新技術新工藝在礦山機械設計制造中的應用

王世龍

（冀中能源股份有限公司邢臺礦掘進一隊，河北 邢臺 054000）

礦企生產(chǎn)工作的順利開展離不開機械設備提供的支持，機械設備若是用在環(huán)境惡劣的生產(chǎn)中，就會與設計與制造擁有更高的要求。礦山機械設備設計制造在行業(yè)中受到極高的重視?，F(xiàn)如今，機械設備在具體的使用中還存有很多的問題，嚴重影響了用戶使用的感受。所以，利用研究設計進行新工藝與新技術的制造，有助于最大限度的增強機械化設備的質(zhì)量，充分滿足不同的操作環(huán)境以及不同的使用標準，促使礦山生產(chǎn)可安全且高效的順利進行。

1 增強礦山機械設計產(chǎn)品的外觀質(zhì)量

現(xiàn)如今，我國在進行礦山機械產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，對于很多的技術性能擁有重視，然而，對于外觀質(zhì)量缺少足夠的重視。譬如：表面漆涂得不均勻，顏色主要是灰黑為主；廠標指示牌和標準件等嚴重歪斜、大小不同；飛邊毛刺不除，礦工均不敢用手摸等。例如：兗州礦山機械廠對此開展了深入研究，認為不但外觀質(zhì)量對礦山機械產(chǎn)品質(zhì)量存在直接影響，而且其外觀色彩對外觀質(zhì)量也存在直接影響，所以，應增強礦山機械產(chǎn)品外觀設計理念的創(chuàng)新。

很多礦企對于機械產(chǎn)品的“宜人性”設計考慮很少；操縱機構(gòu)缺少集中性，操作人員僅圍繞著機器轉(zhuǎn)著操作；操作手柄的方向與及其運動方向并不一致甚至完全相反，操作人員思想過于緊張很容易出現(xiàn)事故；一些機器尺寸與比例并不適用于我國的人體尺度要求，太高或是太矮而出現(xiàn)抬腿彎腰操作；手柄太沉，扳動費力很容易累人；一些機器的溫度很高、振動很大，操作人員頭昏心跳加快。這些均要在產(chǎn)品設計過程中采用人體工程學與工程心理學進行處理。

而礦山機械產(chǎn)品外觀設計是一個同時探索造型物的內(nèi)容和美的過程，只有達到協(xié)調(diào)與統(tǒng)一，產(chǎn)品外觀才有真正的審美意義。在機械設備外觀設計的過程，除了要考慮功能、造型、材質(zhì)等方面的因素，還需要細節(jié)上的處理問題。除此之外，造型的色彩對于礦山機械產(chǎn)品的外觀質(zhì)量存在直接影響。其發(fā)揮著美化產(chǎn)品與環(huán)境的作用，色彩處理可讓造型更為完美，有助提升工作的質(zhì)量與效率。若是相反，處理不當不僅會為機器造型的完美造成破壞，而且會導致操作人員出現(xiàn)視覺疲勞、情緒不穩(wěn)、減少生產(chǎn)效率、容易出現(xiàn)事故。有鑒于此，視覺與心理效果在礦山機械產(chǎn)品的設計過程中成為至關重要的內(nèi)容。不僅如此，很可能一些廠家認為利用中文書寫缺少美觀性，因此，很多在本國銷售的機器還要在上面印上各種外文，嚴重影響使用者。在礦山機械產(chǎn)品的藝術造型設計過程中嚴禁局限在仿造，唯有不斷的創(chuàng)新才可創(chuàng)造出具備礦山機械獨特藝術風格與美麗新穎的產(chǎn)品。

