CN215844998U - 一种防止校直钢管圆度变差的夹具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种防止校直钢管圆度变差的夹具，包括：呈对称设置的两个夹体，夹体包括从上向下依次相连的施压部、连接部和弯曲部，两个夹体的连接部通过销轴铰接，使得两个夹体能够绕着销轴相对转动；校直钢管时，两个夹体的施压部作为施压部位，两个夹体的弯曲部形成半圆形虎口包裹钢管。本实用新型的夹具，在钢管外表面起到了包围约束的作用，完全限制了钢管横向变形、圆度变差的可能，大大提高了钢管校直的产品质量。这种虎口夹具结构简单，生产制作成本低。夹具拆卸方便，其对钢管的横向约束作用力由校直施力方向的液压机同步完成，不需要额外安装配套工装，成本低，安装方便，操作简单，校直效率高。

Description

一种防止校直钢管圆度变差的夹具

技术领域

本实用新型属于材料加工技术领域，特别涉及一种防止校直钢管圆度变差的夹具。

背景技术

拉拔钢管是用于机械结构、液压设备的强度高和表面光洁的精密拉拔无缝钢管。实际生产中，由于坯料厚度不均、模具特征不佳、公差较大等因素的影响，拉拔出来的钢管往往存在一定的弯曲，需要进行校直处理，目前较常用较成熟的校直方法是三点弯曲法。

三点弯曲法就是先通过仪器测量弯曲的最高点，然后在管的两端进行支撑，在最高点用推板施加载荷进行反向施压，当钢管反向弯曲到一定程度后，局部材料会出现塑性变形，卸载后，钢管的回弹量就会少于变形量，从而达到校直的目的。传统加压法进行校直的结构图参见图1所示，压头2直接施加在钢管1上。三点弯曲法最大的问题是：当弯曲力过小时，材料塑性变形量不够，达不到校直的目的；当弯曲力过大，材料塑性变形过大，钢管会出现反向变形、圆度变差等问题。为了防止钢管过度变形和圆度变差，实际工程中只能采用渐进弯曲校直的方法，即每次弯曲力只完成少量的校直量，通过反复地进行最高点测量、加载、卸载等过程，直至钢管直度满足设计要求。

而对于一些薄壁钢管，特别是大直径的薄壁管，由于径向抗变形能力较差，在管中部横向施加较小的弯曲力时，也会导致钢管发生较大的横向变形，从而圆度变差的问题，有时甚至直接导致校直工艺无法进行，如何解决钢管校直过程中出现圆度变差的问题，一直是工程上的难题。

目前，对于薄壁钢管的校直，现有技术中提出在施力位置增加一个直径比校直钢管略大的套管，通过套管的约束作用，可防止校直管在受压位置发生横向变形，一定程度上可减小圆度变差的问题。套管加压法进行校直的结构图参见图2所示，套管3套在钢管1上，压头2直接施压在套管3上。此方法最大的缺点是：在校直之前需先把套管从钢管的一头套在要校直钢管的外部，并滑移到要施力的位置，校直结束后再把套管从钢管中部向两头滑出，校直效率较低。且套管的尺寸无法进行标准化，钢管弯曲程度不同，导致套管与钢管的间隙不同，套管直径也就得设计得不一样。当套管与钢管的间隙太大，套管就起不到约束钢管变形的作用，当间隙太小，又会导致套管无法顺利滑到指定的位置，甚至在校直之后还出现套管无法脱出的问题。总之，这种施加套管的校直方法，目前并没有被人们所接受和青睐。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种防止校直钢管圆度变差的夹具，解决钢管在校直过程中出现圆度变差的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种防止校直钢管圆度变差的夹具，包括：呈对称设置的两个夹体，夹体包括从上向下依次相连的施压部、连接部和弯曲部，

两个夹体的连接部通过销轴铰接，使得两个夹体能够绕着销轴相对转动；

校直钢管时，两个夹体的施压部作为施压部位，两个夹体的弯曲部形成半圆形虎口包裹钢管。

可选地，所述半圆形虎口的弧度大于钢管截面的一半圆弧。

可选地，其中一个夹体的连接部设有若干个间隔设置的第一筋骨，第一筋骨上横向贯穿有供销轴穿过的穿孔，另一个夹体的连接部同样的设有若干个间隔设置的第二筋骨，第二筋骨上横向贯穿有供销轴穿过的穿孔，第二筋骨嵌套在第一筋骨的间隔中。

