李 顯

(中鐵十六局集團(tuán)第三工程有限公司,浙江 湖州 313000)

1 概 述

工程建設(shè)要求“質(zhì)量高、進(jìn)度快、成本低”。智能數(shù)控鋼筋加工設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了鋼筋加工的全過程自動(dòng)化，能提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，保證工程質(zhì)量，節(jié)約施工成本。傳統(tǒng)的鋼筋加工方式，占用的勞動(dòng)力多，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，安全隱患較大，難以管理。隨著市場(chǎng)勞動(dòng)資源的緊缺，工期和質(zhì)量要求的不斷提高，智能數(shù)控專業(yè)化鋼筋加工，實(shí)現(xiàn)了功能集成化、原料輸送、加工組焊、收集的全過程。智能數(shù)控化，高效節(jié)能降耗，節(jié)省勞動(dòng)力，提高了生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量[1]。

2 鋼筋籠加工制作效益分析

全自動(dòng)鋼筋籠滾焊機(jī)與半自動(dòng)鋼筋籠滾焊機(jī)和人工加工相比，自動(dòng)化程度高，數(shù)控加工精度高，施工效率高，生產(chǎn)成本低，勞動(dòng)強(qiáng)度低。鋼筋籠加工制作工效分析見表1。

表1 鋼筋籠加工制作工效分析表

由表1可知，人工加工鋼筋籠，直徑1.2～1.3 m鋼筋籠加工費(fèi)用，高于半自動(dòng)滾焊機(jī)的3.13倍，比全自動(dòng)滾焊機(jī)高6.3倍；采用人工制造鋼筋籠，加工直徑1.5～1.8 m的鋼筋籠成本，高于半自動(dòng)滾焊機(jī)的2.4倍，比全自動(dòng)滾焊機(jī)高6.0倍；人工制造鋼筋籠，加工直徑2.0～2.5 m的鋼筋籠成本，高于半自動(dòng)滾焊機(jī)的2.0倍，比全自動(dòng)滾焊機(jī)高7.0倍。

3 智能數(shù)控鋼筋調(diào)直機(jī)

智能數(shù)控鋼筋調(diào)直機(jī)操作系統(tǒng)，采用智能數(shù)控控制軟件，操作簡(jiǎn)單可靠，效率高。一次性完成鋼筋盤料調(diào)直、定尺、剪切、對(duì)齊、成品收集，節(jié)省人工成本，提高產(chǎn)能，相比使用常規(guī)的、傳統(tǒng)的鋼筋調(diào)直機(jī)，提高生產(chǎn)效率2～3倍。

4 智能數(shù)控鋼筋彎箍機(jī)

智能數(shù)控彎箍機(jī)采用智能數(shù)控全自動(dòng)生產(chǎn)裝備，一次性彎曲成型鋼筋材料，大大提高了生產(chǎn)效率和加工精度。智能數(shù)控彎箍機(jī)操作系統(tǒng)簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)大，加工流程一體化，生產(chǎn)效率更高、更穩(wěn)定，超長(zhǎng)鋼筋加工性能顯著，鋼筋加工精度高、質(zhì)量好、應(yīng)用范圍廣泛。

5 智能數(shù)控立式雙頭、五機(jī)頭鋼筋彎曲機(jī)

智能數(shù)控立式二機(jī)頭、五機(jī)頭鋼筋彎曲機(jī)，具有自動(dòng)化程度高，先進(jìn)的控制系統(tǒng)和超強(qiáng)的操作性?？蓪摻顝澢刹煌螤睿哂袕澢雀?，彎曲成型速度快，加工設(shè)置操作十分簡(jiǎn)單，可以儲(chǔ)存多達(dá)200種圖形，并且可以在一次設(shè)置中重復(fù)使用，結(jié)合觸摸屏控制面板，操作簡(jiǎn)單易懂。

1)雙頭立式彎曲中心，可同時(shí)在一個(gè)工作單元內(nèi)實(shí)現(xiàn)高精度雙向彎曲。彎曲長(zhǎng)度可自由定尺，精度確保。

2)智能數(shù)控立式五機(jī)頭鋼筋彎曲機(jī)，可在一個(gè)工作單元內(nèi)同時(shí)進(jìn)行多向彎曲，五個(gè)彎曲主機(jī)同時(shí)工作，大幅提高效率。系統(tǒng)存儲(chǔ)有多種箍筋形狀，可自行因需使用。彎曲中心采用氣動(dòng)加緊機(jī)構(gòu)，具有更強(qiáng)的設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性和耐用性。自動(dòng)上料機(jī)構(gòu)，運(yùn)行更加方便快捷，專有的夾緊機(jī)構(gòu)，走料更加牢固安全。

