CN102303222A - 先张法预应力混凝土桩模的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于生产制造建筑用预应力先张法混凝土管桩的先张法预应力混凝土桩模的生产工艺，包括以下步骤：首先、准备下列构件：企口板、管壁、纵筋、环筋、搭襻、螺栓、端板、端连板、跑轮；其次，将各部件按次序连接并点焊为一体，获得半片钢模；最后，合模及精加工。本发明具有如下优点：生产出的整个钢模内腔尺寸误差小，直线度好，生产出的管桩或方桩直线度好；外观平整度好，整体纵向刚度好，环向强度加强；整体同轴度得到确保，且本发明省钢材、省工序、省材料且生产的产品质量更高。
Description
技术领域
本发明涉及建材机械制造技术领域，特别是涉及用于生产制造建筑用预应力先张法混凝土管桩及方桩的先张法预应力混凝土桩模的生产工艺。
背景技术
建筑用预应力离心式混凝土管桩及方桩是通过先张法预应力混凝土管桩钢模及方桩钢模在离心机上高速旋转，使得先张法预应力混凝土管桩钢模或方桩钢模内装有的混凝土随模具高速离心运动从而生产出预应力混凝土管桩或方桩，由于它便于进行大规模工业化生产且生产出的预应力混凝土桩密实性好、强度高、承载力强，已越来越多的替代传统的以振动法浇注生产混凝土桩。
用于生产制造建筑用预应力混凝土桩的先张法预应力混凝土桩模基本呈筒状，由多节连接而成，每节均由两片形状相同、对扣并连接的槽形模具及用于安装于槽轴向两端的端连板组成，每片槽形模具由管壁、固定连接于每个管壁的径向管壁口两侧的企口板、固定连接于管壁外侧的加强纵筋及环向加强筋、固定连接于管壁外侧多个等距的等直径的半圆形的跑轮组成，以上两个槽形模具通过螺栓连接企口板成一体，从而形成外表有多个等直径的环状圆形跑轮、并有多个纵向分布的加强纵筋及环向加强筋、内腔为柱状体的筒状体或方柱体。当上述槽形模具截面呈半圆形时，桩模为管桩模，生产出的混凝土桩为管桩；当上述槽形模具截面呈等腰直角三角形时，桩模为方桩模，生产出的混凝土桩为方桩。
现有先张法预应力混凝土管桩模的生产工艺如下：
一、准备下列构件：
企口板：将条状型材经冷拉设备、模具冷拉直接至精尺寸，校正后，再打合口螺栓眼，备用；
管壁：将热轧板材通过剪板机剪成所需尺寸的长方形，预留加工量，通过金属切削加工合口端面多余部分，最终加工成所需尺寸的长方形，或者，将热轧板材通过剪板机直接精确剪成所需尺寸的长方形，然后通过压力机压制成半圆形或等腰直角三角形槽，备用；
纵筋：将热轧板材剪成所需尺寸的条状板材，或直接轧制成符合尺寸的型材，备用；
环筋：将条状板材通过弯板机弯制成型，或通过剪板机直接按工艺尺寸剪成型，备用；
搭襻、螺栓：备用；
端连板：将条状板材通过压力机弯曲成形，或按工艺尺寸用中板直接气割下料，或是铸造成型，备用；
跑轮：将T形型材通过压力机弯曲成形，然后铣加工哈夫面至工艺要求尺寸，或对扁钢型材压制成型后再与跑轮支撑板焊接，或是直接铸造成型，备用；
二、将各部件按次序连接并点焊为一体，获得半片钢模：
1.将压制好的管壁置于工作台上，
2.将企口板与管壁拼装，并点焊企口板与管壁连接处，
3.将跑轮与管壁、企口板拼装，并点焊跑轮与管壁、跑轮与企口板连接处，
4.将端连板与管壁、企口板拼装，并点焊端连板内壁与管壁连接处、端连板的端面与企口板连接处，
5.于工作台上或卸下工作台后，将纵筋及环筋与管壁、纵筋拼装并点焊连接处，至此，获得半片钢模；
三、合模及精加工：
1. 两片钢模合模，按工艺要求摆放搭襻、并点焊牢固，装合模螺栓，拧紧合模螺栓，合紧；