可选地，第一筋骨数量为奇数，第二筋骨8数量为偶数；或者，第一筋骨数量为偶数，第二筋骨数量为奇数。

可选地，所述第一筋骨数量为3，第二筋骨8数量为2。

可选地，所述夹具厚度不小于2倍钢管厚度。

可选地，所述夹体的施压部的厚度大于夹体的平均厚度。

可选地，所述夹体的施压部表面为圆弧过渡设计。

可选地，所述两个夹体的施压部之间的开口角度在60~120 º之间。

可选地，在校直钢管开始时，所述夹体连接部与压头间垂直距离大于钢管半径。

与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果是：

（1）外形如一个大型的发夹，由近似对称的两半组成，中间通过销栓进行连接组成，工装结构简单，夹具制作成本低。

（2）在没有外力作用时，夹具两半结构可轻松绕销栓旋转，因此夹具可用于夹持多种直径相对较为相近的钢管，夹具可重复利用率高。

（3）施力压头直接压在夹具的上部，当压头的压力越大，夹具上部外张变形就越大，同时基于杠杆原理，夹具下部内收变形力也越大，从而达到了约束钢管外张变形的目的。在校直力方向上，夹具与钢管可同步变形，因此本夹具并不影响钢管的校直效果。

（4）校直结束后，去除压头的压力，可轻松张开夹具，并快速更换下一根钢管进行校直，生产效率高。

（5）本实用新型所设计的夹具形状可用于所有钢管的校直过程，只是对于直径相差较大的钢管，其所设计的夹具尺寸大小需有所不同。

附图说明

图1为现有技术中传统加压法进行校直的结构示意图；

图2为现有技术中套管加压法进行校直的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的钢管截面发生水平外张变形的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种防止校直钢管圆度变差的夹具的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的第一夹体的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的第二夹体的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的利用夹具进行校直的结构示意图。

附图标记：

1、钢管；2、压头；3、套管；4、第一夹体；5、第二夹体；6、销轴；7、第一筋骨；8、第二筋骨。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

在本实用新型专利的描述中，需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。

在本实用新型专利的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型专利的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型专利中的具体含义。

对钢管的校直过程，进行有限元分析，参见图3所示，钢管1在压头2的校直力作用下，钢管1的横截面向两侧变形。经有限元计算分析发现，钢管在校直过程中横向外张力可达30吨左右，由于钢管横截面抗变形能力较弱，特别是厚度比较薄的钢管，在校直力的弯曲作用下，截面很容易在与校直力垂直的方向上发生横向外张变形，从而导致截面的圆度变差。

在钢管的校直过程中，如何限制钢管截面的横向变形，又保证钢管完成校直目的是本实用新型的要解决的技术问题，为了解决这个问题，本实用新型提供了一种防止校直钢管圆度变差的虎口形夹具。

本实用新型的一种防止校直钢管圆度变差的夹具，参见图4所示，是一种虎口形夹具，包括：呈对称设置的两个夹体，夹体包括从上向下依次相连的施压部、连接部和弯曲部，

两个夹体的连接部通过销轴铰接，使得两个夹体能够绕着销轴相对转动。在没有外力作用时，夹具两半结构可轻松绕销栓旋转，因此夹具可用于夹持多种直径相对较为相近的钢管，夹具可重复利用率高。

针对不同尺寸的校直钢管，可设计不同厚度的夹具，夹具厚度具体是指夹体厚度。为了保证夹具本身受力后不产生变形破坏，夹具应具有足够的厚度和强度。可根据实际校直钢管外张力的大小来设计夹具最小厚度，建议夹具厚度不小于2倍钢管厚度，同时建议采用高强钢来进一步保证夹具的抗变形能力。

夹体连接部是夹体的主要受力变形区，是需要重点加强加固的位置：（1）夹体施压部的厚度应大于夹体的平均厚度。（2）连接部表面采用圆弧过渡的设计，保证夹具不会出现应力突变而局部发生变形破坏的可能。

夹具应有较大的张口空间，以较方便地夹持钢管，夹具在钢管校直过程中还应能产生足够的夹持力，为了满足以上两点要求，设计中控制两个夹体施压部的开口角度在60~120 º之间。

夹体施压部的高度根据压头尺寸设计，为了保证夹体的夹持效果，整个校直过程中，压头应完全落在两个夹体的平角之间，且压头始终不能碰到夹体的连接部。因此在校直开始时刻，压头与夹体连接部应有足够的距离，垂直距离以大于钢管半径为宜。