3)智能數(shù)控立式五機(jī)頭采用一鍵式啟動(dòng)開關(guān)，微電腦智能數(shù)控機(jī)制，所有工藝一鍵式一次成型，準(zhǔn)確高效，批量完成夾緊和自動(dòng)彎曲加工，快速高效，且在鋼筋加工過程中不易發(fā)生變形，鋼筋不會(huì)損壞，成品鋼材的合格率為100%。鋼筋調(diào)直剪切工效分析見表2，鋼筋箍筋彎曲工效分析見表3。

表2 鋼筋調(diào)直剪切工效分析表

表3 鋼筋箍筋彎曲工效分析表

由表2可知，傳統(tǒng)鋼筋矯直單價(jià)高于智能數(shù)控鋼筋矯直單價(jià)的7.2倍。由表3可看出，傳統(tǒng)人工箍筋加工比智能數(shù)控彎箍機(jī)單價(jià)高120倍。彎箍機(jī)可在相同的鋼加工能力下替代20～30名鋼筋工人。

6 智能數(shù)控鋼筋四位一體機(jī)

智能數(shù)控鋼筋鋸切、鐓粗、套絲、打磨一體機(jī)是一種高度自動(dòng)化鋼筋加工設(shè)備，并集自動(dòng)物料儲(chǔ)存、進(jìn)料、尋找倉(cāng)位和分級(jí)儲(chǔ)料為一體。將各種處理步驟形成計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)化處理線。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，用戶界面友好。它采用先進(jìn)的優(yōu)化和擴(kuò)大工藝，完成鋼筋的輸送、翻轉(zhuǎn)、定位、傳動(dòng)等功能，最終自動(dòng)滾壓成型；6級(jí)成品存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)，方便多品種成品收集，各工序間自動(dòng)翻料、送進(jìn)，避免了人工搬運(yùn)。以Φ25～32 mm，長(zhǎng)度9 m/根鋼筋為例，進(jìn)行人工加工和智能加工效益分析，智能數(shù)控鋼筋四位一體機(jī)加工效益分析見表4。

表4 智能數(shù)控鋼筋四位一體機(jī)加工效益分析表

7 自動(dòng)焊接機(jī)器人

7.1 焊接機(jī)器人的結(jié)構(gòu)

機(jī)器人系統(tǒng)使用數(shù)控技術(shù)，通過數(shù)字總線連接系統(tǒng)的各個(gè)部分，以確保它不受周圍磁場(chǎng)的干擾。機(jī)器人控制系統(tǒng)采用多處理器的中央處理系統(tǒng)，具有足夠的擴(kuò)展空間和穩(wěn)定性，并具有良好的靈活性，可確保高精度和高質(zhì)量的焊接[2]。

7.2 焊接機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)

焊接機(jī)器人具有高度的靈活性和數(shù)字化，焊接質(zhì)量穩(wěn)定，焊接精度高。它實(shí)現(xiàn)了效率、質(zhì)量的顯著提高和勞動(dòng)力成本的大幅度降低。自動(dòng)化焊接機(jī)器人的使用，大大提高了生產(chǎn)效率，提高了產(chǎn)品的焊接質(zhì)量，降低了工人的工作強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了24 h連續(xù)穩(wěn)定的工作，極大程度地代替了人工勞動(dòng)。自動(dòng)化焊接設(shè)備不僅效率高、成本低，還有效降低了傳統(tǒng)手工焊接作業(yè)對(duì)工人健康的危害。手動(dòng)焊接作業(yè)容易暴露在電弧和高溫輻射之下，勞動(dòng)強(qiáng)度大，不適合長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作[3]。

