模塊化機(jī)電生產(chǎn)加工設(shè)備在工程中應(yīng)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(jī)電行業(yè)亟待推行產(chǎn)業(yè)升級的需求以及改變機(jī)電安裝生產(chǎn)方式的意義，闡述了模塊化機(jī)電生產(chǎn)加工設(shè)備在工程項目履約中的應(yīng)用，以期對同類工程提供參考借鑒。
關(guān)鍵詞：機(jī)電工程模塊化機(jī)電生產(chǎn)加工設(shè)備
國務(wù)院辦公廳以國辦發(fā)〔2016〕71號文的形式發(fā)布了《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見》，提出提高技術(shù)水平和工程質(zhì)量，促進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，引導(dǎo)企業(yè)研發(fā)應(yīng)用與裝配式施工相適應(yīng)的技術(shù)、設(shè)備和機(jī)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(dāng)前國內(nèi)建筑工程設(shè)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(shè)置模塊化成套生產(chǎn)線形成因地制宜的分散式預(yù)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(tuán)隊研制了針對管道和支架預(yù)制加工的管道壓槽、套絲、開孔預(yù)制加工中心，機(jī)電專業(yè)線材切割加工中心，機(jī)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(jī)電生產(chǎn)加工設(shè)備，且均已獲得國家專利授權(quán)。
1模塊化機(jī)電生產(chǎn)加工設(shè)備優(yōu)勢分析
機(jī)電工程生產(chǎn)方式對比分析見表1。從當(dāng)前建筑機(jī)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(yù)制設(shè)計能力的制約。第1類生產(chǎn)方式履約，以當(dāng)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(biāo)；第3、4類生產(chǎn)方式的工廠化預(yù)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(yù)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(jī)具，提高現(xiàn)場機(jī)械化程度、工件加工精度和施工工效，以達(dá)到工廠化預(yù)制加工的類似效果，而且模塊化設(shè)備設(shè)置靈活，轉(zhuǎn)移便捷，受場地制約小，設(shè)備投入分?jǐn)偝杀静桓撸軌驖M足絕大部分機(jī)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(jī)電生產(chǎn)加工設(shè)備的應(yīng)用
2.1消防管道工藝預(yù)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(shè)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(yù)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(yù)制加工（見圖1）。要對管道進(jìn)行切割或開孔加工時，向切割設(shè)備控制器導(dǎo)入待加工管道規(guī)格、長度、開孔定位信息等，然后啟動設(shè)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(jìn)行管段的壓槽（套絲）作業(yè)。
2.2機(jī)電專業(yè)線材切割加工中心
將等離子切割機(jī)器人、卡盤機(jī)、切割平臺、型鋼沖剪機(jī)等主要數(shù)控設(shè)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(yù)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(shè)備特點。（1）設(shè)備主機(jī)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(shè)置在集裝箱外，便于成套設(shè)備的拆裝和轉(zhuǎn)移。（2）采用激光切割設(shè)備對管道進(jìn)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(jìn)行編碼打印。（3）采用數(shù)控系統(tǒng)壓槽設(shè)備，可通過數(shù)字參數(shù)設(shè)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(shè)備，可通過數(shù)字參數(shù)設(shè)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(dāng)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(shè)備，自動對管道兩端進(jìn)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(dāng)需2.2.1設(shè)備特點。（1）設(shè)備主機(jī)均安裝固定在集裝箱內(nèi)，物流和導(dǎo)軌系統(tǒng)等輔助裝置以模塊拼裝的形式設(shè)置在集裝箱外，便于成套設(shè)備的拆裝和轉(zhuǎn)移。（2）采用等離子相貫線切割設(shè)備對管道進(jìn)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(jìn)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(shè)備，并使用可追位適應(yīng)設(shè)備不同工位的物流系統(tǒng)；用各種型鋼模具進(jìn)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(yīng)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(yīng)，并與設(shè)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(jìn)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(dǎo)入加工參數(shù)，進(jìn)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(jī)電專業(yè)組對焊接加工中心
將焊接機(jī)器人、壓緊式變位機(jī)、水平焊接變位機(jī)、多功能柔性組對焊接平臺等主要數(shù)控設(shè)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(yù)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(jìn)行組對作業(yè)；在進(jìn)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(jìn)行焊接作業(yè)；在進(jìn)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(jìn)行組對及焊接作業(yè)。
3模塊化機(jī)電生產(chǎn)加工設(shè)備的研發(fā)與推廣
節(jié)能環(huán)保、靈活機(jī)動、適應(yīng)性強(qiáng)、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(jī)具設(shè)備的迫切需求。同時，易用性、多樣性、經(jīng)濟(jì)性等特點也成為迅速推廣模塊化施工設(shè)備的關(guān)鍵。利用數(shù)字信息技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)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(jì)的便捷性、模塊化加工生產(chǎn)設(shè)備，成為建筑行業(yè)各個公司的重要任務(wù)。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(shè)備進(jìn)行集成化模塊化設(shè)備進(jìn)行研究外，還將對非金屬材料的預(yù)制加工設(shè)備進(jìn)行集成化模塊化，提高設(shè)備的加工精度和工作效率。在研發(fā)和推廣建筑機(jī)電預(yù)模塊化制加工設(shè)備的同時，也將使用和研發(fā)裝配安裝的機(jī)械設(shè)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(jī)械設(shè)備的自動化和普及化，提高建筑工程的預(yù)制化率和裝配化率，促進(jìn)建筑工業(yè)化的發(fā)展。
4結(jié)語
公司結(jié)合當(dāng)前行業(yè)現(xiàn)狀并針對項目需求研制出涉及機(jī)電專業(yè)主要施工工藝的集成化模塊化加工設(shè)備，并在部分項目進(jìn)行試點應(yīng)用。項目部在預(yù)制加工工件的質(zhì)量和效率得到較大的提高，彌補(bǔ)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(yù)制加工設(shè)備進(jìn)行完善和升級，使設(shè)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(yù)制加工設(shè)備，踐行建筑機(jī)電工業(yè)化道路。
作者:余應(yīng)清 張金祥 尹奎 單位:中建三局一公司安裝公司