2.置合模后的钢模于焊接夹具上，按工艺要求对钢模进行焊接，焊接结束后，待钢模完全冷却到室温后，打开两片钢模；
3.焊接管壁内的环向接缝，焊实，焊透；
4.气割加工企口板搭襻螺栓孔豁口；
5.校正，在专用的校正机上进行直线度、开档、扭曲度的校正；
6.将两片校好的钢模合模并合紧，获得单节钢模；
7.将单节钢模置于车床上车削加工跑轮、端板及连接法兰上的定位止口，然后置于卧式钻床上钻出连接孔；
8.将单节钢模按编号接成整体钢模，用螺栓连接成整体钢模，打开，砂磨过渡接口处；
9.将完整钢模去毛刺，砂磨，获得成品。
上述先张法预应力混凝土管桩钢模的工艺的不足之处在于：
1、钢模产品质量不能令人满意：
整个钢模通常由N（N≥2）节以上的单节钢模连接而成，各单节钢模间均存在接缝，接缝数为N-1个，由于各节钢模分段加工，其车削、校正、装配均存在加工误差，误差累积常造成最终成品的连接处即接缝处高低不平，产品的直线度差，生产出的管桩或方桩直线度差。
2、材料消耗量大，尤其是砂轮、焊接用材消耗量大。
3、工艺复杂，工作量大。钢模在整个生产过程中，需拆装2-3次。
发明内容
本发明旨在提供一种钢模质量更好、耗材少的先张法预应力混凝土桩模的生产工艺。
本发明的技术方案包括以下步骤：
一、准备下列构件：
企口板：将条状型材经冷拉设备、模具冷拉直接至精尺寸，校正后，再打合口螺栓眼，备用；
管壁：将热轧板材通过剪板机剪成所需尺寸的长方形，预留加工量，通过金属切削加工合口端面多余部分，最终加工成所需尺寸的长方形，或者，将热轧板材通过剪板机直接精确剪成所需尺寸的长方形，然后通过压力机压制成所需的槽形，备用；
环筋：将条状板材通过弯板机弯制成型，或通过剪板机直接按工艺尺寸剪成型，备用；
纵筋：将热轧板材剪成所需尺寸的条状板材，或直接轧制成符合尺寸的型材，备用；
搭襻、螺栓：备用；
端板：将条状板材通过压力机弯曲成形，获环形板材或按工艺尺寸用中板直接气割下料，或铸造成型为铸钢件，备用；
端连板：将条状板材通过压力机弯曲成形，或按工艺尺寸用中板直接气割下料，或是铸造成型，然后加工哈夫面，配对钻孔，用连接螺栓连接紧密，备用；
跑轮：将T形型材通过压力机弯曲成形，然后铣加工哈夫面至工艺要求尺寸，或对扁钢型材压制成型后再与跑轮支撑板焊接，或直接铸造成型，备用；
二、将各部件按次序连接并点焊为一体，获得半片钢模：
将符合工艺要求的管壁、企口板、跑轮、端板、已加工好的端连扳、纵筋、环筋按工艺尺寸要求置于工作台上，并将各相关的部件之间点焊牢固，使其成为具有足够刚性的由多节组成的半片钢模；
三、合模及精加工：
1. 两片钢模合模，按工艺要求摆放搭襻、并点焊牢固，装合模螺栓，拧紧合模螺栓，合紧；
2. 置合模后的钢模于焊接夹具上，按工艺要求对钢模进行焊接，对点焊加固焊接，焊接结束后，打开两片钢模；
3. 加固焊接管壁内的环向接缝，焊实，焊透；
4.热切割加工企口板搭襻螺栓孔豁口；
5.校正，包括直线度、开档、扭曲度的校正；
6.将两片钢模合模并合紧，整体车削跑轮、两端端板获得整体钢模；
7. 打开，砂磨过渡接口处；
8. 将两片钢模合模并合紧获得整体钢模，将整体钢模去毛刺，砂磨，获得成品。
上述步骤（1）中准备构件管壁时，将长方形板材通过压力机压制成半圆形槽时，即可生产出先张法预应力混凝土管桩模。
上述步骤（1）中准备构件管壁时，将长方形板材通过压力机压制成等腰直角三角形槽时，即可生产出先张法预应力混凝土方桩模。
本发明的核心在于，在同一点装平台上以同一个基准先制得半片钢模，再合模及精加工，改变了现有技术中先加工出每节钢模，再连接各节钢模并精加工的做法。
