“一仓多用”箱体式棒料仓的设计_李明涛.pdf

图 1原有的料仓“一仓多用”箱体式棒料仓的设计李明涛（青岛城市学院，山东青岛266106）摘要：莱芜某钢铁铸造厂原有的机器人料仓由于设计不合理，落料精度不够、上料操作困难、使用效率不高。针对这一问题，该企业与青岛城市学院合作，共同研发新的生产工艺和生产技术，设计出现代化、普适性高、高效率的料仓与机器人进行配合，实现生产过程自动上下料，极大地提高了生产效率。关键词：机器人；料仓；设计中图分类号：TP242文献标识码：A文章编号：1672-1152（2023）05-0167-021设计背景莱芜某钢铁铸造厂主要生产供水、供暖用的铸铁、铸钢以及铝合金材质的管材件，产品遍布国内外。但是，近年来，企业在保证产品质量不变情况下，经营状况却每况愈下。经分析，主要原因有以下几方面：1）产品相对单一。该企业的产品主要是供水、供暖用的管材件。最近几年，全国各地纷纷对老旧小区的供水、供热系统进行改造来改善民生。而随着这些工程的陆续完工，市场必然对此类产品的需求下降。2）生产成本的上升。各种原材料的价格不断上升，拉升了企业的运行成本。同时，国际货运能力不足，导致国际货运价格大幅提高，致使企业的进出口贸易也受到了较大的影响。3）疫情的影响。国际市场在疫情冲击下，市场需求变化较大，销售环境恶化，导致国际订单大幅缩水。同时，在国内疫情影响下，生产过程碎片化，企业的产能受到严重影响。为进一步提高企业的效益，企业决定与青岛城市学院合作，共同对原有的生产工艺进行调整和改进，在缩减原有部分产品的同时，新设立一条可根据客户要求进行定制的自动化生产线，主要生产各种尺寸相对较小的棒料和管材件。2料仓的改进方案2.1料仓的重要性料仓是生产的起点，在生产过程中要保证连续、均匀、顺利下料，且要求容积大、防止死料堆积等，因此，其普适性和自动化程度对整个生产效率有重要影响。企业原有的料仓设计基本结构如图 1 所示2，该料仓存在以下不足，生产效率较低。1）该料仓对材料的直径和尺寸有具体要求，不能实现产品多元化，这就导致要加工的产品超出设计尺寸时，该料仓就无法使用，效率不高。2）该料仓采用斜坡落料方式，此方式落料精度不够，且落料后有堆叠。3）上料困难，操作难，影响工作效率。随着工业机器人技术日趋成熟，工业机器人自动化生产线在我国制造业加工车间上的应用越来越广泛。在“以机换人”的大环境下，企业配备自动化生产线，能够有效解决当前面临的人工成本高、生产效率低差等问题。因此，设计一个现代化、普适性高、高效率的料仓与机器人进行配合，实现生产过程自动上下料是本次工艺改进的重点之一。2.2新料仓的设计及工作原理改造方案中对料仓的设计要求如下：棒料能够自动下落且落料准确，下落后不堆积一团，棒料补充简单、易操作。再次设计要求下，新料仓具体设计如图 2所示。料仓的工作原理：棒料在自身重力作用下，通过由仓体和储料斜面组成的落料通道 3，落到出料盘的落料室 6 内，出料盘 5 在外力作用下将棒料送至传送带，然后由机械手装夹到设备进行下一步的加工。为达到“一仓多用”的目的，设计时重点对落料通道 3、收稿日期：2022-11-22作者简介：李明涛（1985），男，山东临沂人，硕士，毕业于青岛理工大学，实验师。总第 208 期2023 年第 5 期山西冶金Shanxi MetallurgyTotal 208No.5，2023DOI:10.16525/14-1167/tf.2023.05.0631仓体；2储料斜面；3落料通道；4出料盘出口；5出料盘；6落料室图 2新料仓设计图123456生产实践山西冶金E-mail:第 46 卷1侧板；2前板；3底板图 3仓体1斜面；2斜面体；3固定圆销图 4储料斜面落料盘出口 4 和落料室 6 加以改进，可以调整大小，保证不同直径的棒料都可正常使用。2.2料仓壳体的设计料仓壳体由侧板、前板和底板组成，如图 3 所示。工作原理：两侧板构成主要的仓储空间，前板 2和侧板 1 通过螺栓连接，而在侧板前面上排列螺栓孔，这样就可以通过调整前板 2 与侧板 1 的螺栓孔的固定位置，改变底板 3 和前板 2 之间的出口大小，确保出口和棒料的直径相同，出料盘可以将棒料送出。2.3储料斜面的设计储料斜面主要作用是保证棒料在自身重力下，能够沿着斜面自动落入出料盘。储料斜面主体如图 4 所示。工作原理：储料斜面与仓体之间形成的落料通道的大小，可通过移动固定圆销 3 与出料盘之间的位置与棒料直径相适应，以保证每次都只有一根棒料落到出料盘。2.4出料盘的设计出料盘的主要作用是把棒料送出料仓到传送带上，然后进行下一步加工。其组成机构由如 5 所示。工作原理：出料盘内体 2 和出料盘外体 1 之间不存在配合关系，当外接动力 5 动作时，出料盘内体 2可在出料盘外体 1 上自由移动，完成棒料的输送动作。隔板 3 和出料盘内体 2 由螺栓连接，落料室 4 的大小自由可调，以适应不同直径的棒料。