陳鐵軍

摘要：隨著全球經(jīng)濟的飛速發(fā)展，各行業(yè)對能源的需求也是越來越大，而煤炭能源是我國能源結(jié)構(gòu)中極為重要的組成部分，因此隨著煤礦的大力開采，煤礦機械也迎來了重大的機遇和挑戰(zhàn)，加強煤礦機械制造的合理設(shè)計與管理可有效滿足機械加工零件設(shè)計的要求、確保產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的提高。本文就我國煤礦機械設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀出發(fā)，針對煤礦機械設(shè)備的制造及其管理辦法以及發(fā)展趨勢進行分析探討。

關(guān)鍵詞：煤礦機械；發(fā)展現(xiàn)狀；管理辦法；發(fā)展趨勢

煤礦機械是眾多機械行業(yè)中的一個分支，它專門作用于煤礦開采。我國是一個產(chǎn)煤大國，在諸如山西、河南、陜西等省每年生產(chǎn)的煤炭數(shù)量都在增加，因此煤礦機械的發(fā)展?fàn)顩r對我國煤炭業(yè)來說具有極大的作用。目前我國的煤礦機械發(fā)展水平還有很多不足，大多數(shù)的核心設(shè)備還依賴于國外的進口，這也就造成了我國煤炭企業(yè)生產(chǎn)成本高，競爭壓力大的普遍現(xiàn)象。然而，隨著我國高新技術(shù)的不斷研發(fā)，煤礦機械也在不斷地研發(fā)，不斷地進行技術(shù)革新。新材料、新技術(shù)的投入會使我國煤礦機械的發(fā)展邁出一大步，逐步的朝著大型化、自動化方向發(fā)展。同時煤礦機械設(shè)備生產(chǎn)制造過程中先進技術(shù)的應(yīng)用、合理的工裝設(shè)計及恰當(dāng)?shù)墓芾矸椒ㄒ部捎行У谋ＷC煤礦機械制造技術(shù)的提高和產(chǎn)品的質(zhì)量。

1.中國煤礦機械的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著改革開放步伐的不斷加深，我國在各個領(lǐng)域都和國際逐漸接軌。我國的煤礦機械也在不斷的發(fā)展進步，從最初的引進國外先進技術(shù)到逐漸對核心技術(shù)進行學(xué)習(xí)消化和分析，終于走到了如今合作生產(chǎn)以及自主研發(fā)設(shè)計的地步，這種由簡單的模仿到如今的自主創(chuàng)新研發(fā)的改變造就了我國煤炭經(jīng)濟市場競爭力的上升以及煤礦機械不斷的發(fā)展創(chuàng)新之路。

然而我國的煤礦機械的發(fā)展仍然面臨著很多問題。

首先，我國煤礦機械設(shè)施的主要性能指標(biāo)仍舊比較落后。相比較于發(fā)達國家對煤礦機械制造企業(yè)對基礎(chǔ)元件的理論研究，我國則更多的是追逐實際的應(yīng)用技術(shù)，對基礎(chǔ)的理論研究反而不重視，這就導(dǎo)致了在引進的核心技術(shù)應(yīng)用上，我國煤礦機械也只是簡單的仿制外觀，對其相應(yīng)的理論基礎(chǔ)都視而不見。這就造成我國煤礦機械某些基礎(chǔ)原件的耐久性、可靠性都不高，使我國的煤礦機械設(shè)備在安全可靠性存在極大的隱患，并且難以滿足大型煤礦的生產(chǎn)效率的要求，其使用壽命也不盡人意。

其次，我國步入工業(yè)時代的時期較晚，工業(yè)發(fā)展較西方發(fā)達國家落后很多，制造工藝技術(shù)相對于發(fā)達國家來講也相對落后，這也導(dǎo)致了我國煤礦機械發(fā)展緩慢、煤礦開采技術(shù)落后，直到現(xiàn)在我國的煤礦機械的自主研究力量仍然不夠強，如果制造工藝技術(shù)能夠有效的得以提高就會大幅度提升煤礦機械的發(fā)展能力。

