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        礦用鋼筋梯生產(chǎn)工藝優(yōu)化設(shè)計及應(yīng)用

        2019-11-01 01:37:28曹國慶
        山東煤炭科技 2019年10期
        關(guān)鍵詞:優(yōu)化設(shè)計

        康 健 曹國慶 付 琳

        (兗州煤業(yè)股份有限公司南屯煤礦,山東 鄒城 273515)

        我國煤礦巷道的主要支護方式為錨桿支護,即將錨桿、托盤與鋼筋梯聯(lián)合使用,作為錨桿支護的重要組成部分,鋼筋梯的需求量日益增加。本文結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)實際環(huán)境與條件,通過對鋼筋梯生產(chǎn)線整體布局、工藝改造及安全性三方面進行研究和分析,提出合理有效的優(yōu)化解決方案,達(dá)到優(yōu)化生產(chǎn)工藝的目的。

        1 礦用鋼筋梯的生產(chǎn)工藝及現(xiàn)狀分析

        1.1 工藝流程

        礦用鋼筋梯是先將兩根同長的圓鋼調(diào)直折彎后焊接在一起,再將多根圓鋼以一定的間距排列,且互成直角后焊接而成。其原材料通常采用Q235A碳素結(jié)構(gòu)鋼、抗拉強度不低于375MPa的普通熱軋圓鋼或不低于其性能的其他金屬材料焊接而成,根據(jù)需要可定制不同規(guī)格,一般直徑為10~20mm,兩縱梁間距約80~100mm,長度為1000~5000mm,如圖1。

        圖1 鋼筋梯生產(chǎn)工藝流程圖

        1.2 工藝現(xiàn)狀及存在問題

        流程中最重要的四步為:下料、調(diào)直、折彎與焊接,現(xiàn)生產(chǎn)工藝存在以下缺陷:

        (1)下料。鋼筋梯的原材料均為線材,加工時需按要求截取相應(yīng)長度后,再進行調(diào)直處理。因此在這道工序的加工過程中,需先將成盤的線材展開,再截斷調(diào)直后碼放,生產(chǎn)過程大約需要三到四個人,工人的勞動強度大,安全性差,尤其在線材最后幾圈時容易回彈傷人,這種人工放線的效率低且存在很大的安全隱患。

        (2)布局。作業(yè)地點分散,半成品需二次轉(zhuǎn)運。工作區(qū)域不連續(xù),造成調(diào)直后的半成品積壓堆放,需再次轉(zhuǎn)運,加工過程消耗時間長,易造成怠工,同時浪費人力,降低工時利用率。

        (3)折彎。人工折彎,大大降低產(chǎn)品質(zhì)量及效率。在定位及彎箍工序中,需多次重復(fù)量尺與彎箍,人工定位的方式精度低,操作繁瑣,且易造成鋼筋梯在彎箍過程中變形,導(dǎo)致焊后強度與精度差。

        (4)焊接。礦用鋼筋梯的長度一般在1000~5000mm之間,而普通焊煙凈化器的吸氣口僅有160mm左右,且吸氣臂為彈簧壓縮式結(jié)構(gòu),使用過程中高度不易控制,工人只能采用蹲姿作業(yè),且在焊接過程中,為滿足凈化要求必須頻繁地挪移凈化器,這造成工人勞動強度的增加,生產(chǎn)效率降低。

        2 生產(chǎn)工藝優(yōu)化實施方案

        為解決現(xiàn)存的各種缺陷,決定從生產(chǎn)線整體布局及工藝改造兩個流程進行優(yōu)化設(shè)計,具體實施方案如下。

        2.1 生產(chǎn)線整體布局優(yōu)化

        將生產(chǎn)車間工作區(qū)劃分為兩部分,半成品加工區(qū)與成品焊接區(qū)(圖2)。半成品加工區(qū)主要負(fù)責(zé)圓鋼的下料調(diào)直與彎箍,將調(diào)直機與彎箍機定置在這個區(qū)域內(nèi),兩設(shè)備前后錯位布置,操作人員共用一個多功能組合式工架,完成生產(chǎn)線的連續(xù)布置,并有效節(jié)省每道工序間的轉(zhuǎn)接,提高工作效率。

