煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)及制造探析

冉隆河

（唐山開(kāi)灤鐵拓重型機(jī)械制造有限責(zé)任公司，河北 唐山 063103）

概述

煤礦機(jī)械是用于礦物挖掘和開(kāi)采的大型機(jī)械。在礦山開(kāi)采中，它的性能和安全將直接關(guān)系到煤礦生產(chǎn)。時(shí)下，隨著經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的超速發(fā)展，煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)者們要根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)及制造出具有后期維護(hù)成本低，人工使用操作簡(jiǎn)便，智能化水平不斷提升等的煤礦機(jī)械用具，來(lái)滿(mǎn)足礦山開(kāi)采企業(yè)使用需求。

1 煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)存在問(wèn)題

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)分析，目前的煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)存在諸多問(wèn)題，除了有來(lái)自設(shè)計(jì)人員的不合理設(shè)計(jì)造成的；缺乏設(shè)計(jì)質(zhì)量管理的辦法和手段；對(duì)設(shè)計(jì)中存在的習(xí)慣性違章和一些隱患問(wèn)題不制止；管理人員對(duì)施工安全管理的不重視等之外，還有以下問(wèn)題?，F(xiàn)筆者結(jié)合工作實(shí)際總結(jié)如下。

1.1 技術(shù)創(chuàng)新低。目前我國(guó)煤機(jī)制造企業(yè)大多沒(méi)有自己的技術(shù)開(kāi)發(fā)中心，依賴(lài)于外圍的科研院所，企業(yè)的自主開(kāi)發(fā)和創(chuàng)新能力很弱，沒(méi)有很好的循環(huán)機(jī)制，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期過(guò)長(zhǎng)，企業(yè)對(duì)市場(chǎng)的快速反應(yīng)能力差。

1.2 產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)落后。根據(jù)一些資料顯示，目前我國(guó)現(xiàn)行的煤機(jī)產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，普遍低于國(guó)際上同類(lèi)產(chǎn)品的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，有些標(biāo)準(zhǔn)多年未修訂，已不能適應(yīng)現(xiàn)有產(chǎn)品發(fā)展需要。

1.3 產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)薄弱。不容置疑的是我國(guó)科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)性發(fā)展太慢，使得關(guān)鍵零部件、軸承等，在使用壽命和可靠性上與國(guó)際先進(jìn)水平相比都存在較大的差距，不難滿(mǎn)足我國(guó)目前礦山企業(yè)的整體發(fā)展需要。

1.4 高端產(chǎn)品靠進(jìn)口。目前我國(guó)的礦山機(jī)械里的一些高端產(chǎn)品還需要進(jìn)口，還有相當(dāng)數(shù)量的煤機(jī)制造企業(yè)只能從事一些技術(shù)水平低的簡(jiǎn)單產(chǎn)品的仿制，無(wú)力從事新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，導(dǎo)致諸如低端的液壓支架、小型刮板輸送機(jī)、小型帶式輸送機(jī)及綜機(jī)配件的生產(chǎn)能力嚴(yán)重過(guò)剩、產(chǎn)品質(zhì)量低。

2 煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)類(lèi)型

目前在我國(guó)煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)的類(lèi)型主要有系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)模塊化和智能化等。具體闡述如下：2.1 系統(tǒng)化設(shè)計(jì)類(lèi)型。這種類(lèi)型設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是：將設(shè)計(jì)看成由若干個(gè)設(shè)計(jì)要素組成的一個(gè)系統(tǒng)，每個(gè)設(shè)計(jì)要素具有獨(dú)立性，各個(gè)要素間存在著有機(jī)的聯(lián)系，并具有層次性，所有的設(shè)計(jì)要素結(jié)合后，即可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)所需完成的任務(wù)。

2.2 結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)類(lèi)型。它的特點(diǎn)是在產(chǎn)品功能分析的基礎(chǔ)上，將產(chǎn)品分解成具有某種功能的一個(gè)或幾個(gè)模塊化的基本結(jié)構(gòu)，通過(guò)選擇和組合這些模塊化基本結(jié)構(gòu)組建成不同的產(chǎn)品。這些基本結(jié)構(gòu)可以是零件、部件，甚至是一個(gè)系統(tǒng)。理想的模塊化基本結(jié)構(gòu)應(yīng)該具有標(biāo)準(zhǔn)化的聯(lián)接和配合，并且是系列化、通用化、集成化，具有互換性和相容性。

2.3 智能化設(shè)計(jì)類(lèi)型。智能化設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)是：借助于智能化設(shè)計(jì)軟件和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，以及多媒體工具進(jìn)行產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，表達(dá)產(chǎn)品的構(gòu)思，描述產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)。

3 煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)及制造方法

前面已經(jīng)闡述了煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)的時(shí)候，設(shè)計(jì)者在里面起到很重要的作用。筆者認(rèn)為如果要提高產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，首先就要從煤礦機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員著手。但要做好以下幾方面的重要工作。