2.煤礦機械設(shè)備的設(shè)計制造

根據(jù)我國煤礦發(fā)展目標(biāo)，到2010年，大型煤礦采掘機械化程度達到95% 以上，中型煤礦達到80%以上，小型煤礦機械化、半機械化程度達到40% 。煤礦機械化程度的提高將大大帶動煤機行業(yè)的機械化程度，煤機行業(yè)將迎來“黃金發(fā)展期”。煤炭機械需求的三個驅(qū)動因素分別是：新開工煤礦的生產(chǎn)需求、已有設(shè)備的更新需求和機械化技改需求。根據(jù)業(yè)內(nèi)人士對這三個因素的分析，煤礦機械的需求在未來幾年仍將維持快速增長的態(tài)勢。從新建煤礦投資構(gòu)成來看，70%屬于固定資產(chǎn)投資，煤炭機械設(shè)備投資占固定資產(chǎn)投資的50% ，因此，煤炭設(shè)備投資額占新建煤礦投資總額的35% 。煤礦機械屬于專用機械，應(yīng)用環(huán)境非常惡劣，產(chǎn)品自動化技術(shù)要求非常高，行業(yè)特點決定了只有技術(shù)領(lǐng)先的公司才有可能成為煤礦機械行業(yè)的領(lǐng)頭羊。

2.1CAD技術(shù)和有限元法的應(yīng)用

在煤礦機械制造中，要加強設(shè)計合理性，應(yīng)注意CAD技術(shù)和有限元法的應(yīng)用。

CAD技術(shù)是運用計算機的硬軟件系統(tǒng)，對產(chǎn)品與工程給予合理設(shè)計的技術(shù)。主要包含繪圖、設(shè)計、文檔制作與工程分析等設(shè)計。目前，機械產(chǎn)品已較為成熟，應(yīng)用CAD技術(shù)，能有效實現(xiàn)一體化設(shè)計與模塊化設(shè)計。在計算機中，產(chǎn)品模型能直接進入CAPP系統(tǒng)，并給予NC編程與工藝規(guī)劃，讓加工代碼直接進入NC機床，用CAD技術(shù)加強設(shè)計與制造連接，能有效提高產(chǎn)品開發(fā)，減短產(chǎn)品的開發(fā)期。

有限元法是計算機工具中的數(shù)值計算法，可將無限質(zhì)點連續(xù)體簡化成有限的單元集合體，將單元拼合為離散結(jié)構(gòu)物，并替代傳統(tǒng)連續(xù)彈性體對工程當(dāng)中的復(fù)雜結(jié)構(gòu)進行動力與靜力分析。

2.2煤礦機械制造中的工裝設(shè)計

在機械制造過程中，合理地設(shè)計和管理工藝裝備，對滿足加工零件的設(shè)計要求，保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本及減輕工人和設(shè)計人員的勞動強度起著重大的作用，因此，工裝的設(shè)計和管理在機械制造行業(yè)中是一個不可缺少的重要環(huán)節(jié)目前我國生產(chǎn)的煤礦機械產(chǎn)品中，有不少是技術(shù)性能尚且可以，但是對外觀質(zhì)量重視不夠。例如，表面涂漆不均，顏色以灰黑為主；廠標(biāo)指示牌以及標(biāo)準(zhǔn)件等歪斜不正大小不一；毛刺飛邊不除，礦工都不敢用手摸等。操作人員圍著機器轉(zhuǎn)著操作，其疲勞程度可想而知。操縱手柄的方向和機器運動方向不一致甚至相反，操作者思想緊張極容易釀成事故；有的機器尺寸和比例不適合我國的人體尺度要求，過高或者過矮而導(dǎo)致抬腿彎腰操作。工裝設(shè)計主要是用于在機械加工中對工件進行夾持或定位，以達到一定工藝要求的特制的裝備或工具。

工裝夾具的設(shè)計原則：

（1）使用專用工具。生產(chǎn)線中所用工裝應(yīng)最適合該產(chǎn)品及人工操作的專用工具以提高生產(chǎn)效率。

（2）合并二種工裝為一種 減少工具的更換麻煩，以減少轉(zhuǎn)拉的工時消耗，提高工作效率。生活中我們常見的帶有橡皮的鉛筆、即可以開啤酒瓶有可以開紅酒瓶還可以當(dāng)螺絲刀、鋸子用的小刀、可以當(dāng)U盤用的一卡通等等。

（3）提高工具設(shè)計便利性減少疲勞 工具手柄方便抓握，作業(yè)工具與人體動作相協(xié)調(diào)，工裝夾具的操作應(yīng)以IE的方法進行評估。