        圖2 生產(chǎn)線整體布局示意圖

        2.2 工藝改造

        原生產(chǎn)工藝存在的缺陷中影響生產(chǎn)效率的關(guān)鍵在于各工序中缺少專用工裝,導(dǎo)致重復(fù)工作,效率降低,故為各工序設(shè)計專用工裝。

        (1)多功能組合式工架的設(shè)計。此專用工架包括三個工位,最外側(cè)的工位放料高度與彎箍機的工作平臺齊高,確保在鋼筋彎箍時送料平穩(wěn),不易彎曲變形;中間側(cè)工位為調(diào)直后的半成品存放區(qū),下一工序可直接使用,無需二次轉(zhuǎn)運;最里側(cè)工位為鋼筋彎箍后的半成品存放區(qū),進入下一工序時,直接用行車吊運即可。同時還配備多個單側(cè)多工位工架,根據(jù)所加工鋼筋梯規(guī)格的不同組合使用,即確保各工作區(qū)工序間的轉(zhuǎn)接,形成流水線生產(chǎn),又方便其獨立作業(yè),實現(xiàn)調(diào)直與彎箍后半成品的連續(xù)周轉(zhuǎn),安全高效,如圖3(a)。

        (2)傾斜式固定支座的設(shè)計。根據(jù)鋼筋梯原材料圓鋼成盤采購的特點,將采購來的整盤圓鋼放置固定座內(nèi),利用自身重量實現(xiàn)自動走線,代替原人工放線的方式,如圖3(b)。

        (3)彎箍定位專用胎具的設(shè)計。增設(shè)鋼筋彎箍機的定位工裝,在彎箍時,只需一頭觸碰定位工裝即可,無需再頻繁量尺,方便快捷。同時改進彎箍胎具,因鋼筋梯的兩頭彎箍直徑不同,原胎具只能進行單頭的彎箍,加工過程中,需將圓鋼一頭彎箍后碼放,焊接時,需將兩個單頭彎箍的圓鋼焊接在一起,增加焊接長度及焊點數(shù)量,勞動效率大大降低。為解決這一問題,對胎具進行優(yōu)化,增加了雙槽定位,實現(xiàn)雙頭彎箍。即用同一根圓鋼一頭彎箍后再彎另一頭,大大簡化加工過程,提高勞動效率,同時提高焊接質(zhì)量,加強鋼筋梯的整體焊接強度,如圖3(c)。

        (4)大容量可調(diào)節(jié)式護罩的設(shè)計。根據(jù)生產(chǎn)需要,將原焊煙凈化器的雙臂吸氣口進行改造,設(shè)計大容量吸氣罩,加大吸氣口的有效面積,并在吸氣罩與支架之間做可調(diào)式設(shè)計。工人可以根據(jù)自身習(xí)慣任意調(diào)節(jié)吸氣罩的高度,在焊接過程中不用頻繁移動焊煙凈化器,還可以靈活采用站姿、蹲姿或坐姿作業(yè),大大減輕工人勞動強度,提高工時利用率,如圖3(d)。

        2.3 安全性能優(yōu)化

        (1)針對圓鋼在放線過程中做旋轉(zhuǎn)運動、彈性大、軌跡不易受控、尤其在每盤的最后幾圈圓鋼左右亂飛易傷人的特點,設(shè)計可移動式護罩,即可靈活移動又能提高設(shè)備的安全性。

        (2)彎箍機的控制開關(guān)為腳踏式,安裝在控制箱的一側(cè),這種設(shè)計雖方便工人操作,但極易因雜物的掉落或他人誤踩導(dǎo)致設(shè)備自運行,發(fā)生安全隱患。針對這些問題,在腳踏開關(guān)上方加設(shè)防護罩,提高設(shè)備安全性。

        3 結(jié)語

        目前,該礦用鋼筋梯優(yōu)化后已在該礦應(yīng)用。較原生產(chǎn)工藝有效節(jié)約時間,減輕工人的勞動強度,大大提高了生產(chǎn)效率,滿足礦井鋼筋梯的生產(chǎn)需求,特別是專用工裝及胎具的設(shè)計,有效簡化了加工過程。同時,消除了安全隱患,提高焊接質(zhì)量,對焊接凈化器的改造,加大了凈化面積,改善了作業(yè)環(huán)境,獲得職工的一致認(rèn)可,具有較高的推廣應(yīng)用價值。

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