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国内外铝门窗幕墙加工设备主流产品与工艺发展趋势

来源:中国幕墙网收集整理  作者:潘元元  日期:2016-3-22
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  随着铝合金门窗幕墙工业化的发展,其系统化、结构多样化、设计复杂化等问题日益显示,给工艺加工带来了新课题。如何解决铝合金门窗系列化及幕墙型材尺寸截面偏大、长度超长、厚度加大、加工面复杂且变换万千、以及多个加工机床之间输送等特殊加工难题,如何应对人工等成本的增加,一些专用、智能化的铝合金门窗幕墙加工装备运营而生,国内外门窗幕墙加工设备企业,在这个领域做了许多研发,使行业设备主流产品进一步得到了提升,同时针对铝合金门窗幕墙加工装备自动化与数字化发展趋势进行了有益的探讨。

  安美百事达(苏州)机械设备有限公司(以下简称安美公司)针对近年市场中各类滚压设备的性能也做了调查探究,并在其位于瑞士的穿条设备技术中心通过反复滚压测试研发了新一代多轴滚压机。安美多轴滚压机第一组与第二组滚压盘机构宽度可调节,第三组滚压盘机构宽度在水平与垂直方向均可调节(用于矫正型材笔直度)。12个滚压盘同步驱动,上下滚压盘各自配有轴承,单独受力,在滚压过程中可在各个方向独立进行调节,从而更好地适应型材断面结构,确保滚压过程中型材笔直,获得高质量的剪切力。(图12)

  (13) 多型号多功能弯弧机

  这是一种通过使用滚轮装置对金属型材进行冷却变形处理从而使型材实现弧度弯曲的设备。安美公司生产拥有80多种不同弯弧设备型号供客户选择,每款型号都根据动力强弱及技术先进度适用于不同门窗产品甚至于工业产品,并能通过单次成形或多次成形实现多种弯弧半径,从而满足客户加工需求。弯弧效果的好坏50% 取决于滚轮品质。没有好的滚轮,弯弧设备也不过是摆设,无法实现自身良好的性能。安美弯弧设备均采用钢制组合式滚轮,钢材有利于延长滚轮使用寿命并避免滚轮在弯弧过程中出现擦划磨损;组合式结构则使滚轮能够更好地贴合不同的型材断面结构,同时滚轮更配有PVC衬条用于弯弧过程中的型材加固,防止变形。该公司设立有技术部门负责滚轮的设计、生产及成品测试。从设备选型到设备交付,为客户提供一体化的解决方案及培训服务。(图13)

  (二)工艺装备(主流产品)积极应对建筑幕墙加工特点

  就建筑幕墙而言,目前常规加工设备已可以解决标准的框架幕墙、单元幕墙加工,加工过程已形成标准的设备配置和工艺流程。但近几年异形幕墙层出不穷,整个幕墙立面效果独特、结构复杂,给设计、加工、安装等环节带来极大的困难,特别是多面体外形幕墙,大量使用截面面积过大,长度超长,加工端面形状复杂等特殊型材,给加工工艺增添了不同的难点,建筑幕墙设计造型的多元化,异形化、空间想象和艺术创造,已成为城市建筑的新亮点,2015—2016年度,乃至今后数年,这种趋势还将不断加大。这将对幕墙加工工艺和加工设备提出了新的要求。回顾行业已完成的许多经典建筑幕墙工程,可以看出建筑幕墙加工设备行业为此也做出了许多重要贡献。

  例如(1)苏州东方之门(词条“东方之门”由行业大百科提供)项目:该项目是苏州标志性建筑之一,在型材加工过程中,主要遇到技术难题是截面大于200—300mm,壁厚大于5mm,单根型材重量近100公斤左右,这样的型材在常规设备上难以实现,平和公司为此特制改造了几款加工设备。使用大截面自动进料的单头切割锯予以工艺加工,此设备使锯片直经大于800mm,进给距离1000mm,转速3000转/min,电机功率5.5KW,解决了这一工艺加工难点。(见图14)此外针对该工程单根幕墙型材重量大于100kg,型材上下装夹遇到的工艺难题,他们特制加工一台重型加工中心。此设备采用加强后背板结构,双齿轮齿条行走,工作台开放型,工人允许踏在工作台上进行装夹,大大方面工人装夹型材,提高了工作效率。(见图15)

