煤礦機(jī)械起重組裝工藝研究

孫電衛(wèi)

（中煤張家口煤礦機(jī)械有限責(zé)任公司，河北 張家口 076250）

隨著公司的產(chǎn)品逐步向大功率、高可靠性方向發(fā)展，產(chǎn)品零部件的外形尺寸不斷加大，質(zhì)量不斷加重，公司生產(chǎn)任務(wù)重，生產(chǎn)周期短，交貨時間不均衡。組裝作為最后一道工序，各零部件來自上工序和外購，生產(chǎn)進(jìn)度取決于一套設(shè)備中最晚到達(dá)組裝工序的那個零件，再加上設(shè)計(jì)、加工和外購件等問題都會在組裝過程中體現(xiàn)出來，最后留給組裝的時間很少，致使組裝一直處于緊張生產(chǎn)的過程中。

1 公司產(chǎn)品特點(diǎn)分析

筆者公司的產(chǎn)品主要為煤礦井下工作面用刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)成套設(shè)備。

1.1 品種多樣

筆者公司產(chǎn)品主要根據(jù)井下結(jié)構(gòu)、工況及客戶要求設(shè)計(jì)配套設(shè)備，導(dǎo)致每一套產(chǎn)品都有一定的差別，從而形成品種多樣的情況。

1.2 單一定制設(shè)計(jì)生產(chǎn)

由于不同煤礦礦井受井下多種因素影響，對應(yīng)形成了不同的配套方案，導(dǎo)致新產(chǎn)品不斷增加，而老產(chǎn)品無法淘汰，這從筆者部門歷年來產(chǎn)品圖紙不斷增加也可以看出來。產(chǎn)品的這些特點(diǎn)導(dǎo)致產(chǎn)品無法批量化組裝作業(yè)，從設(shè)計(jì)生產(chǎn)到最后組裝試車，都不能及時、有效地組織。

1.3 零件繁多且較重

一套產(chǎn)品結(jié)構(gòu)件、加工件、標(biāo)準(zhǔn)件、外購件等零部件有上千種，比如目前最大的機(jī)頭架體質(zhì)量達(dá)到28 t，多數(shù)零部件需要起重設(shè)備才能完成組裝。

2 產(chǎn)品組裝情況分析及組裝難點(diǎn)

筆者部門由裝配工段和試車場組成。裝配中合理采用冷裝、熱裝及壓裝工藝，并配備電動扳手、電動定扭矩扳手和風(fēng)動工具等，提高裝配精度及產(chǎn)品質(zhì)量，降低工人勞動強(qiáng)度，

提高生產(chǎn)效率。

2.1 產(chǎn)品組裝情況現(xiàn)狀

目前，組裝產(chǎn)品主要以手工作業(yè)為主，輔助起重設(shè)備天車鏟車對產(chǎn)品零部件進(jìn)行對裝、掛裝等作業(yè)，由于組裝產(chǎn)品零部件多數(shù)比較重，需要用起重設(shè)備進(jìn)行組裝作業(yè)，現(xiàn)主要用的起重設(shè)備是電動雙梁橋式起重機(jī)（天車），每跨配置兩臺，從多年的使用情況來看，組裝工序受天車和操作者體力限制較大，存在效率低、操作者勞動強(qiáng)度大、易發(fā)生安全事故等問題。

2.2 天車配置問題

由于組裝依賴天車進(jìn)行吊運(yùn)組裝，而每跨目前配置兩臺天車，部分組裝區(qū)域增加了兩臺單梁橋式天車，可通過遙控在地面操作，但是各天車都在同一軌道移動，天車配置過多會導(dǎo)致各天車活動范圍變小，互相干涉，造成某一天車在吊運(yùn)零部件或組裝時，其他天車和操作人員只能等待無法進(jìn)行組裝，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品組裝效率。

2.3 組裝需人工輔助

天車吊運(yùn)只能直線運(yùn)動，在組裝中很難直接吊裝到位，一些大型或者異形結(jié)構(gòu)零部件無法吊平，造成組裝困難，而對于有角度的組裝位置更加困難；天車無法實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)移動，天車操作者微調(diào)一次吊鉤移動在5 mm以上，比如螺栓與螺栓孔之間的間隙一般是2 mm，還需操作人員手推和撬棍進(jìn)行輔助，操作人員體力消耗大，不適合連續(xù)作業(yè)。所以采用新型組裝起重工藝是很有必要的，可以大幅提高產(chǎn)品組裝效率和組裝質(zhì)量。經(jīng)查相關(guān)資料，目前類似的應(yīng)用助力機(jī)械手，其起重質(zhì)量在100 kg左右，主要應(yīng)用于批量化作業(yè)情況，不適合在筆者公司零部件較重、品種多、組裝范圍大的情形下使用，需要研究適合筆者部門特點(diǎn)的起重組裝工藝。

