模塊化機電生產(chǎn)加工設備在工程中應用
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摘要：本文結(jié)合企業(yè)科技研發(fā)成果和工程項目實踐，深入分析了建筑機電行業(yè)亟待推行產(chǎn)業(yè)升級的需求以及改變機電安裝生產(chǎn)方式的意義，闡述了模塊化機電生產(chǎn)加工設備在工程項目履約中的應用，以期對同類工程提供參考借鑒。
關鍵詞：機電工程模塊化機電生產(chǎn)加工設備
國務院辦公廳以國辦發(fā)〔2016〕71號文的形式發(fā)布了《關于大力發(fā)展裝配式建筑的指導意見》，提出提高技術水平和工程質(zhì)量，促進建筑產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，引導企業(yè)研發(fā)應用與裝配式施工相適應的技術、設備和機具，提高部品部件的裝配施工連接質(zhì)量和建筑安全性能。結(jié)合當前國內(nèi)建筑工程設計周期短、圖紙精度低以及工程項目品質(zhì)要求高、工期要求緊、現(xiàn)場場地小、場布調(diào)整多、場外條件差、技工數(shù)量少等現(xiàn)狀，采用各專業(yè)靈活設置模塊化成套生產(chǎn)線形成因地制宜的分散式預制加工生產(chǎn)方式來滿足大部分建筑工地的使用需求。為此，項目團隊研制了針對管道和支架預制加工的管道壓槽、套絲、開孔預制加工中心，機電專業(yè)線材切割加工中心，機電專業(yè)組對焊接加工中心三套模塊化生產(chǎn)線為核心的機電生產(chǎn)加工設備，且均已獲得國家專利授權。
1模塊化機電生產(chǎn)加工設備優(yōu)勢分析
機電工程生產(chǎn)方式對比分析見表1。從當前建筑機電工程履約的生產(chǎn)方式來看，生產(chǎn)方式的實施受施工條件制約，同時也受到短期成本投入和預制設計能力的制約。第1類生產(chǎn)方式履約，以當前人力資源的數(shù)量和質(zhì)量現(xiàn)狀很難滿足項目的工期和質(zhì)量目標；第3、4類生產(chǎn)方式的工廠化預制加工所需的場地條件一般項目很難滿足，造價成本不被接受，而且絕大部分公司在工程周邊區(qū)域并沒有預制加工廠，難以實現(xiàn)第3、4類生產(chǎn)方式；采用第2類生產(chǎn)方式為主體，同時輔以新型施工機具，提高現(xiàn)場機械化程度、工件加工精度和施工工效，以達到工廠化預制加工的類似效果，而且模塊化設備設置靈活，轉(zhuǎn)移便捷，受場地制約小，設備投入分攤成本不高，能夠滿足絕大部分機電工程的需求，所以第2類生產(chǎn)方式具有很好的推廣價值。
2模塊化機電生產(chǎn)加工設備的應用
2.1消防管道工藝預制加工中心
將管道壓槽、管道切斷、開孔和管道套絲等主要數(shù)控設備安裝在飛翼集裝箱內(nèi)，形成一個可以移動的消防管道工藝預制加工中心裝置，主要用于管道的切斷、壓槽、套絲和開孔的預制加工（見圖1）。要對管道進行切割或開孔加工時，向切割設備控制器導入待加工管道規(guī)格、長度、開孔定位信息等，然后啟動設備展開定長切割或定位開孔作業(yè)，加工好的管段再通過傳送裝置傳送到壓槽（套絲）物流架上，隨后進行管段的壓槽（套絲）作業(yè)。
2.2機電專業(yè)線材切割加工中心
將等離子切割機器人、卡盤機、切割平臺、型鋼沖剪機等主要數(shù)控設備安裝在飛翼集裝箱內(nèi)，形成一個可以移動的切割中心裝置，主要用于管道、鋼板和型鋼預制加工的切割，具體為管道切斷、坡口、相貫線切割、鋼板切割、型鋼切斷、沖孔等加工工藝（見圖2）。2.1.1設備特點。（1）設備主機均安裝固定在集裝箱內(nèi)，物流系統(tǒng)等輔助裝置模塊拼裝的形式設置在集裝箱外，便于成套設備的拆裝和轉(zhuǎn)移。（2）采用激光切割設備對管道進行切斷和開孔，切割面光滑無毛刺，加工速度極快，同時對加工管段進行編碼打印。