［關(guān)鍵詞］自動化技術(shù)；鋼結(jié)構(gòu)加工；技術(shù)應(yīng)用

［中圖分類號］TH625 ［文獻標(biāo)志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）11–0113–03

1項目概況

中鐵十二局集團高原鐵路2標(biāo)1號鋼結(jié)構(gòu)加工廠位于四川省康定市榆林街道某村，緊鄰318國道，距某高原隧道進口0.3 km，距某高原隧道1號橫洞約1.8 km，交通便利。該加工廠主要承擔(dān)某高原隧道進口、平導(dǎo)、1號橫洞和某高原隧道出口及平導(dǎo)施工所需約20 000 t 鋼構(gòu)件的加工任務(wù)。加工廠車間占地面積4 620m2，車間跨度35 m，長度132 m，主體采用全封閉鋼架彩鋼結(jié)構(gòu)，顏色為白墻灰瓦，頂部及周圍設(shè)有采光和通風(fēng)設(shè)施，確保車間內(nèi)部空間寬敞、光線充足和環(huán)境優(yōu)良。工廠功能區(qū)域劃分科學(xué)，配備完善，實現(xiàn)了流水作業(yè)和集約生產(chǎn)，且運輸便利。車間內(nèi)設(shè)有明確的工作區(qū)域、通道和分界線，配備有必要的安全和消防設(shè)施，確保操作安全和高效率生產(chǎn)。

2智能自動化加工設(shè)備

2.1數(shù)控光纖激光切割機

數(shù)控光纖激光切割機采用川崎RA010L 機器人，主要用于工字鋼的精確分段切割。機器人可自動定位工件具體位姿，還能通過高級圖像識別技術(shù)識別材料的細(xì)節(jié)。此外，其能接收CAD圖紙或數(shù)據(jù)庫中的參數(shù)，并將這些信息轉(zhuǎn)換成機器人的操作軌跡，從而實現(xiàn)高效和精確的切割作業(yè)。這種技術(shù)的應(yīng)用大幅提高了切割的準(zhǔn)確性和效率，減少了材料浪費，并優(yōu)化了整個生產(chǎn)流程。該機器人的詳細(xì)技術(shù)參數(shù)和功能見表1，包括其操作負(fù)載以及兼容的材料尺寸等關(guān)鍵信息。

該切割機相比以往切割機（剪板機+ 沖孔機或等離子切割機）效率提升2 倍以上，切割精度大幅提升，切口光滑平整，有效減小了鋼板加工過程中的應(yīng)力集中和變形，解決了以往其他切割機或加工工藝切口邊緣不整齊、無法加工小孔等問題。

2.2龍門雙機焊接機器人

龍門雙機焊接機器人是高端焊接設(shè)備，該設(shè)備集成了先進技術(shù)，包括自動編寫焊接程序、視覺識別定位技術(shù)、快速建模能力，以及根據(jù)預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)格式和接口參數(shù)自動計算和規(guī)劃焊接路徑。此外，該機器人還能自動完成焊接作業(yè)，并在焊接過程中自動調(diào)整偏差，確保焊接質(zhì)量的高標(biāo)準(zhǔn)和一致性。這種機器人的應(yīng)用顯著提高了焊接的效率和質(zhì)量，能替代三四名專業(yè)焊工。其精確控制和高級功能可有效避免人工焊接問題，如漏焊、夾渣、焊縫不飽滿及氣泡的生成。焊接強度高，焊縫外形美觀，不僅確保了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，也大幅提升了生產(chǎn)速度。該機器人的應(yīng)用不僅優(yōu)化了生產(chǎn)流程，而且提高了產(chǎn)品的整體質(zhì)量。