校直钢管时，两个夹体的施压部作为施压部位，两个夹体的弯曲部形成半圆形虎口包裹钢管。所述半圆形虎口的弧度大于钢管截面的一半圆弧。

为了方便描述，本实用新型实施例中， 将两个夹体分别称为第一夹体4和第二夹体5，第一夹体4和第二夹体5的结构对称，第一夹体的结构示意图参见图5所示，第一夹体4包括从上向下依次相连的施压部、连接部和弯曲部，第二夹体的结构示意图参见图6所示，第二夹体5包括从上向下依次相连的施压部、连接部和弯曲部，第一夹体4的连接部设有若干个间隔设置的第一筋骨7，第一筋骨7上横向贯穿有供销轴6穿过的穿孔，第二夹体5的连接部同样的设有若干个间隔设置的第二筋骨8，第二筋骨8上横向贯穿有供销轴穿过的穿孔，第二筋骨8嵌套在第一筋骨7的间隔中，第一筋骨7数量为奇数，第二筋骨8数量为偶数。例如第一筋骨7数量为3，第二筋骨8数量为2。或者第一筋骨7数量为5，第二筋骨8数量为4。第一夹体4和第二夹体5的连接部通过销轴6穿过第一筋骨7和第二筋骨8上的穿孔铰接，使得两个夹体能够绕着销轴6相对转动。筋骨的设置可以使得两个夹体的连接部更牢固。

校直钢管时，参见图7所示，第一夹体和第二夹体的施压部作为压头的施压部位，两个夹体的弯曲部形成半圆形虎口包裹钢管。所述半圆形虎口的弧度大于钢管截面的一半圆弧，这样可保证夹体与钢管有足够的接触面积，能够最大程度地限制钢管外张变形。施力压头直接压在夹具的上部，当压头的压力越大，夹具上部外张变形就越大，同时基于杠杆原理，夹具下部内收变形力也越大，从而达到了约束钢管外张变形的目的。在校直力方向上，夹具与钢管可同步变形，因此本夹具并不影响钢管的校直效果。

校直结束后，去除压头的压力，可轻松张开夹具，并快速更换下一根钢管进行校直，生产效率高。

本实用新型的夹具，在钢管外表面起到了包围约束的作用，完全限制了钢管横向变形、圆度变差的可能，大大提高了钢管校直的产品质量。这种虎口夹具结构简单，生产制作成本低。夹具拆卸方便，其对钢管的横向约束作用力由校直施力方向的液压机同步完成，不需要额外安装配套工装，成本低，安装方便，操作简单，校直效率高。根据钢管直径大小，虎口夹具可任意角度张口，同一个夹具可应用于多种不同规格的钢管，夹具重复利用率高。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种防止校直钢管圆度变差的夹具，其特征在于，包括：呈对称设置的两个夹体，夹体包括从上向下依次相连的施压部、连接部和弯曲部，

两个夹体的连接部通过销轴铰接，使得两个夹体能够绕着销轴相对转动；

校直钢管时，两个夹体的施压部作为施压部位，两个夹体的弯曲部形成半圆形虎口包裹钢管。

2.根据权利要求1所述的一种防止校直钢管圆度变差的夹具，其特征在于，所述半圆形虎口的弧度大于钢管截面的一半圆弧。

3.根据权利要求1所述的一种防止校直钢管圆度变差的夹具，其特征在于，其中一个夹体的连接部设有若干个间隔设置的第一筋骨，第一筋骨上横向贯穿有供销轴穿过的穿孔，另一个夹体的连接部同样的设有若干个间隔设置的第二筋骨，第二筋骨上横向贯穿有供销轴穿过的穿孔，第二筋骨嵌套在第一筋骨的间隔中。

4.根据权利要求3所述的一种防止校直钢管圆度变差的夹具，其特征在于，第一筋骨数量为奇数，第二筋骨数量为偶数。

5.根据权利要求3所述的一种防止校直钢管圆度变差的夹具，其特征在于，第一筋骨数量为偶数，第二筋骨数量为奇数。

6.根据权利要求1所述的一种防止校直钢管圆度变差的夹具，其特征在于，所述夹具厚度不小于2倍钢管厚度。

7.根据权利要求1所述的一种防止校直钢管圆度变差的夹具，其特征在于，所述夹体的施压部的厚度大于夹体的平均厚度。

8.根据权利要求1所述的一种防止校直钢管圆度变差的夹具，其特征在于，所述夹体的施压部表面为圆弧过渡设计。

9. 根据权利要求1所述的一种防止校直钢管圆度变差的夹具，其特征在于，所述两个夹体的施压部之间的开口角度在60~120 º之间。

10.根据权利要求1所述的一种防止校直钢管圆度变差的夹具，其特征在于，在校直钢管开始时，所述夹体连接部与压头间垂直距离大于钢管半径。

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