煤矿机械起重组装工艺研究

时间：2024-05-18

孙电卫

（中煤张家口煤矿机械有限责任公司，河北张家口 076250）

随着公司的产品逐步向大功率、高可靠性方向发展，产品零部件的外形尺寸不断加大，质量不断加重，公司生产任务重，生产周期短，交货时间不均衡。组装作为最后一道工序，各零部件来自上工序和外购，生产进度取决于一套设备中最晚到达组装工序的那个零件，再加上设计、加工和外购件等问题都会在组装过程中体现出来，最后留给组装的时间很少，致使组装一直处于紧张生产的过程中。

1 公司产品特点分析

笔者公司的产品主要为煤矿井下工作面用刮板输送机、转载机成套设备。

1.1 品种多样

笔者公司产品主要根据井下结构、工况及客户要求设计配套设备，导致每一套产品都有一定的差别，从而形成品种多样的情况。

1.2 单一定制设计生产

由于不同煤矿矿井受井下多种因素影响，对应形成了不同的配套方案，导致新产品不断增加，而老产品无法淘汰，这从笔者部门历年来产品图纸不断增加也可以看出来。产品的这些特点导致产品无法批量化组装作业，从设计生产到最后组装试车，都不能及时、有效地组织。

1.3 零件繁多且较重

一套产品结构件、加工件、标准件、外购件等零部件有上千种，比如目前最大的机头架体质量达到28 t，多数零部件需要起重设备才能完成组装。

2 产品组装情况分析及组装难点

笔者部门由装配工段和试车场组成。装配中合理采用冷装、热装及压装工艺，并配备电动扳手、电动定扭矩扳手和风动工具等，提高装配精度及产品质量，降低工人劳动强度，

提高生产效率。

2.1 产品组装情况现状

目前，组装产品主要以手工作业为主，辅助起重设备天车铲车对产品零部件进行对装、挂装等作业，由于组装产品零部件多数比较重，需要用起重设备进行组装作业，现主要用的起重设备是电动双梁桥式起重机（天车），每跨配置两台，从多年的使用情况来看，组装工序受天车和操作者体力限制较大，存在效率低、操作者劳动强度大、易发生安全事故等问题。

2.2 天车配置问题

由于组装依赖天车进行吊运组装，而每跨目前配置两台天车，部分组装区域增加了两台单梁桥式天车，可通过遥控在地面操作，但是各天车都在同一轨道移动，天车配置过多会导致各天车活动范围变小，互相干涉，造成某一天车在吊运零部件或组装时，其他天车和操作人员只能等待无法进行组装，严重影响了产品组装效率。

2.3 组装需人工辅助

天车吊运只能直线运动，在组装中很难直接吊装到位，一些大型或者异形结构零部件无法吊平，造成组装困难，而对于有角度的组装位置更加困难；天车无法实现精准移动，天车操作者微调一次吊钩移动在5 mm以上，比如螺栓与螺栓孔之间的间隙一般是2 mm，还需操作人员手推和撬棍进行辅助，操作人员体力消耗大，不适合连续作业。所以采用新型组装起重工艺是很有必要的，可以大幅提高产品组装效率和组装质量。经查相关资料，目前类似的应用助力机械手，其起重质量在100 kg左右，主要应用于批量化作业情况，不适合在笔者公司零部件较重、品种多、组装范围大的情形下使用，需要研究适合笔者部门特点的起重组装工艺。

3 组装工艺研究

3.1 现有工作基础和条件研究

经咨询组装操作人员和查找相关标准，搬运零件质量一般小于30 kg，搬起零件再进行对装的质量小于20 kg，通过对公司主要产品零部件不同质量、数量的统计，质量小于20 kg、质量在20～1 000 kg、质量大于1 000 kg的零部件的占比分别为36%，56%，8%.

3.2 手工搬运组装模式

对于笔者部门单一手工作业模式来说，能人工搬动的零部件组装效率要远高于起重吊运组装，以下是两种组装模式流程对比。

吊运模式：天车行走至组装地点→放吊钩→固定零件→起吊准备对装→微调对装（多次）→紧固→落下吊钩并取下。在组装过程中，操作人员与天车工要配合沟通好，否则会影响组装效率，甚至发生安全事故。

手工搬运模式：搬起零件→对装→紧固。

3.3 质量20～1000 kg零部件组装方案

3.3.1 起重设备选择

从产品统计来看，需要天车吊装的零部件质量在20～1 000 kg范围的占多数，而所有需吊装的零部件在吊装时步骤和时间相差不多，从部门实际情况及相关企业的起重设备来看，质量范围20～1 000 kg的零部件容易实现新型吊装工艺，选择液压平衡吊作为助力机械部分，具有精确定位和装配动作要求，操作者无需频繁地点动按钮操作，只需轻轻推拉零部件就可以将零部件正确地快速移动至指定位置。

3.3.2 夹紧装置部分

由于所组装产品零部件种类多、结构差异大，还需要设计专用夹具，主要有薄板、圆柱、圆环、异形件等结构，通过夹紧装置实现轻松地自某处抓起零部件，并能将零件旋转一定角度，再按相应要求装到位，实现省力操作。

3.3.3 可移动功能

考虑组装工作区域比较大，最大距离长达216 m，所组装零部件结构尺寸也较大，而平衡吊活动范围较小，工作半径一般在2.5 m左右，如果在固定位置配置几台设备，则会造成待组装产品集中在一起，反而降低组装效率，同时，配置过多会使得成本增加，影响大型设备的吊运和组装。所以需要将液压平衡吊设计成可移动式的，主要考虑使用内燃车＋平衡吊组合、电动车＋平衡吊组合，根据需要灵活移动，方便在不同区域组装，而且可以与天车起重配合使用，避免二者互相干涉，大幅提高工作效率。