一、立项背景

　　随着装配式建筑在我国发展的速度加快、需求提升，预制构件装备及生产线的制造成为业内关注的焦点。当前，在国家和地方政府的积极引导和培育下，国内建成大量的预制构件厂，从早期单纯以生产预制叠合板、阳台板、楼梯板等产品为主的生产厂，到如今结合绿色建筑、综合管廊、被动式超低能耗建筑产品生产和集成的综合型生产基地，生产线的效率、性能和信息化水平也都得到了很大的提升。

　　然而，我国装配式建筑的发展也面临着许多挑战。首先，我国建筑形式多样，结构的基本尺寸不统一，形式多样化，异形构件多，导致构件标准化难度大、程度低；其次，不同类型的各类预制构件千差万别，生产工艺不尽相同，在生产不同类型的预制构件时，往往需要建立多条不同的生产线，导致投资成本过高；或者根据构件的要求对生产线的工艺、模具和相关设备进行改造，在提升成本的同时，生产周期也过高；最后，生产线多个工序需要人工操作，效率低、耗时长、自动化程度低、人工成本高。

　　为了进一步推动装配式建筑的发展应用，解决在预制构件生产过程中存在的实际问题，形成具有特色的预制混凝土异形构件生产技术，青岛环球集团重工科技有限公司、青岛环球集团股份有限公司针对中小型构件，特别是生态护坡、景观护坡、市政景观产品等具有成品模具的异形构件的市场需求，经过自主创新，设计并开发出“中小型预制构件自动化通用生产线”。

本项目生产线生产的中小型市政景观预制构件

　　二、研究内容

　　青岛环球集团重工科技有限公司、青岛环球集团股份有限公司技术团队主要从控制系统、工作线、蒸养线、牵引系统、运输小车、混凝土浇注振捣系统、养护系统和混凝土周转系统几大部分进行了研究：

　　1.控制系统

　　生产线全自动运行，全系统计算机监控，全自动PLC程序控制，及计算机全系统控制管理。生产线对运行顺序的选择要求稳定,整个系统协调统一，既分散又集中，对信号传送要求稳定，无干扰。生产过程中对各生产线的选取、记忆及互锁、置位等必须协调一致，哪个环节出现问题都会造成整个生产线的停滞。

　　2.牵引系统

　　工作线模具的行进由牵引系统来完成。本系统是在模具的下方铺设导轨，平移车装载异形构件模具行走在导轨上。工作时通过牵引油缸控制中间拉杆的伸缩，来实现将模具推入或拉下平移车。每一个模具位置设置一个推点，为模具的端模操作预留大约800mm 的操作空间。

　　牵引系统的所有运行动作均由 PLC 控制，在接到 PLC 的推进指令后，电磁阀带电，液压缸开始动作，推进系统到达指定位置并触动限位开关后，PLC 发出退回指令，推进装置返回初始位置。

　　3.平移车

　　平移车是把模具从浇注工作线运送到蒸养线和从蒸养线运送到浇注工作线的转运设备。每条线的模具在动作之前平移车都要处在这条线的两端。因为，一座模具在其中的一个平移车上向前推出，另一个横移车就必须在这条线的另一端接住前面的模具，平移车把等待养护的管片运送到养护窑养护，把养护好的构件运送到生产线脱模，这样就形成了循环。平移车的运行动作全部由 PLC 控制，并利用接近开关和定位油缸进行精确定位。

　　4.混凝土的浇注系统

　　浇注系统是用来完成构件浇注成型的组成单元。主要包括布料机、振动台、浇筑控制台、气动系统、气源过滤系统等结构：在混凝土浇筑区域内，布料机可沿XYZ轴移动，其中在Z轴方向上可实现1.4米到2米不等的移动范围，对不同尺寸规格的模具完成布料操作；浇注控制台上设置有故障指示灯、操作按钮、触摸屏。可根据客户需求，在监控室或者浇筑现场控制振动电机的启停、混凝土料斗下料和振动等动作；振动台通过油缸将模具与振动台固定在一起，振动的时候需要皮囊汽缸顶起来之后振动。

　　5.养护系统

　　养护系统是由热源、温度传感器、温度控制器组成。混凝土采用蒸养窑蒸汽养护，蒸养窑设置3个温区：升温区、保温区、降温区。每个区域都在温度控制器上设定好温度范围，温度控制器会根据传感器反馈回来的温度自动控制各个区域的温度，来保证构件的蒸养条件。蒸养窑温度由PLC控制通过PID模式自动调节，通过温度传感器检测窑内温度，经过PID运算将结果输出，通过比例阀控制蒸汽进给量，从而控制各温区的温度。构件养护的温度要求相对比较严格，升温速度不超过15℃/h，降温速度不超过20℃/h。

　　6.送料系统

　　送料系统主体包括钢结构框架、轨道、运输料斗、行走机构、气动机构。送料系统将混凝土从搅拌站运送到固定浇注口。送料系统设置有行走机构，以实现料斗行走，提高了混凝土的周转效率，降低了运输成本。主体框架需具备足够的强度满足运输料斗的安全运行；输送料斗采用电液推杆、油缸或者气缸作为动力，通过两个挡板的同步运动来控制放料口的开合。输送料斗侧面安装电动振动器，以便于混凝土的流动下落。运输料斗的运动及定位采用传感器和继电器自动控制，放料口的开合采用手工控制。

通用式底盘适用各种模具

三维移动式布料机

混凝土输送系统

独立通过式养护窑

　　三、关键技术和创新点

　　本项目开发了中小型预制构件自动化通用生产线，实现了在一条自动化生产线上生产不同类型和品种的构件。采用可拆卸可旋转出料口、自动称重计量系统、揺杆十字开关控制布料技术，开发了三维移动式自动布料机。研制的通用式移动平台，可固定不同构件的模具，提升了生产产品的多样性。研制的组合式内空间可调养护窑、摇摆式和振捣式振动台、进出模车导向纠偏机构、远程监测与维护系统等，有效地提升生产效率、保障产品质量、降低生产成本。

　　四、经济与社会效益

　　本项目从2016年开始研发，形成了具有自主知识产权的异形构件生产设备和自动化生产线。该项目的成功研发，改变了我国尚无专业的中小型异形构件自动化生产线的行业现状，为未来预制构件生产线的发展作出了有益的尝试，提出了正确的发展方向，并做出了有效的示范，具有显着的社会效益。

　　公司于2018年售出一条生产线，新增产值165万元，新增利润38万元，新增税收11万元；目前已累计售出三条生产线，并预计于2019年底之前售出10条，新增产值1650万元，新增利润380万元，新增税收115万元。该生产线自动化程度高，生产效率高，是目前国内首条可生产多构件的自动化生产线，是当前国内混凝土构件生产企业实现自动化、网络化管理，实现转型升级不可缺少的设备，具有显着的经济效益。

　　五、总结

　　该成果申请发明专利1项、实用新型6项，已授权实用新型专利3项，形成了具有自主知识产权的中小型预制构件自动化通用生产线的成套关键技术。该生产线经青岛市产品质量监督检验研究院检测，符合国家相关标准。

　　中小型预制构件自动化通用生产线自从投入市场以来，在中山建华墙体材料有限公司等多个预制构件企业得到了应用，受到了用户的一致好评。随着预制构件的需求量在不断加大，尤其是在政策的推动下，相信预制构件行业会成为下一个蓝海市场。中小型预制构件自动化通用生产线为中小型构件的快速化、通用化生产，提供强有力的保证。