2 礦山機械設計中需嚴格遵照全新的設計理念

2.1 礦山機械設計需嚴格遵循人性化設計理念

人性化設計理念顧名思義就是在具體的設計中嚴格堅持以人為本的設計理念，有助于設備實現(xiàn)基本功能的條件下對人的需求進行充分考慮，進而實現(xiàn)使用人員的生理與心理的需求，實現(xiàn)人和機械設備的高度融合。井下開采作業(yè)環(huán)境普遍惡劣，人的工作環(huán)境也非常差，礦山機械的設計應該對人的因素進行充分考了，才能推動機械的人性化設計實現(xiàn)人、機械設備、操作環(huán)境的高度融合，而設計過程一般會設計眾多方面的內(nèi)容，機械界面的設計、產(chǎn)品語言說明的設計、設計美學方面的設計、礦產(chǎn)資源開采的技術等各個方面的因素。而設計人員需要從多個方面加強考慮，如人機之間的互相結(jié)合、職責的劃分、人員心理等各個方面的科學設計。在具體的設計中還要著重考慮如下幾方面：設備操作界面的設計。操作界面屬于人與機械設備接觸最多的部分在設備操作界面的設計過程中需要對視覺感受、操作程序、指示語言等各個方面的因素進行充分考慮，確保操作人員能夠快速熟悉設備的操作方式，在良好的狀態(tài)下順利開展礦產(chǎn)資源的開采工作。設計者在設備設計以前還要對設備的使用范圍與環(huán)境進行全面掌握，并詳細掌握操作人員的身形與操作習慣，并將所掌握的數(shù)據(jù)信息積極融入到設計中，以便操作人員更好的開展工作。礦山機械的調(diào)試基本上就是對設備設計之后出現(xiàn)的一系列問題進行調(diào)整和優(yōu)化了，而正所謂一萬次的理論不如一次的試驗，所以這一流程也是很關鍵的。正是因為有了對于機械產(chǎn)品設計的調(diào)試，才能夠發(fā)現(xiàn)設計過程中的一系列問題，之后想辦法解決問題，這一次次的過程才能夠總結(jié)出一些經(jīng)驗來，所以這一點注意事項也很重要。設備的重要功能鍵需要設置于操作人員注意力非常集中且很容易看到的位置；操縱桿與設備的運行方向需要滿足人們的行為習慣，而設置的操縱螺旋需盡可能設計成為右選轉(zhuǎn)型的螺紋套，并重視設備外型的美觀性。主要是因為人們都有愛美之心，雖說礦井生產(chǎn)環(huán)境非常差，然而你，機械設備的造型與顏色依然要進行精心設計精美的外觀，才能為人們帶來心理暗示，有助于充分激發(fā)工作人員的工作熱情，以及對機械設備具有更多的愛護之心。

2.2 礦山機械設計需嚴格遵循綠色設計理念

綠色設計理念需要在具體的設計中對產(chǎn)品的用料情況、制造情況、使用年限、回收利用的整體流程進行充分考慮，利用機械設備與環(huán)境之間的協(xié)調(diào)關系盡可能避免設備的生產(chǎn)、應用、報廢處理等過程為影響周邊環(huán)境，進而有效節(jié)省資源。所以，應特別重視如下幾方面：合理選擇制造材料。對于礦山機械的制造原材料需盡量選用可再生以及可回收、且具備較高兼容性、可靈活組合的材料，才能避免污染地下環(huán)境。礦山機械的元件需具有可拆卸性的設計特征，不但便于零件損壞之后的及時更換，而且為回收原材料帶來便利條件。在設備的設計初期就應該充分考慮報廢之后的原材料回收問題，并建立詳細的設備分解與原材料回收的方法步驟與回收之后的處理措施，唯有進行充分考慮，才可推動資源實現(xiàn)最大化的利用效率。

3 新技術及新工藝在礦山機械設計制造中應用

3.1 自動化控制技術在礦山機械設計制造中的應用

經(jīng)濟的不斷發(fā)展與進步，帶動了自動化控制技術的卓越發(fā)展，在自動化制造單元當中，主要是由數(shù)控機床運行來實現(xiàn)運轉(zhuǎn)的，但在系統(tǒng)當中還存在一個工業(yè)機器人配合的中心，該中心的存在給機械設計制造提供了更優(yōu)秀的機會。正是因為工業(yè)機器人配合中心，可以降低礦山機械設計制造成本、時間，讓整個工作更加連貫性，從而大大提高礦山機械設計制造的成效。并且，因為近些年來計算機技術的發(fā)展可以說是非?？焖伲谌祟惖纳詈凸ぷ髦卸加兄厥獾囊饬x，也因而帶動了自動化控制技術的進步，并在實踐中不斷得到完善。自動化控制技術在礦山機械設計制造工藝中的使用，必須要安裝計算機系統(tǒng)來輔助技術運行。控制系統(tǒng)和傳統(tǒng)的系統(tǒng)相比較，其優(yōu)勢更多也更明顯，對于小批量多品種的機械進行制造加工時，自動化控制技術更可以快速的完成，既節(jié)省了時間，降低了能耗，又有著較高的質(zhì)量。如今，自動化控制技術在機械設計制造工廠中的出現(xiàn)越來越頻繁，在很多環(huán)節(jié)上都有涉及，工廠也開始大范疇接受自動化控制技術，發(fā)現(xiàn)技術優(yōu)點，并和生產(chǎn)實際相結(jié)合，發(fā)揮出自動化控制技術應有的價值、作用。