（4）用夾具固定產(chǎn)品及工具 以固定用臺鉗及夾持具等來固定產(chǎn)品及工具，以解放人手從而進行雙手作業(yè)。

由于其操作位置應(yīng)相近集中，并且在設(shè)計中，讓機械盡量減少或脫離人的監(jiān)控和輔助，開關(guān)位置與下工序兼顧，工件自動脫落，能夠自檢的自動化 安全第一容易進行作業(yè)準(zhǔn)備由于現(xiàn)行的工裝設(shè)計是按產(chǎn)品分類存檔的，無具體的工裝特征因此，在進行新工裝設(shè)計時，要查找同類型的工裝圖十分不便工裝設(shè)計人員又多為單獨完成工裝設(shè)計任務(wù)，因此，對現(xiàn)有的工裝的資料缺乏了解而每個企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品雖然可能有很多種類，并不斷地設(shè)計和投人新產(chǎn)品的生產(chǎn)，但一般的企業(yè)大多有自己的生產(chǎn)方向，據(jù)統(tǒng)計，在不同的產(chǎn)品中大約有 以上的零件是相似或者相同的工裝是為產(chǎn)品服務(wù)的，每套工裝基本上又是由定位導(dǎo)向夾緊及基體等幾大部分組成的，工裝中的相同或相似零部件的比例就更大了。

2.3煤礦機械的綠色化設(shè)計

綠色設(shè)計作為一門先進的設(shè)計方法滿足了煤礦機械工業(yè)設(shè)計的要求 綠色設(shè)計主要指的是通過借助于產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的技術(shù)環(huán)境協(xié)調(diào)以及經(jīng)濟性等多方面的信息情況，力求所設(shè)計產(chǎn)品不僅技術(shù)先進，經(jīng)濟合理，而且具有相當(dāng)好的環(huán)境協(xié)調(diào)性的過程煤礦機械進行綠色化設(shè)計實現(xiàn)了煤礦機械的整個開發(fā)周期中相關(guān)產(chǎn)品技術(shù)性經(jīng)濟性可維護性可回收再利用性等多種特性得以保存的目的，所設(shè)計出的煤礦機械產(chǎn)品滿足了用戶及環(huán)境等多方面的需求 因此，在煤礦機械工業(yè)設(shè)計的過程中引入綠色設(shè)計方法是必要的。

煤礦機械的綠色化設(shè)計主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

一是對于可再生材料回收材料能降解材料進行優(yōu)先選擇。

二是進行材料環(huán)境負擔(dān)情況分析數(shù)據(jù)庫及其相應(yīng)的專家系統(tǒng)，對其相關(guān)環(huán)境數(shù)據(jù)及其知識進行研究，以便于對材料的環(huán)境兼容性及協(xié)調(diào)性等方面的評價體系提供相應(yīng)的理論信息。

三是對材料的綠色特性評價方法的研究，主要指的是由原料到成品，從成品到產(chǎn)品及從產(chǎn)品到報廢后的物資等三個過程所進行的能源資源以及環(huán)保性能等方面的評價。

四是煤礦機械的可拆卸性，只有拆卸過程方可實現(xiàn)材料的完全回收以及可用零部件的再次利用。設(shè)計過程中應(yīng)遵循如下原則：易拆易分，盡可能降低拆卸過程的工作量零部件的多樣性及產(chǎn)品預(yù)測的結(jié)構(gòu)。

五是可回收再利用性?？苫厥赵倮眯栽瓌t主要指的是產(chǎn)品進行設(shè)計的程中，對零部件回收的可能性及其價值回收處理的方法及其結(jié)構(gòu)工藝性能等多方面問題進行充分的考慮，以確保產(chǎn)品零部件及其材料的再利用性得到充分保障，因而此過程對于環(huán)境所造成的污染最小。

總而言之，即在綠色設(shè)計過程中產(chǎn)品成本的分析同傳統(tǒng)成本分析不同，產(chǎn)品綠色設(shè)計初期即開始對產(chǎn)品的再利用性進行考慮，因此進行成本的分析過程中必須對污染物的替代產(chǎn)品的拆卸及其重復(fù)利用，以及相應(yīng)的環(huán)境等方面的成本進行考慮。進行綠色設(shè)計的決策過程中必須進行成本的分析，以確保所設(shè)計出來的產(chǎn)品不僅綠色效果好，而且所需成本最低。