与现有技术中的生产工艺相比，本发明具有如下优点：
1、整个钢模由两片钢模组成，两片钢模中的多节钢模均在同一点装平台上同一个基准同时拼装、点焊，节与节之间不存在累积误差，整个钢模内腔尺寸误差小，直线度好，生产出的管桩或方桩直线度好；因企口板接成整体，模具整体纵向刚度好，环向强度加强；且由于整体车削，钢模的整体同轴度得到确保，生产管桩时钢模的跳动小。模具端连板连接法兰处接头管壁一致性好，管壁哈夫方向及企口板接头处不会径向错位和轴向高低不平，生产的管桩或方桩没有明显的凹凸不平和粗糙现象；因连接法兰处没有管壁接缝，连接法兰处内壁不会产生断裂现象；
2、钢模在整个生产过程中，只需拆装1次，相对于现有技术中需对每节都要拆装1次，工作量显著降低；
3、材料消耗量减少，尤其是企口板、砂轮、焊接用材，因是整体点装，原工艺方法生产时，单节两端的工艺企口板不再需要，故节省了企口板消耗量，同时因管壁均在同一点装平台上点装，相邻之间的管壁基本一致，不再有过大的高低不平和错位现象，大大减少了管壁接头的焊接量和砂磨量，相对于现有技术中需对每节间接头进行焊接和砂磨，节省了大量的焊材和砂轮消耗和人工工作量。
按照年产量114000米桩模予以分析核算。
1、φ150×32砂轮消耗量，目前每米消耗量是0.74片砂轮，而其中接缝处消耗的砂轮量占总量的2/3；则大约是114000米×0.74片/米×2/3=56240片；而采用本发明工艺后，可节约接缝处砂轮2/3的量，则大约节约56240×2/3=37493片，而按目前市场采购价是6.6元/片，则一年可节省砂轮量是37493×6.6=247456元。
2、焊条的消耗，按每套钢模12.4米为基本段，接头缝每套是2处，而每处接头缝按本发明工艺生产后，因为内腔接头处一致性大为提高，可节约φ5mm焊条2根，则全年可节约焊条114000÷12.4×2×2=36774根，而每根焊条重量大约是0.09kg，则全年可节约36774根×0.09kg/根=3309kg，以目前市场价每公斤6.4元计，则全年节约焊条是3309 kg×6.4元/ kg=21181.8元。
3、钻头的消耗，未采用本发明工艺时，大约每月φ22规格是150根，而采用本发明工艺后，大约每月可节约120根左右，而每支钻头目前采购价是87元/支，全年可节约120支/月×12个月×87元/支=125280元。
4、企口板工艺料头损耗，因未采用本发明工艺时，每节钢模两端均要延伸出150mm左右，企口板工艺料头则每套模具需要150×6=900mm，而采用本发明工艺后，则只需整套钢模两端留出工艺料头即可，故每套钢模可节约600mm的工艺料头，全年大约生产9193套钢模，则可节约9193套×600mm/套=5516129mm=5516m，每米重量是54 kg，则可节约5516m×54 kg/ m=299293 kg=299吨材料，按成品材料与废钢（过去料头均为废钢处理）的差价是2.1元/ kg，则可节约299×2100=627900元。
综上所述，每年大约可节约费用是247456+21181+125280+627900=1021817元，这是可见并可计算的节约费用，另外还有工效的提高，未采用本发明工艺时，每台车床每天的产量是70~80米左右，而采用本发明工艺后，每台车床的产量是100~110米左右，效率提高了大约50%，产量大幅提高。
由以上分析可见，本发明省钢材、省工序、省材料且生产的产品质量更高。
具体实施方式：
以下结合本发明的具体实施方式对本发明作进一步详述。
实施例1，用于生产混凝土管桩的先张法预应力混凝土管桩模的生产工艺，包括以下步骤：
