【摘 要】 介绍河北天择搬迁改造项目工艺设计特点和设备配置，可对煤矿机械工厂设计提供参考。
【关键词】 煤矿机械 工厂设计 设备配置
本项目为河北天择搬迁改造项目，项目在河北省邯郸市马头工业园区，主要产品包括井工开采设备、露天煤矿设备、传动设备、带式输送机、冶金产品等，项目主要由液压支架及结构件车间、铸造车间、锻造车间、机加工车间、热处理车间、装配车间等组成，本次重点论述液压支架车间和铸造车间生产工艺。
1 设计指导思想
（1）采用柔性的设计理念，在规范产品加工精度、最大件加工尺寸的基础上能方便变更生产产品。
（2）采用先进工艺和设备，建设专业化、现代化、规模化装备制造基地。
（3）突出整体生产工艺布局和单项产品工艺流程设计，使项目各系列产品的生产工艺流程均达到国内同行业先进水平。
2 生产工艺
2.1 液压支架及结构件车间
2.1.1 生产纲领
液压支架及结构件车间承担项目液压支架、刮板输送机、采煤机、冶金产品等结构件生产。
刮板输送机生产主要是刮板运输机中部槽和机头尾架，每年生产量6000t/a。
通用结构件生产主要是采煤机、带式输送机、冶金设备等通用结构件生产，每年生产量29000t/a。
液压支架生产主要液压支架整架生产，每年生产量45000t/a，按照每架18t折算，每年生产2500架。
2.1.2 主要工艺过程
（1）下料区。
板材→数控火焰切割/剪板→切割机器人开坡口→校平→转出
型材→锯切下料→火焰切割开坡口→转出
（2）刮板输送机生产区。主要工艺包括下料、机头机尾架焊接、中部槽焊接、表面处理等。
机头机尾架采用人工焊接，中部槽采用人工焊接和机器人自动焊接，退火、表面处理和液压支架生产区共用。
（3）通用结构件生产区。主要工艺包括下料、焊接、退火、表面处理等。
通用结构件采用人工焊接，退火、表面处理和液压支架生产区共用。
（4）液压支架生产区。
主要工段有：下料、主筋制备、组对焊接、去应力退火、整体加工、表面处理、整体组装、试验等工序组成。根据以上工序，划分为如下工段：①下料工段。下料担负原材料的储存和预处理作业，其中原材料主要是板材和管材，下料分板材切割和开坡口两道工序。②主筋制备工段。此工序主要是主筋焊接补强板及开孔，为下一步组对焊接做准备。③组对焊接工段。对结构件进行对接、定位、点焊。车间由主筋对接、机器人自动焊接、人工焊接等工序组成。④去应力工段。该工段完成金属结构件焊接后的去应力作业。⑤整体加工工段。该工段完成顶梁、掩护梁、底座以及前后连杆、侧护板等的对接工作，进行孔的精加工。⑥表面处理工段。该工段的任务是完成金属结构件的表面处理，主要是去毛刺，喷漆等作业。⑦整体组装工段。该工段是成品整体组装、试验、储存的作业空间，主要是液压件的试验、胶管制作、整体组装、整体检验等工序。⑧试验工段。本工段担负液压支架整架试验任务。
2.1.3 主要工艺设备
（1）钢板预处理线。钢材预处理线工艺是指钢材在加工前进行表面抛丸除锈并涂上一层保护底漆的加工工艺，钢板预处理线主要由辊道输送系统、抛丸清理机、自动喷漆系统、烘干室、抛丸除尘系统、漆雾过滤系统和电控系统所组成，钢材经过预处理可以提高机械产品和金属构件的抗腐蚀能力，提高钢板的抗疲劳性能，延长其使用寿命，同时还可以优化钢材表面工艺制作状态，有利于数控切割机下料和精密落料。
（2）液压支架自动焊接。液压支架焊接自动化装备，不仅能大大降低工人的劳动强度，实现生产集约化，提高焊接生产效率，更重要的是能够保证焊接过程的稳定性和焊接件质量。焊接机器人系统采用龙门式双立柱三轴运动控制，利用双丝双枪焊接系统，控制两个双丝焊枪动作，在工位上实现对大型厚钢板的自动焊接，提高焊接效率和焊接质量。为保证焊接的质量， 智能型焊接机器人需具备焊缝自动跟踪功能，要求机器人能够实时检测出焊缝偏差， 并调整焊接路径和焊接参数， 保证焊接质量的可靠性。