3智能自動化生產(chǎn)線

3.1數(shù)控鋼筋網(wǎng)片生產(chǎn)線

數(shù)控鋼筋網(wǎng)焊接生產(chǎn)線采用PLC 控制系統(tǒng)，是一款全自動化的鋼筋網(wǎng)焊接設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)最寬1.5 m、直徑5～12 mm 的鋼筋網(wǎng)片的自動化和遠(yuǎn)程焊接。該設(shè)備完整覆蓋了鋼筋網(wǎng)片加工的全部流程，包括鋼筋的自動上料、調(diào)直、切斷、送絲、焊接、剪切以及網(wǎng)片的收集，實現(xiàn)了從原材料到成品的全自動生產(chǎn)。焊接頻率高達60 次/min，不僅焊接速度快，而且成型的網(wǎng)片質(zhì)量優(yōu)異，焊點牢固且均勻，有效避免了開焊現(xiàn)象。此外，該設(shè)備在焊接過程中對角線精度極高，確保了網(wǎng)片的尺寸準(zhǔn)確性。焊接時的火花生成極少，且噪聲低，大幅提升了操作環(huán)境的安全與舒適。這些特點使得該生產(chǎn)線不僅提高了生產(chǎn)效率，還保障了產(chǎn)品的高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，適應(yīng)了現(xiàn)代建筑行業(yè)對高精度和高質(zhì)量鋼筋網(wǎng)片的需求。數(shù)控鋼筋網(wǎng)片生產(chǎn)線如圖1 所示，具體流程包括以下內(nèi)容。

（1）鋼筋上料。將圓盤狀鋼筋接入數(shù)控鋼筋切斷機。

（2）拉直剪切。在設(shè)定鋼筋調(diào)直切斷機的參數(shù)后，機器將鋼筋調(diào)直并剪切至統(tǒng)一長度，隨后這些鋼筋通過傳送帶移入焊接區(qū)準(zhǔn)備進一步加工。

（3）送絲與焊接。鋼筋排列整齊地進入焊接區(qū)，通過交叉放置的鋼筋進行連接。焊接設(shè)備采用直回路設(shè)計，不僅提高了焊接效率，還降低了能耗。焊接速度可達每分鐘60 根鋼筋。此外，采用了數(shù)控伺服系統(tǒng)確保焊接網(wǎng)格的精確對位，從而保證成品網(wǎng)片的質(zhì)量和穩(wěn)定性。

（4）定尺寸切割。搬運機器人利用傳感器監(jiān)測鋼筋網(wǎng)片的端點位置，根據(jù)預(yù)設(shè)計算的切割點，精確切割鋼筋網(wǎng)片。這一步驟可根據(jù)生產(chǎn)需求切割直徑4～8 mm、寬度最大1 500 mm 的鋼筋網(wǎng)片。

3.2全自動小導(dǎo)管生產(chǎn)線

全自動小導(dǎo)管生產(chǎn)線專為直徑108mm及以下的管材設(shè)計，實現(xiàn)了管材的自動送料、鋸切、割孔及縮尖等一系列加工步驟。該生產(chǎn)線具備極高的孔徑和孔間距精度，誤差極小，確保每一次加工都符合嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。尖頭加工過程中，特別關(guān)注表面處理，加工后的表面光滑無損傷，顯著縮短了成型時間，提高了生產(chǎn)效率。由此產(chǎn)出的成品外觀整潔，質(zhì)量上乘，滿足了高標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)需求。

此外，該生產(chǎn)線自動化程度高，整個生產(chǎn)過程中僅需一兩人進行監(jiān)控，大幅降低了對人工的依賴，有效減少了人力成本。這不僅解決了人工作業(yè)中常見的質(zhì)量不穩(wěn)定和安全風(fēng)險問題，還提升了整體作業(yè)的安全性和可靠性。這種技術(shù)進步標(biāo)志著在管材加工領(lǐng)域的一個重大突破，為行業(yè)帶來了前所未有的生產(chǎn)效率和安全保障。全自動小導(dǎo)管生產(chǎn)線如圖2 所示，具體流程包括以下內(nèi)容。

（1）鋼管裝載。將所需加工的鋼管置于上料架，利用氣缸的伸縮功能逐一推出鋼管，隨后由搬運機器人精確抓取并轉(zhuǎn)運至切割工作區(qū)。

（2）精確切割。在切割區(qū)，搬運機器人利用傳感器對鋼管端點進行定位，計算出需要切斷的準(zhǔn)確位置。根據(jù)這些預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)，切割機器人執(zhí)行切割操作。

（3）尖端形成。切割完畢的鋼管被搬運至尖頭加工設(shè)備。此設(shè)備自動根據(jù)預(yù)設(shè)程序啟動，精確加工鋼管尖端，并在完成后將鋼管送出。

（4）打孔作業(yè)。搬運機器人繼續(xù)操作，將鋼管送入沖孔機。在這一階段，沖孔機依照設(shè)定參數(shù)自動進行孔洞加工，并在結(jié)束后推出加工完畢的鋼管。