一、准备下列构件：
企口板：将条状的热轧型材经冷拉设备、模具冷拉直接至精尺寸，校正后，再打合口螺栓眼，校正调直后备用；
管壁：将热轧板材通过剪板机剪成所需尺寸的长方形，预留加工量，通过金属切削加工合口端面多余部分，然后通过压力机压制成所要求的半圆形槽，备用；
纵筋：将热轧板材剪成所需尺寸的条状板材，或直接轧制成符合尺寸的型材，校正调直后备用；
环筋：将条状板材通过弯板机弯制成型，备用；
搭襻、螺栓：备用；
端板：将条状板材通过压力机弯曲成形，获环形板材，备用；
端连板：将条状板材通过压力机弯曲成形，或按工艺尺寸用中板直接气割下料，或是铸造成型，然后加工哈夫面，配对钻孔，用连接螺栓连接紧密，备用；
跑轮：将T形型材通过压力机弯曲成形，校正圆度、扭曲度到工艺要求，然后铣加工哈夫面至工艺要求尺寸，备用；
二、将各部件按次序连接并点焊为一体，获得半片钢模：
1.将压制好符合工艺要求的管壁逐片吊置于点装台上，
2.将企口板吊到点装台上与管壁拼装，并点焊企口板与管壁连接处，
3.将跑轮吊到点装台上与管壁、企口板拼装，并点焊跑轮与管壁、跑轮与企口板连接处，
4.将加工好的端连板及两端的端板按工艺要求放置在点装台上与管壁、企口板拼装，并点焊端连板、端板内壁与管壁连接处，端连板、端板的哈夫面与企口板连接处，
5.于工作台上或卸下工作台后，将纵筋及环筋按工艺要求放置在管壁上，并将管壁、纵筋、环筋连接处按工艺要求点焊牢固，至此，获得半片钢模；
三、合模及精加工：
1. 两片钢模合模，按工艺要求摆放搭襻、并点焊牢固，装合模螺栓，拧紧合模螺栓，合紧；
2. 置合模后的钢模于焊接夹具上，按工艺要求对钢模进行焊接，焊接结束后，待钢模完全冷却到室温后，打开两片钢模；
3.焊接管壁内的环向接缝，焊实，焊透；
4. 气割加工企口板搭襻螺栓孔豁口；
5.校正，在专用的校正机上进行直线度，开档，扭曲度的校正；
6.将两片钢模合模并合紧，整体车加工跑轮、两端端板，获得整体钢模；
7. 打开，砂磨过渡接口处；
8. 将两片钢模合模并合紧获得整体钢模，将整体钢模去毛刺，砂磨，获得成品。
实施例2，用于生产混凝土方桩的先张法预应力混凝土方桩模的生产工艺，包括以下步骤：
一、准备下列构件：
企口板：将条状的热轧型材经冷拉设备、模具冷拉直接至精尺寸，校正后，再打合口螺栓眼，校正调直后备用；
管壁：将热轧板材通过剪板机剪成所需尺寸的长方形，预留加工量，再经过压力机压制成等腰直角三角形槽，然后通过刨床金属切削加工至工艺要求的尺寸，备用；
纵筋：将热轧板材直接轧制成符合尺寸的型材，校正调直后备用；
环筋：将中板通过剪板机直接按工艺尺寸剪成成品，备用；
搭襻、螺栓：备用；
端板：按工艺尺寸用中板直接气割下料，或是铸造成型为铸钢件，备用；
端连板：按工艺尺寸用中板直接气割下料，或是铸造成型为铸钢件，然后加工哈夫面，配对钻孔，用连接螺栓连接紧密，备用；
跑轮：通过对扁钢型材压制成型后再与中板气割下料后所得的跑轮支撑板焊接后组成跑轮，然后铣加工哈夫面至工艺要求尺寸，或是直接铸造成型为铸钢跑轮，然后铣加工哈夫面至工艺要求尺寸，备用；
二、将各部件按次序连接并点焊为一体，获得半片钢模：
1.将压制好符合工艺要求的管壁逐片吊置于点装台上，
2.将企口板吊到点装台上与管壁拼装，并点焊企口板与管壁连接处，
3.将跑轮吊到点装台上与管壁、企口板拼装，并点焊跑轮与管壁、跑轮与企口板连接处，
4.将加工好的端连板及两端的端板按工艺要求放置在点装台上与管壁、企口板拼装，并点焊端连板、端板内壁与管壁连接处，端连板、端板的哈夫面与企口板连接处，