（3）刮板输送机中部槽自动焊接。中部槽机器人自动焊接系统由机器人系统、双丝水冷焊接系统、行走机构、高精度变位机、自动化程控系统、焊接夹具和其他辅助设备组成。双丝水冷焊机系统配有双丝电源、双丝水冷焊枪、双丝专家焊接参数库、双电源协调控制软件等，可以在高焊接速度下实现灵活的焊接，减少合金元素烧损，减小热输入量，提高焊接效率，工件变形小。根据要求设计的高精度变位机具有高速翻身、高精度自动定位、水平找准等功能，能够根据工序自动变换焊接角度，使焊接完全实现自动化，有效减轻焊工劳动强度，提高生产效率。
2.1.4 车间面积
车间面积为280×126=35280m2，下料区面积8160m2，刮板输送机生产区面积2080m2，通用结构件生产区面积2080m2，液压支架生产区面积22960m2。
2.2 铸造车间
（1）生产纲领。
车间担负本项目铸件的生产，全年生产各种铸件6000t，铸钢件最大重量20t，最大轮廓尺寸：4000×2500×700（mm），其中特大型铸件（10t以上）年产1000t，中大型铸件（1-10t）年产3000t，较小铸件（1t以下）年产2000t。
（2）主要工艺过程。
1）炉料及原材料存放区。炉料及原材料存放区主要存放熔炼炉料、炉剂、耐火材料及各种辅助材料等，存放区和室外料场相邻，炉料用平板车运入。
2）熔炼区及大件造型浇注区。炉料用平板车运到熔炼区，通过起重机送至电炉熔炼，为提高钢水质量，设置精炼系统，大件造型采用水玻璃砂造型工艺，浇注由人工完成。
3）中小件造型浇注区。中大型铸件采用树脂砂造型工艺，较小铸件采用消失模生产工艺，浇注由人工完成。
4）清理及退火区。主要包括切割冒口、清理、打磨、退火、表面处理、整修。切割冒口在清理间完成，便于通风除尘，设置退火炉消除铸造应力，表面处理采用吊钩式抛丸机和转台式抛丸机。
（3）主要工艺设备
1）熔炼设备。电弧炉的开炉和停炉操作方便，能保证钢液的成分和质量、对炉料的要求不甚严格、容易升温，故能炼优质钢、高级合金钢和特殊钢等，是生产成型铸钢件的常用设备，采用中频感应炉，能熔炼各种高级合金钢和碳含量极低的钢。感应炉的熔炼速度快、合金元素烧损小、能源消耗少、且钢液质量高，即杂质含量少、夹杂少，根据本项目特点，采用3t中频炉、5t电弧炉、10t电弧炉和20tLF精炼炉。
2）造型设备。酯硬化水玻璃砂旧砂热法再生是指将使用过的有机酯硬化的水玻璃砂，通过去除磁性物质、破碎、和加热焙烧结合机械或气力的方法，脱去砂粒表面包裹的残留粘结剂膜及杂物，恢复到近于新砂的物理及化学性能，达到全部或大部分代替新砂使用的目的和要求。
呋喃树脂砂具有铸件尺寸精度高、表面质量好、适用范围广等特点，旧砂利用率高、再生简单、能耗低，所以在灰铁、球铁、铸钢、有色等铸造中得到广泛应用。呋喃树脂砂砂处理系统可划分为落砂回砂单元、破碎再生单元、风选调温单元，旧砂从落砂回砂单元的落砂机进入，经过破碎再生、风选调温后进入再生砂储存砂斗内，完成砂处理工序。
消失模铸造工艺的特点是采用了无粘结剂的干砂造型，浇注后的铸件经过一定时间的冷却后，即翻箱落砂、炽热铸件和散砂在振动输送落砂机或落砂栅格上实现分离，带有干涂料成分等杂质的热砂穿过落砂栅格上的孔板进入砂处理及回用系统，经过除尘、磁选分离、筛分、冷却等工序去除旧砂中的杂质、铁豆、粉尘，并使砂的温度降至50℃以下，再输送至砂斗内储存待用。
（4）车间面积。车间面积为180×108=19440m2，炉料及原材料存放区面积3240m2，熔炼及大件造型浇注区面积5400m2，中小件造型浇注区面积5400m2，清理退火区面积5400m2。
3 结语
煤矿机械工厂工艺不断发展，新技术、新材料、新工艺不断涌现，给煤矿机械工厂设计带来了新的活力，使工艺技术水平不断提高，设计应针对不同要求采取不同的工艺及设备，做好煤矿机械工厂设计。
参考文献
[1]闻邦椿.《机械设计手册》[M].北京：机械工业出版社，2010.
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