機械閥在彈簧作用下復位，增壓油缸和增壓氣缸活塞在氣壓作用下回位，活動頭退回；按下機械閥按鈕，氣路切換使增壓氣缸活塞位移，將儲油桶內液壓油推到液壓油缸，抵觸工件后增壓，液壓缸內液壓油膨脹產生高壓行程，活動頭推動圓鋼彎曲校直，松開按鈕活動頭回位，至此一個動作循環完畢。見圖4。該設備已申報實用新型專利并被國家專利局授權，專利號：ZL201420105986.4。

3.氣液增壓器工作原理

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

4.油缸輸出力

增壓油缸輸出力計算和材料彎曲力校核（略）。

5.技術特點

圖5 氣液增壓器工作原理

（1）整體體積小，結構簡單，采用高強度鋁合金重量輕（自重12 kg），手提輕便靈活，維護簡單，適合現場校直作業。

（2）氣液增壓方式，出力大(約10 t)，可達到油壓系統的高出力。

（3）相比液壓幾乎無泄漏，不污染環境。

（4）穩定性高，故障低，無油壓系統溫升之困擾。

（5）能耗低，節能源，液壓系統馬達功率大，氣液增壓器用的是氣源，能耗相當于液壓系統的10%～30%。

（6）造價低廉，經濟實惠，價格只相當于液壓的1/3。

四、結束語

手持式盤圓線材料頭校直機替代人工校直機實施后，很好地解決了目前人工作業勞動強度大、時間長 、效率低等問題，從而實現自動化，相比傳統的純液壓彎曲校直方式，也更節能、更環保、更經濟，具有較高的推廣應用價值。