3.1 開(kāi)發(fā)煤機(jī)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)平臺(tái)建立產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)。在開(kāi)發(fā)這個(gè)平臺(tái)之前，要面向并行工程的開(kāi)發(fā)環(huán)境貫穿產(chǎn)品的整個(gè)生命周期。在開(kāi)發(fā)時(shí)，要建立研發(fā)單位、制造企業(yè)及用戶(hù)所組成的開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)。在這個(gè)基礎(chǔ)之上不斷加強(qiáng)同煤礦、煤科院等的的技術(shù)合作，進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)研究，掌握產(chǎn)品設(shè)計(jì)所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。通過(guò)這些基礎(chǔ)研究工作建立具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的煤機(jī)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)，并可實(shí)現(xiàn)資源共享。

3.2 加強(qiáng)面向環(huán)境設(shè)計(jì)制造。面向環(huán)境設(shè)計(jì)又稱(chēng)環(huán)境意識(shí)制造ECM 和面向環(huán)境制造MFE。在考慮產(chǎn)品的功能、質(zhì)量、開(kāi)發(fā)周期和成本的同時(shí)，優(yōu)化有關(guān)設(shè)計(jì)因素，使產(chǎn)品的使用及制造過(guò)程對(duì)環(huán)境和資源的消耗達(dá)到最小。它是多方面的，如考慮了資源合理使用，產(chǎn)品制造使用過(guò)程中的裝配、拆卸、維修和回收，設(shè)計(jì)中綠色材料的使用等多個(gè)方面。

4 煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)及制造過(guò)程

煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)及制造過(guò)程是指產(chǎn)品制造時(shí)，由原材料或半成品進(jìn)廠到轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返母饔嘘P(guān)勞動(dòng)過(guò)程的總和。具體來(lái)說(shuō)它有生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備過(guò)程，毛坯制造過(guò)程，零件的加工過(guò)程，產(chǎn)品的輔助勞動(dòng)過(guò)程等。在煤礦機(jī)械實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，按一定順序逐漸改變生產(chǎn)對(duì)象的形狀、尺寸、性質(zhì)等，使其成為預(yù)期產(chǎn)品的這部分主要過(guò)程稱(chēng)為工藝過(guò)程。

同時(shí)，原材料經(jīng)澆鑄、鍛造、沖壓或焊接而成為鑄件、鍛件、沖壓件或焊接件的過(guò)程，稱(chēng)為材料成形工藝過(guò)程。采用機(jī)械加工方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸、表面質(zhì)量，使其成為合格零件的全部過(guò)程，稱(chēng)為機(jī)械加工工藝過(guò)程。對(duì)零件的半成品通過(guò)各種熱處理方法直接改變它們的材料性能的過(guò)程，稱(chēng)為熱處理工藝過(guò)程。最后，將合格的零件和外購(gòu)件、標(biāo)準(zhǔn)件裝配成組件、部件和產(chǎn)品的過(guò)程，則稱(chēng)為裝配工藝過(guò)程。

5PDM 技術(shù)在煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)制造中應(yīng)用

PDM 技術(shù)可以縮短技術(shù)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備周期，提高作業(yè)計(jì)劃的準(zhǔn)確性和及時(shí)性，增強(qiáng)了企業(yè)信息資源的共享，并支持企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品優(yōu)化和系列化設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)效率和企業(yè)資源的綜合利用程度。

筆者認(rèn)為，PDM 技術(shù)的實(shí)施如果在原有的流程上直接實(shí)施PDM，不僅不能起到改善管理的作用，而且部門(mén)之間的障礙和繁瑣的審批流程會(huì)使系統(tǒng)的運(yùn)行受到重重抵觸。同時(shí)，圍繞PDM 系統(tǒng)的運(yùn)行制定新的規(guī)章制度，如數(shù)據(jù)歸檔的流程、更改通知和發(fā)放的流程、臨時(shí)更改的流程和打印控制流程等。企業(yè)成立了編碼中心，全廠范圍內(nèi)統(tǒng)一編碼。

結(jié)語(yǔ)

PDM 技術(shù)的實(shí)施可提高信息傳遞的效率和信息的利用率。隨著PDM 系統(tǒng)的實(shí)施，散布在企業(yè)中的各個(gè)信息孤島被連成一體，在設(shè)計(jì)、工藝等部門(mén)建立一條完整的信息鏈，形成了一動(dòng)全動(dòng)、一有全有的協(xié)同工作環(huán)境，逐步建立起敏捷制造、快速響應(yīng)的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)和CAPP 的集成，在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)建立后，融合零件相關(guān)工藝信息進(jìn)行工藝信息匯總，產(chǎn)生加工路線(xiàn)等一系列統(tǒng)計(jì)信息，為上游生產(chǎn)計(jì)劃和下游加工制造、財(cái)務(wù)核算提供數(shù)據(jù)。

[1]鄭繼水.煤礦機(jī)械綠色設(shè)計(jì)與加工的途徑[J].山東煤炭科技, 2011(02).

[2]夏志良,葉振合，李鑫.煤礦機(jī)械產(chǎn)品的人性化設(shè)計(jì)研究[J].包裝工程,2008(04).

[3]吳孜越,姚永玉,馬永壽,張波,徐芳.機(jī)械式減速分度機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)[J].河南科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2010(01).