3.煤礦機械設(shè)備的管理

3.1煤礦機械設(shè)備的管理特點

煤礦機械設(shè)備的管理主要有技術(shù)性、綜合性、隨機性和全員性四大特點。作為企業(yè)的主要生產(chǎn)手段，設(shè)備是物化了的科學(xué)技術(shù)，尤其是礦用大型設(shè)備，是現(xiàn)代科技的物質(zhì)載體。因此，設(shè)備管理必然具有很強的技術(shù)性。首先，設(shè)備管理包含了機械、電子電力、液壓等多方面的科學(xué)技術(shù)知識，其次，為了更好地使用和維護設(shè)備，還需要掌握狀態(tài)監(jiān)測和診斷技術(shù)可靠性工程、摩擦磨損理論等專業(yè)知識。而設(shè)備管理的綜合性表現(xiàn)在：現(xiàn)代礦用設(shè)備包含了多門專業(yè)知識，是多門科學(xué)技術(shù)的綜合運用；設(shè)備管理的內(nèi)容是工程技術(shù)、經(jīng)濟財務(wù)、組織管理三者的結(jié)合；為了獲得最佳的經(jīng)濟效益，必須實行全過程管理，它是對設(shè)備一生各階段管理的綜合；設(shè)備管理涉及物資準(zhǔn)備、設(shè)計制造、計劃調(diào)度、勞動組織、質(zhì)量控制、經(jīng)濟核算等許多方面的業(yè)務(wù)，匯集了企業(yè)多項專業(yè)管理的內(nèi)容。隨機性主要體現(xiàn)在許多設(shè)備故障具有隨機性，使得設(shè)備維修及其管理也帶有隨機性質(zhì)。另外煤礦設(shè)備種類多，數(shù)量大，故障的分布比較復(fù)雜，同時受操作使用環(huán)境影響，突發(fā)故障較多，為了減少突發(fā)故障對生產(chǎn)的干擾和經(jīng)濟損失，設(shè)備管理必須具備應(yīng)付突發(fā)故障、承擔(dān)意外突擊維修任務(wù)的應(yīng)變能力。最后全員性是指現(xiàn)代企業(yè)管理強調(diào)應(yīng)用行為科學(xué)調(diào)動廣大職工參與管理的積極性，實行以人為中心的管理。設(shè)備管理的綜合性更加迫切需要全員參加管理。

3.2煤礦機械設(shè)備的管理辦法

在煤礦機械制造中的工裝設(shè)計中，如何讓進行合理的管理才能保證整個機械制造的質(zhì)量，主要從以下幾個方面來進行管理：

（1）加強信息技術(shù)的現(xiàn)代管理

要增強煤礦機械制造的生產(chǎn)效率與質(zhì)量，實現(xiàn)信息技術(shù)的現(xiàn)代管理，就需要應(yīng)用到計算機。從中標(biāo)至交工驗收等，不僅需要高水平的施工技術(shù)，還應(yīng)有先進的施工管理，以提高企業(yè)的管理水平。高水平的管理方法離不開計算機的支持。運用現(xiàn)代信息技術(shù)提高機械制造企業(yè)的管理水平，改善企業(yè)的投資效益，確保煤礦機械的生產(chǎn)質(zhì)量，將企業(yè)各信息孤島進行連接、構(gòu)建、設(shè)計、計劃、生產(chǎn)工藝、財務(wù)與銷售等環(huán)節(jié)的完整信息鏈，構(gòu)建敏捷的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)，形成全動有效的協(xié)同環(huán)境，以提高煤礦機械企業(yè)的良好管理水平。

（2）對設(shè)計材料的管理

當(dāng)設(shè)計一套新的工裝時，設(shè)計人員將要設(shè)計工裝或零部件的構(gòu)思轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的分類代碼。然后按此代碼對所屬工裝或零部件組的設(shè)計圖紙和資料進行檢索，從中選擇可直接采用或稍加修改便可采用存有的工裝或零部件圖。只有當(dāng)存有圖紙均不能利用時，才重新設(shè)計新的工裝或零部件。

（3）建立信息庫

以按被加工零件的形狀、加工面、加工機床種類、定位方式、夾緊方式等工裝特性制定工裝編碼系統(tǒng)。將企業(yè)中已設(shè)計制造過的工裝按該編碼系統(tǒng)進行編碼分組，建立工裝圖紙和資料的信息庫，同時，將工裝中的元部件按定位件、導(dǎo)向件、支撐件、夾緊件和基體件分別進行編碼分組存入元部件信息庫；此外，還對各類元部件進行必要的標(biāo)準(zhǔn)化處理，建立標(biāo)準(zhǔn)件信息庫，以備檢索用。