3.2 激光技術在礦山機械設計制造中的應用

激光技術是一種全新的高新技術，其在市場上有著很好的發(fā)展前景，激光技術最大的優(yōu)勢就是速度快、準確度高，不但可以利用精密儀器完成切割，其在機械設計制造工藝中的作用是不可埋沒的。激光技術有著很多種，比如，快速成型技術，在計算機技術發(fā)展的前提下，使得快速成型技術和激光切割相結(jié)合，實現(xiàn)對樣品的自動化切削任務以及成型任務，這些任務的完成都和計算機技術有著密不可分的關系?？焖俪尚图夹g在礦山機械設計制造工藝中的應用，在礦山機械產(chǎn)品設計等方面的作用極大，使其在機械設計制造行業(yè)中有著無可代替的地位。其次，激光熱處理技術也是激光技術中的一種。該技術主要是利用高功率密度的激光束對樣品表面進行熱加工，讓樣品表面可以逐漸硬化，在機械設計制造過程當中涉及到的很多樣品基本上都是為了延長使用壽命才進行設計制造的。因為激光熱處理技術的高溫性能比較好，可以對一些機械零件進行加工來達到提高壽命的目的，所以，激發(fā)熱處理技術的主要功能就是對樣品表面進行加工，實現(xiàn)固化，提高樣品零件的壽命。

3.3 液壓支架頂梁技術在礦山機械設計制造中的應用

礦山機械設備放頂液壓支架屬于箱形焊接的構(gòu)件，其一般包含超過七十的構(gòu)件，重要構(gòu)件包括高強度合金、鋼板的厚度約為10毫米至25毫米，焊接高度約為12毫米至18毫米，這是因為在十字角焊和雙面角焊中存在許多縫隙。支架頂梁應為290kg的焊絲，可通過多次焊接成功完成，從而導致復雜的焊接應力和變形。焊接變形的控制應嚴格控制尺寸偏差的預防，為結(jié)構(gòu)件的質(zhì)量提供保證。首先，要嚴格控制裁切尺寸，對零件提出公差要求，并采用仿制、裁切、數(shù)控等方法，以保證裁切精度。為了避免主筋之間的間隙，應有效地控制尺寸誤差和焊接變形。通常，采用主軸定位方式，完全剪斷主鋼筋后，使用定位鉆孔工具定義定位孔，以確?？孜恢煤突鶞势矫娴臏蚀_性。其次，主筋、筋板和底板的裝配應合理合理地進行，并嚴格遵循中心重合的原則。控制組的縫隙和收縮率應嚴格控制在0.1mm以內(nèi)。超過3毫米x30毫米的接頭應使用剛性支撐件通過剛性桿支撐。最后，嚴格控制焊接順序，結(jié)合分段、分層、對稱焊接的原則，全面進行焊接工作。焊接電流應科學調(diào)整，應按3：1的比例使用氬氣和二氧化碳進行其氣保焊的操作。

4 結(jié)語

概而言之，礦山機械設計制造作為社會發(fā)展過程中的基礎工業(yè)，機械制造水平嚴重影響著社會發(fā)展的水平和速度。礦山機械設計制造的未來發(fā)展向著智能化、智能化的趨勢發(fā)展。尤其是現(xiàn)如今人工智能技術的日新月異，我們堅信，在礦山機械設備設計制造中應充分結(jié)合人工智能，確保設計的機械產(chǎn)品更為智能，更為環(huán)保。