落料通道是通过移动储料斜面，储料斜面与仓体之间形成的一定空间。而储料斜面是通过底部的圆柱销与出料盘外体上的定位孔进行灵活移动，以满足不同直径的棒料通过落料通道，实现可调、可控。3应用效果企业针对生产过程遇到的问题，及时科学地对料仓进行调整，通过校企合作，设计出现代化、普适性高、高效率的料仓与机器人进行配合，经过几个月的生产实践，实现了生产过程自动上下料。1）能够根据客户的需求调节料仓的大小，调整简单、易于操作。针对不同直径的棒料，不用再额外订购或者使用专门的料仓，极大地节省了时间成本和经济成本，同时，也节省了地面空间，并有效提升了系统的节拍，可长时间自动化生产，无需频繁收料和上料。2）实现了机器人自动上下料，极大地提高了生产效率。在疫情管控期间也可以持续生产，创造更多的经济效益。3）在降低劳动强度的同时，提高了劳动舒适性，而且每条线都减少了操作人员，降低了综合成本。4改进方向在使用过程中也发现该料仓存在以下不足，需要进一步改进、完善。1）料仓的体积不好确定。由于要根据客户的订单进行自动调整，生产何种规格的料仓难以确定。如何在料仓的体积和普适性上取得最佳平衡点，需要企业后期对自己的产能大数据进行分析后再调整。2）生产料仓的材料需要优化。整个料仓为了达到根据生产自动调整的目的，要求质量小，材料强度高。因此，料仓的各个组成部分使用何种材料进行制造，需要后期根据生产需求进行调整。3）料仓的适应局限性。改型料仓只适合棒料和管材的生产使用，对非棒料有一定的局限性，需要进一步改进。4）该料仓整体可进一步优化，降低其调整的操作难度，达到减少人工、提高生产效率的目的。参考文献1曲道奎.中国机器人产业发展现状与展望J.中国科学院院刊，2015（3）：342-346；429.2李超，梁晓波.基于 Solidworks 的连杆步进输送机的设计与仿真J.科协论坛（下半月），2011（8）：43-44.（编辑：郭萍茹）（下转第 206 页）1231231231出料盘外体；2出料盘内体；3隔板；4落料室；5动力接入点图 5出料盘1234168山西冶金E-mail:第 46 卷Design of a Box Type Bar Material Warehouse with One Warehouse and Multiple UsesLi Mingtao（Qingdao City College,Qingdao Shandong 266106）Abstract:The original robot silo of a certain steel casting plant in Laiwu was not designed properly,resulting in insufficient precision inmaterial cutting,difficulty in material loading operation,and low efficiency in use.In response to this issue,the enterprise collaborated withQingdao City University to jointly develop new production processes and technologies,and designed a modern,universal,and efficientmaterial warehouse to cooperate with robots,achieving automatic loading and unloading during the production process,greatly improvingproduction efficiency.Key words:robots;silo;designAnalysis of Zero Discharge Treatment Technology for Wastewater from Alumina PlantsLi Yanjun（Liulin Branch of Lvliang Ecological Environment Bureau,Lvliang Shanxi 033300）Abstract:In order to further explore the effective application path of zero discharge treatment technology for wastewater from aluminumoxide plants,researchers took the actual situation of a certain aluminum oxide plant as an example to analyze some problems in the processof zero discharge