ZY4400液壓支架柱窩高效胎具的設計

摘要：文章介紹了ZY4400/10/20掩護式液壓支架柱窩加工所用到的高效胎具，通過闡述煤礦液壓支架在礦井安全、高效生產中的重要作用以及現今安全前提下，煤礦企業對于發展更高產量的煤礦開采需求對液壓支架實現批量生產提出的諸多難題。

關鍵詞：液壓支架；柱窩穿銷孔；高效胎具鉆模

中圖分類號：U468 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）35-0033-02

1 概述

大同煤礦集團侏羅紀煤層中，厚煤層比重占31.1%，隨著煤礦開采機械化、自動化的逐步增強，液壓支架在綜采機械化采煤裝備中，作為綜采三機配套的關鍵設備用來控制采煤工作面礦山壓力的結構物。液壓支架一般以乳化液作為液壓支柱的動力介質，利用液體壓力產生的支撐力借助液壓活柱實現對液壓支架頂板的支撐進而控制礦山壓力并可通過推移千斤頂實現對自身的自動推移來進行頂板接替支護和移動管理。液壓支架能夠有效可靠地支撐和控制工作面的頂板，隔離采空區域，防止上層煤矸石進入回采工作面，與采煤機、刮板機配套使用，有效地通過頂板支撐和控制著開采工作面，保證操作工人的安全和采煤機采煤、刮板機運輸及三機偏移、調整的必要工作空間，提供足夠的通風斷面，實現采煤綜采機械化，解決了實現機械化采煤過程中對于頂板管理往往落后于實際采煤工作的非同步問題，進一步改善和提高了采煤機和刮板運輸機的性能，極大地減輕了煤礦工人的勞動強度，最大程度地保障了煤礦工人實際操作的生命安全。液壓支架的發展經歷了漫長的過程，中國的液壓支架在20世紀70年代經引進、吸收、反求慢慢發展起來，經過了30多年的不斷研究和攻關，現在我國已能夠研制和生產能滿足全國不同煤礦地質條件及生產需要的各種類型的液壓支架，包括適合4.5m以下煤層一次采全厚的大采高支架、4.5～6.0m煤層上下分層見網開采的自動鋪底網支架、6.0m以上煤層一次采全厚的放頂煤支架以及用于薄煤層開采和傾斜煤層開采的專用支架。液壓支架作為煤炭企業建設高效、安全采煤礦井，是實現采煤機械化不可或缺的重要設備。液壓支架的性能直接影響到開采工作面的產量以及操作人員的生命安全。隨著煤層開采的難度增加以及產量的高增長發展需要，對實現液壓支架的批量化生產工藝提出了更高效的生產要求。其中對適用于1.2～1.8m煤層厚度的ZY4400掩護式液壓支架柱窩的生產嚴重制約著液壓支架的生產量和生產進度。為了解決此柱窩傳銷孔傳統工藝的低效率難題，設計了ZY4400液壓支架柱窩的高效胎具。

2 胎具的革新及原理

ZY4400/10/20掩護式液壓支架柱窩用于傳遞和支護液壓支柱對頂梁的支撐力，柱窩上的穿銷孔4-Φ22，用于對支柱活柱柱頭的限位。由于ZY4400液壓支架支柱與頂梁的斜撐結構，決定了柱窩穿銷孔與柱窩底面30°的傾斜角度，因此鉗工的鉆孔難度成為制約產品進度的重要方面。傳統的加工通過60°的墊鐵支撐，使穿銷孔平面水平，以滿足搖臂鉆床對穿銷孔的垂直切削進給。找正的過程需要通過橫向調節墊鐵的位置來滿足柱窩毛坯穿銷孔不同鑄造效果表面的水平找正，裝夾亦需要通過輔助支撐進行多夾板、多方向的緊固，浪費了很多找正、裝夾的輔助生產時間，無法實現生產的批量化，加之鉆削穿銷孔的中心點定位全憑工人的經驗判斷，無法實現產品的統一性及保證保證穿銷孔中心的準確性，往往致使因為柱窩生產的慢進度、多廢品問題導致整批液壓支架無法按照規定的時間完成頂梁焊接、組件裝配。因此，針對ZY4400液壓支架柱窩穿銷孔傾角的特點，采用“背靠背”同角度斜靠相互支撐固定放置及鉆模引導、單向緊固的方法可實現柱窩的快速找正裝夾和準確的批量化統一生產。

3 胎具的結構及使用

胎具采用“背靠背”同角度斜靠放置的方法雙柱窩進行定位，經A、B兩排50×50×5角鋼的焊接與橫梁C、D的兩件Φ40支撐桿，分別對兩個柱窩進行雙向定位，再通過C角鋼40×40×3，對柱窩前后方向自由度進行限位，限制了工件的6個自由度，經完全定位使每個柱窩都處于精確的不變位置，準確定位。角鋼與橫梁的水平距離根據穿銷孔傾角與柱窩的毛坯綜合尺寸及鑄造公差計算確定，使柱窩底面與胎具底面成60°角，即實現了穿銷孔的水平垂直及加工的標準化與批量化。對于傳銷孔中心點的準確定位則借助如圖1所示的死套固定式鉆模架實現。于鉆模水平面引導加長鉆頭對穿銷孔位置的快速準確定位，而且可防止加長鉆頭因刀體較長可能在鉆削過程中導致的鉆頭的偏斜。為保證穿銷孔批量化生產的尺寸準確性，采用可換鉆套以間隙配合安裝在襯套中，方便鉆模磨損后更換。柱窩的裝夾因采用雙柱窩互相支撐的結構及兩端角鋼對其的限位作用，省去了柱窩的橫向緊固及輔助支撐的工時，使用縱向單壓板緊固即可實現快速裝夾。

圖1

4 結語

按照傳統液壓支架柱窩加工工藝，機加工車間一個班組一個工作日可加工柱窩20件，而且產品合格率不高，難以保證柱窩裝配的互換性。使用柱窩高效胎具一個班組一個工作日可加工柱窩100件，生產效率提高了5倍，而且因為采用了可換鉆套鉆模架，保證了產品的合格率和標準化，降低了工人的勞動強度，提高了生產的進度，實現了ZY4400/10/20掩護式液壓支架柱窩生產的批量化、標準化及高合格率，保證了液壓支架生產任務的圓滿完成。實踐證明此套胎具是高效可行的。

參考文獻

[1] 王君.對大同礦務局厚煤層開采的探討[J].同煤科

技，1994，（4）.

[2] 王先逵.機械制造工藝學[M].北京：機械工業出版

社，2006.

[3] 趙宏珠.綜采面礦壓與液壓支架設計[M].徐州：中

國礦業學院出版社，1987.

作者簡介：韓建英（1987—），山西代縣人，供職于大同煤礦集團機電裝備公司中央機廠，研究方向：機械設計制造及其自動化。