  例如(2)上海南方城项目:采用许多特殊结构,截面需组合加工,用常规接口锯、端面铣是无法完成加工,为此平和公司采用锯片直径为650mm的数控双头切割锯(见图16)下料,解决截面200*300任意夹角的双头加工。

  在截面加工中,需要3组锯片组合,来保证这个斜边尺寸大于300mm的加工,最终使用设备是六轴端面铣(见图17、18),采用3组可转角度,锯片直径大于500mm、行程1000mm组合加工模式。

  例如迪拜幕墙项目:在该项目中,大量使用整体三角形结构,大三角形中还有许多小三角形,对于型材角度加工造成困难。(见图19)

  为此采用平和公司数控双头切割锯(SQJ2-650)任意摆角功能,一次装夹,用切割锯角度任意摆动的加工工艺,达到了设计尺寸要求,提高了切割精度和效率,使选用的设备满足了加工工艺的要求。(见图20)

  (三)铝门窗幕墙行业工艺设备的自动化、数字化

  铝门窗幕墙设备加工行业要紧跟时代发展的步伐,积极应对市场需求,在2015—2016年,乃至今后数十年的发展过程中,主要研究的方向是门窗幕墙工艺加工的自动化、数字化。当前面临不断上涨的用工成本和确保标准稳定的产品质量。如何降低人工成本,从而间接降低产品成本并增加企业竞争力迫在眉睫;业内很多企业的产品质量都依赖于技术人员的操作熟练程度。不同产线、不同人员加工的产品质量参差不齐,残次品的回收处理又会加大生产成本,整体生产很难得到有效管控。实现门窗幕墙行业的生产过程智能化,培育新型生产方式,则成了行业的一个新目标。要实现所谓的“智能化工厂”,首先需要做到的便是实现工厂的“自动化”与“数字化”。所谓门窗幕墙行业的工厂“自动化”,重点强调的是在尽可能减少人工的同时,保证整个生产工艺过程中各环节的无缝隙衔接,从而提升生产效率。在门窗幕墙生产过程中,人们普遍认为实现机加工环节的高效率就意味着实现了产能的优化,其实不然。机加工中我们需要保证各工艺节点间设备的默契配合,但其中所能节省的加工时间是非常有限的,因为设备的机械属性已经基本决定了它的加工时间。相反,经常被我们所忽视的物料装配环节却有着潜在的时间弹性,会对产能的提升产生显著影响。安美公司在许多年前就对自动线流转概念进行探究,并通过欧洲市场的推广应用积累了许多经验。在物料流转自动线设计方面,像安美公司这类国外著名品牌已形成一套成熟的操作系统。他们会根据客户需求进行厂区考察、生产及工艺信息澄清、自动线方案设计、自动线方案陈述与探讨、方案定稿并实施。(见图21)

  国外所谓门窗幕墙行业的工厂“数字化”,重点强调的则是从设计、生产、物流到管理的一体化软件系统与硬件加工设备之间的对接,从而实现企业管理人员对整个工厂的数字化管理。安美公司在这方面也与国外多家知名软件公司建立了密切的合作关系,通过多年合作在软件与设备对接方面积累了丰富的经验,助力客户轻松实现数字化管理。

  (图22)所示是金工开发的全自动幕墙料加工中心,该中心对材料的边缘编程进行切割;加工模块固定在所述主导轨上,用以对材料的表面进行加工,能够同时兼备龙门锯与龙门加工中心的结构,并且功能上实现了兼容,节省了加工时间,提升了全自动化幕墙料加工中心效力,方便了生产。在同一设备上实现任意角度的切割、钻铣、开槽口的功能。在配置幕墙生产线中采用全自动幕墙料加工中心取代了该公司生产的KT-383FD,KT-313CM ,KT-630R的配备。大大节约了人员——以一个车间配置2条生产线进行计算,2人可以同时工作2台全自动幕墙料加工中心,实现任意角度的切割、钻铣、开槽口的功能,比原来生产线实现同样功能节约用14人;节省场地、物料周转流程小。