of wastewater in the plant.Targeted measures were taken,such as adding wastewater treatment equipment,to promote theeffective application of zero discharge treatment technology for wastewater.From the perspective of practical application results,the zerodischarge treatment technology for wastewater has achieved preliminary success and is expected to be further promoted and applied in futurerelated work.Key words:alumina factory;wastewater treatment;zero emissions;processing technology图 5人机交互技术应用前后转炉喷溅对比4应用效果该技术得到推广应用以后，员工岗位操作水平有了较大的进步，转炉冶炼过程更趋于平稳，终点控制水平有了较大提高，转炉一倒出钢率有了大幅度提升。1）转炉冶炼执行新的工艺技术操作规程，岗位全部实行标准化、规范化操作。2）有效加快了生产节奏，一倒出钢相比二倒甚至三倒，平均单炉可节省倒炉测温取样及点吹时间35 min，一倒出钢率提升 78.5%-3.3%=75.2%。3）借助人机交互技术，及时准确分析转炉冶炼过程，使得转炉吹炼过程更加平稳顺行，有效地减少喷溅，在控制红烟外溢、环境保护方面得到很大改善。参考文献1门志刚.全新智能化自动炼钢技术在宣钢的应用J.金属材料与冶金工程，2017（2）：33-37；442温伟萍，王伟.转炉炼钢的自动化控制技术研究J.科技创新与应用，2016（16）：1563温宏愿.炉口辐射信息用于转炉终点判定的建模及预测研究D.南京：南京理工大学，2009：148.4孙江波，李俊国，王彦杰，等.基于转炉烟气分析的熔池碳质量分数及温度动态预报J.炼钢，2014，30（4）：65-69.5王宏斌，王金龙.中型转炉计算机炼钢可行性研究C/中国金属学会.2009 特钢年会论文集，2009：127.6罗丽军，喻中心.国内转炉炼钢生产现状及技术应用J.宽厚板，2014（1）：39-42.7付道宏.试论转炉炼钢终点控制技术应用现状J.冶金与材料，2020，40（1）：121；190.8敖翔.转炉炼钢终点控制技术应用浅析J.冶金与材料，2019，39（5）：110-112.9冯士超，王艳红，丁瑞锋.转炉炼钢终点控制技术应用现状J.冶金自动化，2016（2）：1-6.10李仕龙，郭红娟.转炉炼钢终点控制技术应用现状探讨J.中国金属通报，2018（12）：22-24.（编辑：武倩倩）End-point Control Technology of Man-machine Interactive ConverterHao Jianwen（Technical Center of Xuanhua Steel Company,HBIS Group Co.,Ltd.,Xuanhua Hebei 075100）Abstract:BOF Steelmaking end-point control is an important operation to ensure the smooth completion of steelmaking,steelmaking hasbecome an important indicator of the overall technical level.Focusing on the end-point control of converter,this paper analyzes the manualexperience steelmaking and intelligent automatic control,and combines them and forms an effective man-machine interactive steelmakingcontrol technology,the steel yield can reach 78.5%,and the quality of molten steel can be improved.Key words:converter steelmaking;end-point control;intelligent automatic control;a pour out steel ratio1086420转炉每月喷溅次数应用前应用后（上接第 168 页）（上接第 203 页）206