3 組裝工藝研究

3.1 現(xiàn)有工作基礎(chǔ)和條件研究

經(jīng)咨詢組裝操作人員和查找相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，搬運(yùn)零件質(zhì)量一般小于30 kg，搬起零件再進(jìn)行對裝的質(zhì)量小于20 kg，通過對公司主要產(chǎn)品零部件不同質(zhì)量、數(shù)量的統(tǒng)計(jì)，質(zhì)量小于20 kg、質(zhì)量在20～1 000 kg、質(zhì)量大于1 000 kg的零部件的占比分別為36%，56%，8%.

3.2 手工搬運(yùn)組裝模式

對于筆者部門單一手工作業(yè)模式來說，能人工搬動的零部件組裝效率要遠(yuǎn)高于起重吊運(yùn)組裝，以下是兩種組裝模式流程對比。

吊運(yùn)模式：天車行走至組裝地點(diǎn)→放吊鉤→固定零件→起吊準(zhǔn)備對裝→微調(diào)對裝（多次）→緊固→落下吊鉤并取下。在組裝過程中，操作人員與天車工要配合溝通好，否則會影響組裝效率，甚至發(fā)生安全事故。

手工搬運(yùn)模式：搬起零件→對裝→緊固。

3.3 質(zhì)量20～1000 kg零部件組裝方案

3.3.1 起重設(shè)備選擇

從產(chǎn)品統(tǒng)計(jì)來看，需要天車吊裝的零部件質(zhì)量在20～1 000 kg范圍的占多數(shù)，而所有需吊裝的零部件在吊裝時步驟和時間相差不多，從部門實(shí)際情況及相關(guān)企業(yè)的起重設(shè)備來看，質(zhì)量范圍20～1 000 kg的零部件容易實(shí)現(xiàn)新型吊裝工藝，選擇液壓平衡吊作為助力機(jī)械部分，具有精確定位和裝配動作要求，操作者無需頻繁地點(diǎn)動按鈕操作，只需輕輕推拉零部件就可以將零部件正確地快速移動至指定位置。

3.3.2 夾緊裝置部分

由于所組裝產(chǎn)品零部件種類多、結(jié)構(gòu)差異大，還需要設(shè)計(jì)專用夾具，主要有薄板、圓柱、圓環(huán)、異形件等結(jié)構(gòu)，通過夾緊裝置實(shí)現(xiàn)輕松地自某處抓起零部件，并能將零件旋轉(zhuǎn)一定角度，再按相應(yīng)要求裝到位，實(shí)現(xiàn)省力操作。

3.3.3 可移動功能

考慮組裝工作區(qū)域比較大，最大距離長達(dá)216 m，所組裝零部件結(jié)構(gòu)尺寸也較大，而平衡吊活動范圍較小，工作半徑一般在2.5 m左右，如果在固定位置配置幾臺設(shè)備，則會造成待組裝產(chǎn)品集中在一起，反而降低組裝效率，同時，配置過多會使得成本增加，影響大型設(shè)備的吊運(yùn)和組裝。所以需要將液壓平衡吊設(shè)計(jì)成可移動式的，主要考慮使用內(nèi)燃車＋平衡吊組合、電動車＋平衡吊組合，根據(jù)需要靈活移動，方便在不同區(qū)域組裝，而且可以與天車起重配合使用，避免二者互相干涉，大幅提高工作效率。

3.4 質(zhì)量大于1 000 kg零部件吊裝方案

此類零件占產(chǎn)品總零件8%，占比較小，并且主要是吊運(yùn)和轉(zhuǎn)運(yùn)，即將零部件吊至工作區(qū)域，然后將其他零部件與其對裝，可以沿用原來的組裝方法；對于對裝精度要求高的組裝工序，需要設(shè)計(jì)輔助支撐裝置，即用液壓缸和液壓控制系統(tǒng)精確起落零部件，輔助組裝對裝。

4 結(jié)束語

通過采用新型組裝起重工藝方案，可以大幅提高零部件組裝效率，有效增加起重設(shè)備數(shù)量，使各班組組裝時將重型零部件與輕型零部件同時組裝。新型組裝起重工藝可精確定位組裝，避免組裝過程中對零部件造成磕碰和撬棍損傷，提高產(chǎn)品組裝質(zhì)量，降低操作者勞動強(qiáng)度，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)集中作業(yè)，滿足生產(chǎn)需要。

［1］成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊［M］.第4版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

［2］徐兵.機(jī)械裝配技術(shù)［M］.北京：中國輕工業(yè)出版社，2005.

［3］文豪.起重機(jī)械［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.