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

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。