  国内率先提出铝门窗数字化工厂的济南天辰铝机股份有限公司(以下简称天辰公司),紧跟国际最尖端的铝门窗幕墙发展潮流,引领国内设备行业的进步。他们提出铝门窗数字化工厂(E-Works)的概念。随着高端数控锯切(词条“锯切”由行业大百科提供)中心、锯铣中心及组角自动流水线的相继研发成功,E-Works系统已逐步趋于完善。E-Works系统构成简图如下:

  数字化工厂(E-Works系统)的核心是系统服务器(主控计算机),由它进行数据的管理,与各个工作站点之间进行数据的传送与接收。每个工作站点作为一个执行单元,均配有计算机(数控类设备直接使用设备的工控机)。图中粗箭头代表整个门窗加工的工艺流程方向,也是门窗厂实际的物料周转方向。如采用高端数控锯铣中心,可将型材的切割及工艺孔槽加工集中在一台设备上完成,工作站点合二为一,减少了物料周转、减少了人工干预,降低人工成本、降低工人劳动强度的同时,减少了错误成本等无形成本。天辰铝机数字化工厂(E-Works系统)的自动流水线生产模式与传统铝门窗生产模式相比,在相同年产量的情况下,仅用几台高端自动线类设备便可替代十余台传统门窗设备。使得工序更加集中,极大的缩短了物料周转的流程,极大的降低了工人的劳动强度,提高了加工效率和门窗质量,同时也极大的降低了错误成本和协作成本。同时操作人员的配置数量仅需几人便可替代传统生产模式中的十几人,在相同年产量的情况下又极大的降低了人工成本及管理成本。

  (四)门窗幕墙加工装备制造业的服务及提升

  如何做好门窗幕墙加工装备制造业的服务,是今后这几年门窗幕墙行业特别关注的一个话题。就设备本身而言,无论品质多高,使用年限的增长以及操作人员的误操作都会导致设备发生阶段性故障,这时设备供应商能够提供的售后服务的全面性,以及及时性就显得极为关键。试想没有高效的售后服务,门窗幕墙企业如何保障生产的稳定性及顺畅性呢?其次,国家政策导向、工业环境的发展以及用户不断变化的使用需求,都促使门窗幕墙企业不断更新自身产品,产品是通过工艺实现的,而设备又是为工艺服务的。在产品发生更新换代的同时,工艺必然也会受其影响不断得到改进,这就敦促设备供应商要有高瞻远瞩的精神,一方面能够适应新工艺,为客户提供最优化的系统升级方案,同时又能够主动发现未来工艺的发展趋势,从而引导客户对更高效的设备配载方案进行投资。在这方面安美百公司提出的服务型制造新理念,非常值得肯定和推广。安美百事达作为一个外国品牌设备供应商,他们配备了资深专业的技术团队,致力提供高效、周到、迅捷的服务,与客户共同解决生产技术和设备应用中遇到的各种问题;同时还建立了售后服务团队,提供定期的设备维护与保养,可针对有需要的客户进行深度培训,并设立各类产品应用课程、定期开班培训,学校邀请客户全程参加;他们配有稳定可靠的供应链系统,针对生产排期、设备配件装运、物流跟踪、海关查验等方面与兄弟公司、运输商及政府机关保持实时沟通,确保货物能够准时安全地交付给客户使用。此外,配套的仓储系统及配件网络也使他们能够有效加强货品的管控、灵活应对交货时间的波动、增强生产计划的柔性。