7.3 焊接機(jī)器人精度高、質(zhì)量高、效率高

焊接機(jī)器人和焊接操作機(jī)行走機(jī)構(gòu)的定位精度在0.1 mm以內(nèi)，焊接機(jī)器人的位置重量精度可在±0.08 mm以內(nèi)，全位置焊接時(shí)的電流穩(wěn)定性非常好。新的四輪驅(qū)動(dòng)帶碼盤反饋控制的送絲裝置，使送絲更精準(zhǔn)更穩(wěn)定。提高了焊接工作性能，提高了機(jī)器人對(duì)焊接信號(hào)的反應(yīng)速度，減少了電弧放電，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的焊縫外觀，大大減少了殘余振動(dòng)，簡(jiǎn)化了焊接對(duì)準(zhǔn)位置的校正。焊炬在焊接部分的位置，前進(jìn)角度和焊槍角度以及對(duì)準(zhǔn)角度可以同時(shí)改變。穩(wěn)定的焊接，可靠性提高。焊接機(jī)器人的生產(chǎn)效率通常是手工焊接的三倍。焊接機(jī)器人焊接的焊縫無破裂，焊接熔深較深，從而改善了焊縫的力學(xué)性能。焊接機(jī)器人適合大規(guī)模生產(chǎn)。不僅焊接效率高，而且速度快。以雙向六車道單幅三墩柱蓋梁骨架為例，進(jìn)行傳統(tǒng)人工焊接加工和自動(dòng)焊接機(jī)器人焊接進(jìn)行工效分析。從表5分析對(duì)比，人工焊接單幅三墩柱蓋梁骨架是自動(dòng)焊接機(jī)器人焊接費(fèi)用的3倍，自動(dòng)焊接機(jī)器人焊接合格率100%。

表5 自動(dòng)焊接機(jī)器人鋼筋焊接效益分析表

8 智能數(shù)控自動(dòng)化鋼筋加工應(yīng)用工程實(shí)例

甬臺(tái)溫高速公路復(fù)線溫州南塘至黃華段工程第四合同段，起止樁號(hào)K265+317.5～K270+777.35，線路全長(zhǎng)為5.46 km，翁垟高架橋全長(zhǎng)為4.50 km。翁垟高架橋墩柱采用花瓶式橋墩的形式，尺寸為2.2 m×2.3 m、3.0 m×3.0 m，高度范圍6.9～11.7 m，共計(jì)292個(gè)，樁基鋼筋9 008 t，承臺(tái)鋼筋4 868 t，墩身鋼筋4 737 t，蓋梁鋼筋2 489 t，其他及橋面附屬鋼筋1 384 t，橋梁工程鋼筋合計(jì)數(shù)量23 000 t。

翁垟高架橋鋼筋加工全部采用智能數(shù)控自動(dòng)化鋼筋加工設(shè)備，扣除建廠及智能數(shù)控自動(dòng)化鋼筋加工設(shè)備全部的投入資金成本，鋼筋加工單價(jià)190元/t，而目前人工加工鋼筋單價(jià)在590～600元/t左右。智能數(shù)控鋼筋加工效益分析見表6。

表6 智能數(shù)控鋼筋加工效益分析表

由表6可知，此項(xiàng)目橋梁工程采用智能數(shù)控自動(dòng)化設(shè)備加工鋼筋，生產(chǎn)成本為558.4萬元，若采用人工加工鋼筋，生產(chǎn)成本約1 684萬元。人工加工鋼筋生產(chǎn)成本是智能數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)成本的3倍。采用智能數(shù)控自動(dòng)化設(shè)備加工鋼筋，降低生產(chǎn)成本約1 126萬元[4]。

9 結(jié) 語(yǔ)

甬臺(tái)溫高速公路復(fù)線溫州南塘至黃華段工程第四合同段，采用智能數(shù)控設(shè)備加工鋼筋，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，節(jié)省了鋼筋加工費(fèi)用，大幅度降低了原材料和能源消耗，同時(shí)大大減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。智能數(shù)控自動(dòng)化鋼筋加工設(shè)備具有明顯的優(yōu)勢(shì)，使鋼筋的加工基本實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。縮短了人工加工各部分的加工時(shí)間和協(xié)調(diào)偏差，提高了鋼筋成型的質(zhì)量和效率，智能數(shù)控自動(dòng)化加工鋼筋，加工質(zhì)量?jī)?yōu)良，經(jīng)濟(jì)安全，施工方便。它可以加快施工進(jìn)度，改善施工環(huán)境，為項(xiàng)目創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。基于這些優(yōu)點(diǎn)，鋼筋智能數(shù)控自動(dòng)化加工設(shè)備逐漸受諸多施工企業(yè)的信賴。智能數(shù)控全自動(dòng)鋼筋設(shè)備的進(jìn)一步推廣和普及將成為社會(huì)發(fā)展的一種趨勢(shì)。