煤礦機械起重組裝工藝研究

孫電衛

（中煤張家口煤礦機械有限責任公司，河北 張家口 076250）

隨著公司的產品逐步向大功率、高可靠性方向發展，產品零部件的外形尺寸不斷加大，質量不斷加重，公司生產任務重，生產周期短，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，生產進度取決于一套設備中最晚到達組裝工序的那個零件，再加上設計、加工和外購件等問題都會在組裝過程中體現出來，最后留給組裝的時間很少，致使組裝一直處于緊張生產的過程中。

1 公司產品特點分析

筆者公司的產品主要為煤礦井下工作面用刮板輸送機、轉載機成套設備。

1.1 品種多樣

筆者公司產品主要根據井下結構、工況及客戶要求設計配套設備，導致每一套產品都有一定的差別，從而形成品種多樣的情況。

1.2 單一定制設計生產

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

1.3 零件繁多且較重

一套產品結構件、加工件、標準件、外購件等零部件有上千種，比如目前最大的機頭架體質量達到28 t，多數零部件需要起重設備才能完成組裝。

2 產品組裝情況分析及組裝難點

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動工具等，提高裝配精度及產品質量，降低工人勞動強度，

提高生產效率。

2.1 產品組裝情況現狀

目前，組裝產品主要以手工作業為主，輔助起重設備天車鏟車對產品零部件進行對裝、掛裝等作業，由于組裝產品零部件多數比較重，需要用起重設備進行組裝作業，現主要用的起重設備是電動雙梁橋式起重機（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、操作者勞動強度大、易發生安全事故等問題。

2.2 天車配置問題

由于組裝依賴天車進行吊運組裝，而每跨目前配置兩臺天車，部分組裝區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，天車配置過多會導致各天車活動范圍變小，互相干涉，造成某一天車在吊運零部件或組裝時，其他天車和操作人員只能等待無法進行組裝，嚴重影響了產品組裝效率。

2.3 組裝需人工輔助

天車吊運只能直線運動，在組裝中很難直接吊裝到位，一些大型或者異形結構零部件無法吊平，造成組裝困難，而對于有角度的組裝位置更加困難；天車無法實現精準移動，天車操作者微調一次吊鉤移動在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行輔助，操作人員體力消耗大，不適合連續作業。所以采用新型組裝起重工藝是很有必要的，可以大幅提高產品組裝效率和組裝質量。經查相關資料，目前類似的應用助力機械手，其起重質量在100 kg左右，主要應用于批量化作業情況，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的起重組裝工藝。

3 組裝工藝研究

3.1 現有工作基礎和條件研究

經咨詢組裝操作人員和查找相關標準，搬運零件質量一般小于30 kg，搬起零件再進行對裝的質量小于20 kg，通過對公司主要產品零部件不同質量、數量的統計，質量小于20 kg、質量在20～1 000 kg、質量大于1 000 kg的零部件的占比分別為36%，56%，8%.

3.2 手工搬運組裝模式

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

吊運模式：天車行走至組裝地點→放吊鉤→固定零件→起吊準備對裝→微調對裝（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，甚至發生安全事故。

手工搬運模式：搬起零件→對裝→緊固。

3.3 質量20～1000 kg零部件組裝方案

3.3.1 起重設備選擇

從產品統計來看，需要天車吊裝的零部件質量在20～1 000 kg范圍的占多數，而所有需吊裝的零部件在吊裝時步驟和時間相差不多，從部門實際情況及相關企業的起重設備來看，質量范圍20～1 000 kg的零部件容易實現新型吊裝工藝，選擇液壓平衡吊作為助力機械部分，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

由于所組裝產品零部件種類多、結構差異大，還需要設計專用夾具，主要有薄板、圓柱、圓環、異形件等結構，通過夾緊裝置實現輕松地自某處抓起零部件，并能將零件旋轉一定角度，再按相應要求裝到位，實現省力操作。

3.3.3 可移動功能

考慮組裝工作區域比較大，最大距離長達216 m，所組裝零部件結構尺寸也較大，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備，則會造成待組裝產品集中在一起，反而降低組裝效率，同時，配置過多會使得成本增加，影響大型設備的吊運和組裝。所以需要將液壓平衡吊設計成可移動式的，主要考慮使用內燃車＋平衡吊組合、電動車＋平衡吊組合，根據需要靈活移動，方便在不同區域組裝，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 質量大于1 000 kg零部件吊裝方案

此類零件占產品總零件8%，占比較小，并且主要是吊運和轉運，即將零部件吊至工作區域，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，需要設計輔助支撐裝置，即用液壓缸和液壓控制系統精確起落零部件，輔助組裝對裝。

4 結束語

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，有效增加起重設備數量，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，提高產品組裝質量，降低操作者勞動強度，可實現連續集中作業，滿足生產需要。

［1］成大先.機械設計手冊［M］.第4版.北京：化學工業出版社，2002.

［2］徐兵.機械裝配技術［M］.北京：中國輕工業出版社，2005.

［3］文豪.起重機械［M］.北京：機械工業出版社，2013.