  综上所述,门窗幕墙加工装备制造业,只有特别注重做好对门窗幕墙企业的服务,才能促进门窗幕墙加工装备制造业朝着更高效、可持续发展的道路发展。

  (四)总结

  我国铝门窗幕墙加工装备过去主要是以普通的单机为主,现主流门窗幕墙企业已逐步由单机为主,转变为以自动生产线加工中心为主的装备。国外安美百事达、叶鲁、意美吉等品牌过去在这个领域占了一定的优势地位。 国内平和、金工、天辰等品牌正在迎头赶上。

  随着加工装备的升级换代,国内的门窗幕墙行业也经历着同样的一场变革:小型的门窗加工厂正在逐步地被淘汰;产品性能良好、质量稳定、产量较大的门窗幕墙公司在激烈的竞争中赢得了市场;也有部分小型门窗幕墙企业经过生产自动化、信息化的改造后,得以升级成为具有一定竞争力的大中型门窗幕墙公司。

  就门窗厂而言,过去国内的普遍都很小,年产量1-2万平米就是主流企业了,5万平米的厂很少见;现在年产能达50-60万平米的门窗厂已经崭露头角并很快成为主流,其开始使用自动线和加工中心这种生产方式,采用先进的软件来管理企业。

  据业内人士预计,在十二五期末,拥有大型自动线和加工中心这种信息化程度较高的门窗厂,年生产能力将会达到100万平米以上的门窗厂将成为主流的门窗企业。十年前,一个门窗工厂的装备投资十几万就是主流的,50万就已经算是大厂了,现在100 万以上的投资就已经很常见了。今后门窗幕墙制造企业在装备方面投资额将在500-1000 万之间,并以信息化程度较高的加工自动线、加工中心为主体制造装备,因此,2015—2016年,乃至在未来数年内,门窗幕墙加工装备的智能化、信息化、服务等,决定了门窗幕墙制造企业及其设备生产厂家在市场上的竞争力。

  门窗幕墙加工企业在选用设备时,通常会考虑如下的问题:(1)未来五年的生产所需;(2)现在劳动成本越来越高,产品要求越来越高,工艺也越来越复杂。依赖熟手师傅和熟练工人解决生产上的工艺问题已经不现实,还有产品稳定必须要有合格的设备才能满足实际的加工要求;(3)门窗、幕墙的中、高、低定位。门窗的定位决定产品成本及工艺制作要求,如果没有定位好,结果就是要不功能过剩,资源浪费,要不所购设备很快不能满足实际生产要求,导致重复购买,同样增加企业成本,因此企业以自身的需要为主,适合才是好。

  随着智能化、信息化的快速发展,门窗幕墙加工装备的发展趋势将向着更高效的加工中心、自动线、数字化方向发展。只有高效的装备,客户才会喜欢,才会好销。装备是服务于门窗加工过程的工具,门窗厂生产的窗型不一样,比如说北方内开窗比较多,南方外开窗比较多,他们的生产工艺是不完全一样的,设备供应商要开发出专门适宜于不同门窗厂的装备,优化工艺过程,提高产能,降低制造费用。其次,大型门窗幕墙企业要面对多个工程的生产过程管理,这需要装备管理软件来优化生产过程。

  2015—2016年我国铝门窗幕墙行业正处在调整期,新的规划和整合正在进行中,经过新常态经济调控,行业将得到新的发展,铝门窗幕墙设备制造供应商也正在为此而努力。让我们做好准备,迎接门窗幕墙加工装备自动化、数字化的新局面早日到来。

  注:本文有关设备技术资料由以下公司提供

  北京市平和机器制造公司 王楠楠 李亚宾

  佛山市顺德区金工铝门窗机械实业有限公司 朱小军

  安美百事达(苏州)机械设备有限公司 吴筠

  济南天辰铝机股份有限公司 傅旺

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专家介绍

 潘元元

铝门窗幕墙委员会专家组

工作单位:苏州市建筑金属结构协会

技术职称:高级工程师

专业:从事建筑幕墙、门窗工程设计、科技研发、标准、规范制定及行业管理三十多年。

专长:建筑幕墙、门窗工程设计、科技研发、标准、规范制定、行业管理

原文地址:http://www.52mqw.com/info/2016-3-22/40939-1.htm
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