煤矿机械设计及制造探析

冉隆河

（唐山开滦铁拓重型机械制造有限责任公司，河北 唐山 063103）

概述

煤矿机械是用于矿物挖掘和开采的大型机械。在矿山开采中，它的性能和安全将直接关系到煤矿生产。时下，随着经济和科学技术的超速发展，煤矿机械设计者们要根据实际情况设计及制造出具有后期维护成本低，人工使用操作简便，智能化水平不断提升等的煤矿机械用具，来满足矿山开采企业使用需求。

1 煤矿机械设计存在问题

据不完全统计分析，目前的煤矿机械设计存在诸多问题，除了有来自设计人员的不合理设计造成的；缺乏设计质量管理的办法和手段；对设计中存在的习惯性违章和一些隐患问题不制止；管理人员对施工安全管理的不重视等之外，还有以下问题。现笔者结合工作实际总结如下。

1.1 技术创新低。目前我国煤机制造企业大多没有自己的技术开发中心，依赖于外围的科研院所，企业的自主开发和创新能力很弱，没有很好的循环机制，产品开发周期过长，企业对市场的快速反应能力差。

1.2 产品技术标准落后。根据一些资料显示，目前我国现行的煤机产品技术标准，普遍低于国际上同类产品的技术标准，有些标准多年未修订，已不能适应现有产品发展需要。

1.3 产业基础薄弱。不容置疑的是我国科学技术基础性发展太慢，使得关键零部件、轴承等，在使用寿命和可靠性上与国际先进水平相比都存在较大的差距，不难满足我国目前矿山企业的整体发展需要。

1.4 高端产品靠进口。目前我国的矿山机械里的一些高端产品还需要进口，还有相当数量的煤机制造企业只能从事一些技术水平低的简单产品的仿制，无力从事新产品开发，导致诸如低端的液压支架、小型刮板输送机、小型带式输送机及综机配件的生产能力严重过剩、产品质量低。

2 煤矿机械设计类型

目前在我国煤矿机械设计的类型主要有系统化、结构模块化和智能化等。具体阐述如下：2.1 系统化设计类型。这种类型设计的特点是：将设计看成由若干个设计要素组成的一个系统，每个设计要素具有独立性，各个要素间存在着有机的联系，并具有层次性，所有的设计要素结合后，即可实现设计系统所需完成的任务。

2.2 结构模块化设计类型。它的特点是在产品功能分析的基础上，将产品分解成具有某种功能的一个或几个模块化的基本结构，通过选择和组合这些模块化基本结构组建成不同的产品。这些基本结构可以是零件、部件，甚至是一个系统。理想的模块化基本结构应该具有标准化的联接和配合，并且是系列化、通用化、集成化，具有互换性和相容性。

2.3 智能化设计类型。智能化设计的主要特点是：借助于智能化设计软件和虚拟现实技术，以及多媒体工具进行产品的开发设计，表达产品的构思，描述产品的结构。

3 煤矿机械设计及制造方法

前面已经阐述了煤矿机械设计的时候，设计者在里面起到很重要的作用。笔者认为如果要提高产品市场竞争力，首先就要从煤矿机械产品设计人员着手。但要做好以下几方面的重要工作。

3.1 开发煤机产品开发平台建立产品数据库。在开发这个平台之前，要面向并行工程的开发环境贯穿产品的整个生命周期。在开发时，要建立研发单位、制造企业及用户所组成的开发团队。在这个基础之上不断加强同煤矿、煤科院等的的技术合作，进行产品设计研究，掌握产品设计所需的基础数据。通过这些基础研究工作建立具有我国自主知识产权的煤机设计数据库，并可实现资源共享。

3.2 加强面向环境设计制造。面向环境设计又称环境意识制造ECM 和面向环境制造MFE。在考虑产品的功能、质量、开发周期和成本的同时，优化有关设计因素，使产品的使用及制造过程对环境和资源的消耗达到最小。它是多方面的，如考虑了资源合理使用，产品制造使用过程中的装配、拆卸、维修和回收，设计中绿色材料的使用等多个方面。

4 煤矿机械设计及制造过程

煤矿机械设计及制造过程是指产品制造时，由原材料或半成品进厂到转变为成品的各有关劳动过程的总和。具体来说它有生产技术准备过程，毛坯制造过程，零件的加工过程，产品的辅助劳动过程等。在煤矿机械实际生产过程中，按一定顺序逐渐改变生产对象的形状、尺寸、性质等，使其成为预期产品的这部分主要过程称为工艺过程。

同时，原材料经浇铸、锻造、冲压或焊接而成为铸件、锻件、冲压件或焊接件的过程，称为材料成形工艺过程。采用机械加工方法，直接改变毛坯的形状、尺寸、表面质量，使其成为合格零件的全部过程，称为机械加工工艺过程。对零件的半成品通过各种热处理方法直接改变它们的材料性能的过程，称为热处理工艺过程。最后，将合格的零件和外购件、标准件装配成组件、部件和产品的过程，则称为装配工艺过程。

5PDM 技术在煤矿机械设计制造中应用

PDM 技术可以缩短技术数据准备周期，提高作业计划的准确性和及时性，增强了企业信息资源的共享，并支持企业进行产品优化和系列化设计，提高设计效率和企业资源的综合利用程度。

笔者认为，PDM 技术的实施如果在原有的流程上直接实施PDM，不仅不能起到改善管理的作用，而且部门之间的障碍和繁琐的审批流程会使系统的运行受到重重抵触。同时，围绕PDM 系统的运行制定新的规章制度，如数据归档的流程、更改通知和发放的流程、临时更改的流程和打印控制流程等。企业成立了编码中心，全厂范围内统一编码。

结语

PDM 技术的实施可提高信息传递的效率和信息的利用率。随着PDM 系统的实施，散布在企业中的各个信息孤岛被连成一体，在设计、工艺等部门建立一条完整的信息链，形成了一动全动、一有全有的协同工作环境，逐步建立起敏捷制造、快速响应的企业网络。通过和CAPP 的集成，在产品结构树建立后，融合零件相关工艺信息进行工艺信息汇总，产生加工路线等一系列统计信息，为上游生产计划和下游加工制造、财务核算提供数据。

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