煤礦機械設計及制造探析

冉隆河

（唐山開灤鐵拓重型機械制造有限責任公司，河北 唐山 063103）

概述

煤礦機械是用于礦物挖掘和開采的大型機械。在礦山開采中，它的性能和安全將直接關系到煤礦生產。時下，隨著經濟和科學技術的超速發展，煤礦機械設計者們要根據實際情況設計及制造出具有后期維護成本低，人工使用操作簡便，智能化水平不斷提升等的煤礦機械用具，來滿足礦山開采企業使用需求。

1 煤礦機械設計存在問題

據不完全統計分析，目前的煤礦機械設計存在諸多問題，除了有來自設計人員的不合理設計造成的；缺乏設計質量管理的辦法和手段；對設計中存在的習慣性違章和一些隱患問題不制止；管理人員對施工安全管理的不重視等之外，還有以下問題。現筆者結合工作實際總結如下。

1.1 技術創新低。目前我國煤機制造企業大多沒有自己的技術開發中心，依賴于外圍的科研院所，企業的自主開發和創新能力很弱，沒有很好的循環機制，產品開發周期過長，企業對市場的快速反應能力差。

1.2 產品技術標準落后。根據一些資料顯示，目前我國現行的煤機產品技術標準，普遍低于國際上同類產品的技術標準，有些標準多年未修訂，已不能適應現有產品發展需要。

1.3 產業基礎薄弱。不容置疑的是我國科學技術基礎性發展太慢，使得關鍵零部件、軸承等，在使用壽命和可靠性上與國際先進水平相比都存在較大的差距，不難滿足我國目前礦山企業的整體發展需要。

1.4 高端產品靠進口。目前我國的礦山機械里的一些高端產品還需要進口，還有相當數量的煤機制造企業只能從事一些技術水平低的簡單產品的仿制，無力從事新產品開發，導致諸如低端的液壓支架、小型刮板輸送機、小型帶式輸送機及綜機配件的生產能力嚴重過剩、產品質量低。

2 煤礦機械設計類型

目前在我國煤礦機械設計的類型主要有系統化、結構模塊化和智能化等。具體闡述如下：2.1 系統化設計類型。這種類型設計的特點是：將設計看成由若干個設計要素組成的一個系統，每個設計要素具有獨立性，各個要素間存在著有機的聯系，并具有層次性，所有的設計要素結合后，即可實現設計系統所需完成的任務。

2.2 結構模塊化設計類型。它的特點是在產品功能分析的基礎上，將產品分解成具有某種功能的一個或幾個模塊化的基本結構，通過選擇和組合這些模塊化基本結構組建成不同的產品。這些基本結構可以是零件、部件，甚至是一個系統。理想的模塊化基本結構應該具有標準化的聯接和配合，并且是系列化、通用化、集成化，具有互換性和相容性。

2.3 智能化設計類型。智能化設計的主要特點是：借助于智能化設計軟件和虛擬現實技術，以及多媒體工具進行產品的開發設計，表達產品的構思，描述產品的結構。

3 煤礦機械設計及制造方法

前面已經闡述了煤礦機械設計的時候，設計者在里面起到很重要的作用。筆者認為如果要提高產品市場競爭力，首先就要從煤礦機械產品設計人員著手。但要做好以下幾方面的重要工作。

3.1 開發煤機產品開發平臺建立產品數據庫。在開發這個平臺之前，要面向并行工程的開發環境貫穿產品的整個生命周期。在開發時，要建立研發單位、制造企業及用戶所組成的開發團隊。在這個基礎之上不斷加強同煤礦、煤科院等的的技術合作，進行產品設計研究，掌握產品設計所需的基礎數據。通過這些基礎研究工作建立具有我國自主知識產權的煤機設計數據庫，并可實現資源共享。

3.2 加強面向環境設計制造。面向環境設計又稱環境意識制造ECM 和面向環境制造MFE。在考慮產品的功能、質量、開發周期和成本的同時，優化有關設計因素，使產品的使用及制造過程對環境和資源的消耗達到最小。它是多方面的，如考慮了資源合理使用，產品制造使用過程中的裝配、拆卸、維修和回收，設計中綠色材料的使用等多個方面。

4 煤礦機械設計及制造過程

煤礦機械設計及制造過程是指產品制造時，由原材料或半成品進廠到轉變為成品的各有關勞動過程的總和。具體來說它有生產技術準備過程，毛坯制造過程，零件的加工過程，產品的輔助勞動過程等。在煤礦機械實際生產過程中，按一定順序逐漸改變生產對象的形狀、尺寸、性質等，使其成為預期產品的這部分主要過程稱為工藝過程。

同時，原材料經澆鑄、鍛造、沖壓或焊接而成為鑄件、鍛件、沖壓件或焊接件的過程，稱為材料成形工藝過程。采用機械加工方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸、表面質量，使其成為合格零件的全部過程，稱為機械加工工藝過程。對零件的半成品通過各種熱處理方法直接改變它們的材料性能的過程，稱為熱處理工藝過程。最后，將合格的零件和外購件、標準件裝配成組件、部件和產品的過程，則稱為裝配工藝過程。

5PDM 技術在煤礦機械設計制造中應用

PDM 技術可以縮短技術數據準備周期，提高作業計劃的準確性和及時性，增強了企業信息資源的共享，并支持企業進行產品優化和系列化設計，提高設計效率和企業資源的綜合利用程度。

筆者認為，PDM 技術的實施如果在原有的流程上直接實施PDM，不僅不能起到改善管理的作用，而且部門之間的障礙和繁瑣的審批流程會使系統的運行受到重重抵觸。同時，圍繞PDM 系統的運行制定新的規章制度，如數據歸檔的流程、更改通知和發放的流程、臨時更改的流程和打印控制流程等。企業成立了編碼中心，全廠范圍內統一編碼。

結語

PDM 技術的實施可提高信息傳遞的效率和信息的利用率。隨著PDM 系統的實施，散布在企業中的各個信息孤島被連成一體，在設計、工藝等部門建立一條完整的信息鏈，形成了一動全動、一有全有的協同工作環境，逐步建立起敏捷制造、快速響應的企業網絡。通過和CAPP 的集成，在產品結構樹建立后，融合零件相關工藝信息進行工藝信息匯總，產生加工路線等一系列統計信息，為上游生產計劃和下游加工制造、財務核算提供數據。

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