可调式钢筋桁架生产线及核心设备研究分析

丁桂双

摘 要：该文以奥地利GH-400钢筋桁架生产线为研究对象，深入分析钢筋桁架生产工艺，对生产线各工艺环节设备进行功能与结构分析，同时采用机械设计等相关知识，对生产线核心设备的放线盘、较直、折弯、焊接成型做了详细的结构设计分析。

关键词：桁架 钢筋 焊接 机械装置

中图分类号：TG409 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）01（a）-0025-02

在芬兰、德国、奥地利等国家，钢筋桁架技术已经非常成熟，我国一些生产制造企业通过对国外钢筋桁架生产线的研究消化吸收，自主研发了一系列钢筋桁架生产设备，由于对国外设备核心技术并没有掌握，生产的设备存在很多不足，为此该文对奥地利GH-400钢筋桁架生产线进行研究分析，期待对我国钢筋桁架生产技术的发展有所帮助。

1 钢筋桁架生产线布局及主要生产设备

1.1 钢筋桁架焊接成型工艺

将5根钢筋通过放线盘、矫直装置引入设备，在进给过程中将两根腹杆钢筋折弯成峰谷型，为了解决多点焊接的均流问题，先进行上焊点焊接再进行下焊点焊接，为了与镀锌钢板焊接，将腹杆钢筋底脚折弯，下弦筋扩宽，达到规定长度剪切。钢筋桁架焊接成型工艺流程：钢筋放线—钢筋矫直—钢筋引线—腹杆折弯—工件定位夹紧—上焊接点焊接—下焊接点焊接—腹杆底脚折弯—桁架夹紧步进—下弦筋扩宽—桁架剪切成型—桁架落料堆码。

1.2 钢筋桁架生产线主要生产设备

根據钢筋桁架生产工艺流程及结构特征，钢筋桁架生产线各工艺环节的生产设备有放线盘、矫直牵引装置、导向穿线架（管）、腹杆钢筋折弯装置、自动焊接装置、底脚折弯装置、自动夹紧步进装置、下弦筋扩宽装置、剪切成型装置、自动落料装置以及电脑控制台、钢筋桁架生产线。

1.2.1 放线盘

将5盘钢筋吊装到放线盘位置，顺序从左至右依次是上弦钢筋、下弦钢筋、腹杆钢筋、腹杆钢筋、下弦钢筋。放线盘由制动系统控制机座，盘筋架以及导向架组成。制动系统使盘筋架及时制动，防止由于钢筋盘的惯性导致多余钢筋输出，，盘筋架储存钢筋原材，使钢筋有序输出，每盘钢筋要求吨位不超过3 t，高度不超过2 m。导向架防止钢筋乱线，将钢筋有序顺利的送进矫直机构。

1.2.2 较直装置

矫直装置作用：（1）使钢筋在长度方向的曲率均匀（2）消除钢筋部分残余应力。较直装置分为横向矫直纵向矫直和旋转矫直，每个放线盘都对应有一组横纵矫直装置，由5个圆形可360°转动的凹轮与钢筋相切，通过星轮杆旋转带动压块使其夹紧达到矫直目的。

1.2.3 上下弦钢筋的旋转矫直装置

横纵矫直装置矫直的钢筋通过手动牵引机引入导向穿线架进入旋转矫直装置。动作过程：通过星轮使双曲面斜辊扭转一定角度并受到向下的压力，使上下两个斜辊轮与钢筋压紧，使钢筋消除扭转应力，达到矫直目的，上下弦钢筋原理相同。

1.2.4 防倒退装置

腹杆钢筋是光圆，为了使腹杆钢筋折弯形状标准一致，所以需要一个防倒退装置使其定位准确，原理是辊轮与滚针轴承装配成套，使得辊轮只能单方向转动，通过星轮使上辊轮受到向下压力，使得上下辊轮与钢筋互相压紧，使得钢筋只能前进不能倒退。