5.于工作台上或卸下工作台后，将纵筋及环筋按工艺要求放置在管壁上，并将管壁、纵筋、环筋连接处按工艺要求点焊牢固，至此，获得半片钢模；
三、合模及精加工：
1. 两片钢模合模，按工艺要求摆放搭襻、并点焊牢固，装合模螺栓，拧紧合模螺栓，合紧；
2. 置合模后的钢模于焊接夹具上，按工艺要求对钢模进行焊接，焊接结束后，待钢模完全冷却到室温后，打开两片钢模；
3.焊接管壁内的环向接缝，焊实，焊透；
4. 气割加工企口板搭襻螺栓孔豁口；
5.校正，在专用的校正机上进行直线度，开档，扭曲度的校正；
6.将两片钢模合模并合紧，整体车加工跑轮、两端端板，获得整体钢模；
7. 打开，砂磨过渡接口处；
8. 将两片钢模合模并合紧获得整体钢模，将整体钢模去毛刺，砂磨，获得成品。
上述实施例较现有技术节约了材料，节省了工序，提高了质量，对于现今同行业的技术人员来说均具有许多可取之处，而确实具有技术进步性。
本领域普通技术人员在阅读本说明书后，毋需付出创造性的劳动即可实施。
上述实施例仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。在本发明的技术领域内，只要具备最基本的知识，可以对本发明的其他可操作的实施例进行改进。在本发明中对实质性技术方案提出了专利保护请求，其保护范围应包括具有上述技术特点的一切变化方式。
Claims (3)
1.一种先张法预应力混凝土桩模的生产工艺，包括以下步骤：
（1）准备下列构件：
企口板：将条状型材经冷拉设备、模具冷拉直接至精尺寸，校正后，再打合口螺栓眼，备用；
管壁：将热轧板材通过剪板机剪成所需尺寸的长方形，预留加工量，通过金属切削加工合口端面多余部分，最终加工成所需尺寸的长方形，或者，将热轧板材通过剪板机直接精确剪成所需尺寸的长方形，然后通过压力机压制成所需的槽形，备用；
环筋：将条状板材通过弯板机弯制成型，或通过剪板机直接按工艺尺寸剪成型，备用；
纵筋：将热轧板材剪成所需尺寸的条状板材，或直接轧制成符合尺寸的型材，备用；
搭襻、螺栓：备用；
端板：将条状板材通过压力机弯曲成形，获环形板材或按工艺尺寸用中板直接气割下料，或铸造成型为铸钢件，备用；
端连板：将条状板材通过压力机弯曲成形，或按工艺尺寸用中板直接气割下料，或是铸造成型，然后加工哈夫面，配对钻孔，用连接螺栓连接紧密，备用；
跑轮：将T形型材通过压力机弯曲成形，然后铣加工哈夫面至工艺要求尺寸，或对扁钢型材压制成型后再与跑轮支撑板焊接，或直接铸造成型，备用；
（2）将各部件按次序连接并点焊为一体，获得半片钢模；
（3）合模及精加工：
①两片钢模合模，按工艺要求摆放搭襻、并点焊牢固，装合模螺栓，拧紧合模螺栓，合紧；
②置合模后的钢模于焊接夹具上，按工艺要求对钢模进行焊接，对点焊加固焊接，焊接结束后，打开两片钢模；
③加固焊接管壁内的环向接缝，焊实，焊透；
④热切割加工企口板搭襻螺栓孔豁口；
⑤校正，包括直线度、开档、扭曲度的校正；
⑥将两片钢模合模并合紧，整体车削跑轮、两端端板获得整体钢模；
⑦打开，砂磨过渡接口处；
⑧将两片钢模合模并合紧获得整体钢模，将整体钢模去毛刺，砂磨，获得成品。
2.根据权利要求1所述的先张法预应力混凝土桩模的生产工艺，其特征在于：所述步骤（1）中准备构件管壁时，将长方形板材通过压力机压制成半圆形槽。
3.根据权利要求1所述的先张法预应力混凝土桩模的生产工艺，其特征在于：所述步骤（1）中准备构件管壁时，将长方形板材通过压力机压制成等腰直角三角形槽。
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