（4）提高員工素質(zhì)，強化安全管理

強化員工素質(zhì)，加強安全管理。設(shè)計人員的不合理設(shè)計，會導(dǎo)致了生產(chǎn)率降低成本上升工程質(zhì)量水平降低建設(shè)周期加長等 于代崗人員頂替時間短，對頂替工種操作熟練程度差，缺乏頂崗前的安全培訓(xùn)，產(chǎn)生違章指揮和盲目操作雙重不安全因素但是，礦山某些技術(shù)性工種，有些企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)不去考慮學(xué)識水平，不講究用工要求，而是當(dāng)作好工種，并通過人情關(guān)系把一些不合格的人員充塞進去，加之一些人員不鉆研技術(shù)業(yè)務(wù)，違章違紀(jì)現(xiàn)象比較突出 施工現(xiàn)場管理人員缺乏搞好質(zhì)量管理的辦法和手段，對現(xiàn)場作業(yè)中存在的習(xí)慣性違章和一些隱患問題不制止，管理人員對施工安全管理的不重視造成了安全管理職能上下脫節(jié)，工作失控，使施工中的安全管理措施落實不下去 只有加強了員工的素質(zhì)，才能從根本上改變。

4.煤礦機械的發(fā)展趨勢

我國煤礦機械行業(yè)總體來說仍舊呈現(xiàn)出良好的發(fā)展態(tài)勢，在很多領(lǐng)域都有自己的優(yōu)勢，如果對煤礦機械某些核心技術(shù)以及專利技術(shù)進行有效研究將會大幅度提升煤礦機械的發(fā)展勢頭就目前而言我國的煤礦機械發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)為：

4.1煤礦機械將朝機電一體化趨勢發(fā)展

隨著煤炭資源重要性的顯現(xiàn)，我國在提高煤炭產(chǎn)量的同時也要對煤礦機械設(shè)備進行相應(yīng)的改善就目前而言，傳統(tǒng)的煤礦機械已經(jīng)難以滿足煤炭開采的需要，機電一體化在煤礦機械中的應(yīng)用越來越顯現(xiàn)出了獨特的優(yōu)勢，煤礦機械機電一體化的創(chuàng)新能夠大幅度的提升原有的煤礦機械操作水平，使煤炭資源的采掘運輸都向機電一體化的方向發(fā)展，保證煤炭資源的開發(fā)能夠更加具有效率并且還能夠增強其安全保證。

4.2煤礦機械將朝智能化趨勢發(fā)展

煤礦機械制造技術(shù)正在不斷的由傳統(tǒng)制造技術(shù)向先進制造技術(shù)發(fā)展，智能化的操作系統(tǒng)也是一門新興技術(shù)，其自身的優(yōu)越性使其使用和發(fā)展領(lǐng)域在不斷的擴大，把智能化應(yīng)用于煤礦機械也具有無窮的生產(chǎn)力，因此應(yīng)該注重把這些新型科技有機的組合起來，保證煤礦機械的操作控制系統(tǒng)能夠更加精確和智能化，使煤礦機械設(shè)備能夠運行的更加協(xié)調(diào)，使其在煤炭資源的開采中得到有效的利用，在提高煤炭資源產(chǎn)量的同時還能大大增強其安全可靠性這里的綜合化是指機械設(shè)備功能的綜合化，即實現(xiàn)一臺設(shè)備多項功能的綜合如煤電鉆功能與鑿巖機械功能的綜合單體液壓支柱與頂梁功能的綜合等。

5.總結(jié)

總而言之，近年來，隨著我國煤炭企業(yè)的開采規(guī)模不斷加大，我國的煤礦機械不僅應(yīng)該把各項新型技術(shù)應(yīng)用于煤碳企業(yè)中來提高原有的機械操作水平，使煤炭企業(yè)的生產(chǎn)效率更高，并且具有更強的安全性能，還應(yīng)該合理的進行工裝設(shè)計，使煤礦機械的生產(chǎn)成本盡可能地降低。這樣才能全面的、有效地提高企業(yè)的競爭力，使企業(yè)在競爭壓力越來越大，發(fā)展速度越來越快的煤礦機械設(shè)備領(lǐng)域占有一席之地。

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