（3）采用數(shù)控系統(tǒng)壓槽設備，可通過數(shù)字參數(shù)設置，使壓槽深度均勻，痕跡光滑，鍍鋅、襯塑、涂塑等管材均可，壓槽速度快。（4）采用數(shù)控系統(tǒng)套絲設備，可通過數(shù)字參數(shù)設置，使套絲長度統(tǒng)一，無縮徑現(xiàn)象，加工速度快。2.1.2加工流程。將待加工的管道放入料架平鋪，當需加工管道不需要切斷而直接使用成品管道時，啟動壓槽（套絲）設備，自動對管道兩端進行壓槽（套絲）作業(yè)，加工完成后的成品自動轉(zhuǎn)入出料籃，然后搬走待用；當需2.2.1設備特點。（1）設備主機均安裝固定在集裝箱內(nèi)，物流和導軌系統(tǒng)等輔助裝置以模塊拼裝的形式設置在集裝箱外，便于成套設備的拆裝和轉(zhuǎn)移。（2）采用等離子相貫線切割設備對管道進行切斷、坡口和相貫線切割，并且在切割床轉(zhuǎn)換到管托小車上后，可以進行鋼板等型鋼的切割加工；切割面光滑無毛刺，加工速度快。（3）采用多功能液壓沖剪、折彎設備，并使用可追位適應設備不同工位的物流系統(tǒng)；用各種型鋼模具進行切斷、開孔和折彎，使加工件質(zhì)量均質(zhì)化。2.2.2加工流程。首先根據(jù)需要加工的型鋼型號及加工內(nèi)容更換安裝相應的沖剪模具，然后移動物流架并調(diào)整高度，與加工工位對應，并與設備連接固定牢固；對于非定長、定位的物流架系統(tǒng)，采用人工測量送料的方式進行加工作業(yè)，對于有定長、定位功能的自動化物流架系統(tǒng)，則是向物流控制器導入加工參數(shù)，進行自動化加工作業(yè)；加工后的成品輸送到出料籃待用。
2.3機電專業(yè)組對焊接加工中心
將焊接機器人、壓緊式變位機、水平焊接變位機、多功能柔性組對焊接平臺等主要數(shù)控設備安裝在飛翼集裝箱內(nèi)，形成一個可以移動的焊接中心裝置，主要用于管道和支架預制加工部件的焊接，具體為管道彎頭、法蘭、三通、組對和焊接以及各類型鋼支架的組對和焊接（見圖3）。組對時利用一臺或兩臺多功能柔性組對焊接平臺及管托小車進行組對作業(yè)；在進行管道與法蘭等的焊接連接時，將組對好的法蘭或管件固定在卡盤上，輸入焊接參數(shù)到控制器，然后進行焊接作業(yè)；在進行型鋼支架的組對和焊接時，利用多功能柔性組對焊接平臺進行組對及焊接作業(yè)。
3模塊化機電生產(chǎn)加工設備的研發(fā)與推廣
節(jié)能環(huán)保、靈活機動、適應性強、便利性高、加工精度、生產(chǎn)效率等成為建筑行業(yè)對施工機具設備的迫切需求。同時，易用性、多樣性、經(jīng)濟性等特點也成為迅速推廣模塊化施工設備的關鍵。利用數(shù)字信息技術、物聯(lián)網(wǎng)技術、計算機技術等科技手段針對施工工藝和使用場所等要求研發(fā)好用、經(jīng)濟的便捷性、模塊化加工生產(chǎn)設備，成為建筑行業(yè)各個公司的重要任務。公司除了對金屬線材的壓槽、套絲、切斷、開孔、破口、相貫線切割、組對、焊接加工工藝的加工設備進行集成化模塊化設備進行研究外，還將對非金屬材料的預制加工設備進行集成化模塊化，提高設備的加工精度和工作效率。在研發(fā)和推廣建筑機電預模塊化制加工設備的同時，也將使用和研發(fā)裝配安裝的機械設備，實現(xiàn)自動化裝配，智能化安裝，提高加工和裝配效率。生產(chǎn)加工和裝配安裝的機械設備的自動化和普及化，提高建筑工程的預制化率和裝配化率，促進建筑工業(yè)化的發(fā)展。
4結(jié)語
公司結(jié)合當前行業(yè)現(xiàn)狀并針對項目需求研制出涉及機電專業(yè)主要施工工藝的集成化模塊化加工設備，并在部分項目進行試點應用。項目部在預制加工工件的質(zhì)量和效率得到較大的提高，彌補了技能工人數(shù)量的不足。公司研發(fā)部將針對項目部的使用需求，對以上預制加工設備進行完善和升級，使設備更便捷、更易用、更智能、更高效，同時研發(fā)更多施工工藝的預制加工設備，踐行建筑機電工業(yè)化道路。
作者:余應清 張金祥 尹奎 單位:中建三局一公司安裝公司