1.2.5 腹杆钢筋折弯装置

钢筋桁架为了保证其结构稳定，将其设计成峰谷型，横向波距190～210 mm根据桁架生产长度电脑自动计算手动调整，纵向高度70～270 mm根据型号手动调整，横向波距可调是奥地利进口设备独具的功能，目前国产设备还做不到可调，只能保证横向波距200 mm，这样只能保证200 mm间距倍数尺寸批量生产。折弯过程是钢筋桁架生产线中关键的工序，折弯必须标准形状统一，才能保证腹杆钢筋与上下弦钢筋焊接后达到设计力学性能。折弯动作分析：通过两个液压缸驱动装置使得钢筋在垂直和水平方向挤压成型，配合夹紧进给装置动作完成连续折弯。

1.2.6 钢筋桁架自动焊接装置

焊接装置属于高频电阻焊，上弦钢筋与腹杆折弯钢筋波峰通过相对的两个电极（位置可手动调整）加压夹紧通电，使得钢筋相切局部焊点加热融化继而焊接在一起。因为是多点焊接，需要经过几秒的延时再进行下电极焊接，延时可以平均电流，使焊接条件保持在最佳状态。焊接过程由预压—焊接—保持—停止4个动作组成。国产设备因为焊接频率高，电极频繁更换，耗费了大量的资金，经多种材料试验，最终选择烙镐铜（导电性，耐磨性良好）为电极材料，当焊接磨损凹陷大于5 mm或焊接次数大于3 000次（电脑面板自动计数提醒）时，就需要转动更换新的焊接面以保证焊接质量。

1.2.7 夹紧步进进给装置

夹紧步进进给装置由夹紧装置和进给驱动装置组成，夹紧装置分为上弦筋夹紧和下弦筋夹紧，并同步在直线导轨上移动。进给驱动装置由伺服电机、编码器、曲柄连杆相互配合实现进给动作，进给驱动装置带动夹紧装置实现往返运动，进给距离按钢筋桁架间距190～210 mm可调。

1.2.8 底脚侧弯装置

通过两个圆形导向凹轮固定下弦钢筋，侧弯装置在固定的情况下向两侧运动，使得底脚侧弯成型，底脚侧弯是为了焊接在镀锌钢板上。

1.2.9 下弦钢筋间距扩宽装置

扩宽装置通过液压缸驱动，使得扩宽装置向上穿插在钢筋中间位置，顶压使得下弦钢筋间距扩宽到规定值（下弦钢筋中心距）。

1.2.10 钢筋桁架剪切成型装置

钢筋桁架剪切成型装置由液压系统、切刀底座、切刀组成。工作过程：钢筋桁架由剪切装置中心穿过，当步进长度达到设定尺寸时，电脑控制台发出切断信号，液压缸活塞带动切刀配合将钢筋桁架剪切成型。切断成型的钢筋桁架由气动机械手抓取进入下一个工序，进行有序的堆叠。

1.2.11 钢筋桁架落料堆码

钢筋桁架落料机构由气动机械手臂和滑落架组成。气动机械手臂在钢筋切断后立即抓取成型钢筋桁架右移松开，钢筋桁架自动落入滑落架上，完成有序堆叠。

通过电脑控制程序设置延时，使其分解动作连续运动完成半自动和全自动生产，实现连续批量自动生产过程。

2 结语

与国外相比，国内的钢筋桁架生产线生产技术还处于起步阶段，该文以奥地利GH-400可调式钢筋桁架生产线为研究对象，深入研究其成型工艺及各环节设备，采用机械设计相关知识，对生产线的核心设备做了具体的结构分析。希望该文的研究分析可以对国内的钢筋桁架生产技术发展起到一定的积极作用。

参考文献

[1] 安永乐.钢筋桁架焊接生产线的研究与关键设备的设计[D].南京理工大学，2014.

[2] 田野，元琳琳，李延云.钢筋桁架的全自动焊接生产过程[J].机械工程与自动化，2011（2）：198-199.

[3] 石永久，李恩来.钢筋桁架楼承板设计手册[Z].

[4] GH-400可调式钢筋桁架生产线操作说明书[Z].