（5）成品打包。搬運機器人將處理完的小導(dǎo)管逐一放入成品箱中，同時自動記錄數(shù)量，確保每個成品箱中的導(dǎo)管數(shù)量精確無誤。

3.3全自動工字鋼生產(chǎn)線

全自動工字鋼生產(chǎn)線通過先進的自動化技術(shù)完全實現(xiàn)了整個生產(chǎn)流程的自動化操作，無需人工干預(yù)。該生產(chǎn)線擁有最高200個/h 的生產(chǎn)能力，極大提高了效率。利用可編程的PLC控制系統(tǒng)和精準(zhǔn)的電子尺定位技術(shù)，確保了生產(chǎn)過程的準(zhǔn)確性和重復(fù)性。此外，采用電阻對焊技術(shù)進行焊接，不僅焊接接頭光滑且牢固，而且確保了產(chǎn)品的成型質(zhì)量，焊接后的工字鋼標(biāo)準(zhǔn)一致，無任何變形，展現(xiàn)了卓越的制造水準(zhǔn)。全自動工字鋼生產(chǎn)線如圖3 所示，具體流程包括以下內(nèi)容。

（1）鋼板切割。整張鋼板在機器人操作的等離子切割技術(shù)下，根據(jù)電腦排圖精準(zhǔn)分割成多個法蘭安裝板。此過程自動定位起始點和鋼板位置，高效利用材料。切割命令由控制系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送，完成后，切割的鋼板由搬運機器人整齊堆放。

（2）工字鋼裝載。此環(huán)節(jié)涵蓋工字鋼上料架和上料輥道，及對裝焊接機器人。工字鋼在生產(chǎn)線上首先被放置在專門設(shè)計的上料架上，隨后通過上料輥道逐個輸送至焊接區(qū)域。這種輥道系統(tǒng)設(shè)計用來確保工字鋼能夠穩(wěn)定且連續(xù)地移動，減少人工搬運，降低勞動強度和可能的操作錯誤。在輥道的末端，對裝焊接機器人自動接管工作，進行精準(zhǔn)的焊接操作。這些機器人配備有先進的視覺和感應(yīng)系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確識別工字鋼的位置和角度，確保焊接的精確性和一致性。

（3）彎曲加工。數(shù)字控制彎拱機自動設(shè)定并監(jiān)測彎曲程度，工字鋼通過輥道送入機器?？刂葡到y(tǒng)設(shè)定彎曲參數(shù)，機器自動調(diào)整，超差時自動警報并等待人工確認(rèn)。

（4）法蘭板焊接。1臺搬運機器人負(fù)責(zé)搬運法蘭板，另1 臺執(zhí)行焊接任務(wù)，兩臺機器人協(xié)作完成工字鋼兩端的法蘭板焊接。

4信息化技術(shù)

4.1工業(yè)聯(lián)網(wǎng)

工廠內(nèi)所有機械設(shè)備均接入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，與廠區(qū)的中心服務(wù)器相連，允許對機器的運行狀態(tài)（包括運轉(zhuǎn)、暫停及故障情況）進行實時觀察。工藝流程中的數(shù)據(jù)也通過這一網(wǎng)絡(luò)傳輸，確保信息的精確性和信賴度。

4.2管理數(shù)字化

在現(xiàn)代企業(yè)管理中，數(shù)字化已成為提升生產(chǎn)效率和質(zhì)量控制的關(guān)鍵驅(qū)動力。通過將生產(chǎn)、品質(zhì)與工藝相關(guān)的所有信息整合至數(shù)據(jù)庫中，管理者能夠?qū)崟r更新并監(jiān)控生產(chǎn)進度和質(zhì)量指標(biāo)，這種實時性的信息流通顯著提升了管理的響應(yīng)速度和決策的準(zhǔn)確性。具體來說，生產(chǎn)數(shù)據(jù)如當(dāng)日產(chǎn)量、本月產(chǎn)量、材料用量、合格率等關(guān)鍵性指標(biāo)都通過生產(chǎn)報表清晰呈現(xiàn)，使得管理層能夠即時獲取生產(chǎn)線的運作狀態(tài)，快速識別并解決生產(chǎn)過程中的問題。

5結(jié)束語

自動化技術(shù)的集成為鋼結(jié)構(gòu)加工廠帶來了顯著的效益。通過文章研究，認(rèn)為自動化技術(shù)對于提升高原鐵路鋼結(jié)構(gòu)智能加工廠的競爭力，以及增強產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率具有重要意義。未來，隨著自動化技術(shù)的進一步發(fā)展和優(yōu)化，其將在更廣泛的制造業(yè)領(lǐng)域得到應(yīng)用，推動整個行業(yè)的持續(xù)進步與發(fā)展。