摘 要：礦山機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力已成為決定企業(yè)在全球化競爭中地位的首要因素。文中在分析我國礦山機(jī)械零部件創(chuàng)新設(shè)計(jì)的必要性的基礎(chǔ)上，指出礦山機(jī)械創(chuàng)新性設(shè)計(jì)是其未來發(fā)展的方向， 以因特網(wǎng)為代表的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使設(shè)計(jì)制造各個(gè)環(huán)節(jié)的信息與知識(shí)在數(shù)字化描述的基礎(chǔ)上得到流通與集成，使企業(yè)組織的組元化、分布化和扁平化成為可能，為用戶介入生產(chǎn)、供應(yīng)鏈與制造企業(yè)共同保證產(chǎn)品供貨期和質(zhì)量提供了條件。

關(guān)鍵詞： 礦山機(jī)械 創(chuàng)新設(shè)計(jì) 共享資源

一、礦山機(jī)械產(chǎn)品開發(fā)數(shù)字化

產(chǎn)品開發(fā)數(shù)字化的基本構(gòu)思是利用數(shù)字對產(chǎn)品開發(fā)過程中的各種信息，包括圖形、數(shù)據(jù)、知識(shí)、技能等，進(jìn)行定量表達(dá)、存儲(chǔ)、處和控制，從而實(shí)現(xiàn)以快速市場響應(yīng)和創(chuàng)新開發(fā)為目標(biāo)的全局優(yōu)化運(yùn)算。目前像挖掘機(jī)，裝載機(jī)等礦山機(jī)械產(chǎn)品的開發(fā)呈現(xiàn)數(shù)字化、并行化、集成化和知識(shí)化的趨勢。其中數(shù)字已成為實(shí)現(xiàn)快速創(chuàng)新開發(fā)的核心技術(shù)。產(chǎn)品開發(fā)數(shù)字化的一個(gè)重要特征是產(chǎn)品開發(fā)和產(chǎn)品性能的可預(yù)測性。制造過程數(shù)字仿真的目的是借助于建筑在物理學(xué)和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)上的計(jì)算模型、計(jì)算機(jī)預(yù)演等手段，揭示制造工藝過程的本質(zhì)，獲得知識(shí)及進(jìn)行制造工藝裝備的自主設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品制造、裝配乃至產(chǎn)品整個(gè)生命周期過程的預(yù)測和優(yōu)化控制能力。主要內(nèi)容包括：

1設(shè)計(jì)過程仿真，包括外形仿真、裝配仿真、運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真、動(dòng)力學(xué)仿真和多學(xué)科集成仿真等;

2加工過程仿真，包括切削過程仿真、焊接過程仿真、沖壓過程仿真和鑄造過程仿真等;

3生產(chǎn)過程仿真，通過建立制造系統(tǒng)的靜態(tài)模型和動(dòng)態(tài)模型，精確預(yù)測技術(shù)可行性、加工成本、工藝質(zhì)量和生產(chǎn)周期。

二、礦山機(jī)械設(shè)計(jì)綠色環(huán)保概念

面對日趨嚴(yán)峻的資源和環(huán)境約束，礦山機(jī)械是消耗資源的大戶、污染的源頭。緊密圍繞4R的產(chǎn)品全生命周期設(shè)計(jì)和管理是降低能耗、污染，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要手段。具體措施為：

1采用長壽命、低能耗及減輕重量的設(shè)計(jì)原則。延長產(chǎn)品壽命，可減少機(jī)械的生產(chǎn)量和降低其報(bào)廢量。降低產(chǎn)品能耗，可減少對環(huán)境的污染;而輕量化和高效率可減少材料和資源的消耗。

2使廢棄零、部件處理的污染最小化及綜合成本最優(yōu)化，礦山機(jī)械產(chǎn)品在設(shè)計(jì)初始階段就要考慮報(bào)廢件處理簡單、費(fèi)用低和污染小，零、部件要解體方便、破碎容易，能焚燒處理或可作為燃料回收等問題。盡量采用低環(huán)境負(fù)荷材料，盡可能不使用氟利昂(空調(diào))、含氯橡膠、樹脂及石棉等有害材料。

3特別是結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能采用比較容易裝配和分解的大模塊化結(jié)構(gòu)和無毒材料，采用能再生利用的材料和資源，提高機(jī)械材料的再生率。

4減輕對周圍環(huán)境的污染，降低整機(jī)的振動(dòng)與噪聲。

三、礦山機(jī)械零部件創(chuàng)新

1創(chuàng)新設(shè)計(jì)的必要性

我國十一五規(guī)劃綱要中指出，要建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)，重點(diǎn)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，堅(jiān)持開發(fā)節(jié)約并重、節(jié)約優(yōu)先，按照減量化、再利用、資源化原則，在資源開采、生產(chǎn)消耗、廢物產(chǎn)生、消費(fèi)等環(huán)節(jié)，逐步建立全社會(huì)的資源循環(huán)利用體系;要節(jié)約能源、節(jié)約用水、節(jié)約土地、節(jié)約材料、加強(qiáng)資源綜合利用強(qiáng)化促進(jìn)節(jié)約等政策。機(jī)械制造業(yè)要從單純追求規(guī)模與效益的模式轉(zhuǎn)向建設(shè)4R(減量化Reduce、再循環(huán)Recycle、再利用Reuse和可回收Recover)的循環(huán)經(jīng)濟(jì)方向。

我國礦山機(jī)械的整體水平與國際先進(jìn)水平相比尚有差距。在邁向礦山機(jī)械制造強(qiáng)國的征途中，機(jī)遇和挑戰(zhàn)并存。產(chǎn)品設(shè)計(jì)是制造業(yè)的靈魂，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、功能、質(zhì)量、成本、交貨時(shí)間及可制造性、可維修性、報(bào)廢后處理以及人、機(jī)和環(huán)境關(guān)系等，原則上都是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段決定的。產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力已成為決定企業(yè)在全球化競爭中地位的首要因素。

2 創(chuàng)新設(shè)計(jì)的資源控制

礦山機(jī)械零部件創(chuàng)新性設(shè)計(jì)是其未來發(fā)展的方向礦山機(jī)械是消耗資源的大戶、污染的源頭。面對日趨嚴(yán)峻的資源和環(huán)境約束，緊密圍繞4R的產(chǎn)品全生命周期設(shè)計(jì)和管理是降低能耗、污染，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要手段。具體措施為:(1)采用長壽命、低能耗及減輕重量的設(shè)計(jì)原則。延長產(chǎn)品壽命，可減少機(jī)械的生產(chǎn)量和降低其報(bào)廢量;降低產(chǎn)品能耗，可減少對環(huán)境的污染;而輕量化和高效率可減少材料和資源的消耗。(2)盡量采用低環(huán)境負(fù)荷材料，盡可能不使用氟利昂(空調(diào))、含氯橡膠、樹脂及石棉等有害材料。使廢棄零、部件處理的污染最小化及綜合成本最優(yōu)化，礦山機(jī)械產(chǎn)品在設(shè)計(jì)初始階段就要考慮報(bào)廢件處理簡單、費(fèi)用低和污染小，零、部件要解體方便、破碎容易，能焚燒處理或可作為燃料回收等問題。(3)采用能再生利用的材料和資源，特別是結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能采用比較容易裝配和分解的大模塊化結(jié)構(gòu)和無毒材料，提高機(jī)械材料的再生率。(4)降低整機(jī)的振動(dòng)與噪聲，減輕對周圍環(huán)境的污染。

3 創(chuàng)新設(shè)計(jì)的普遍性

礦山機(jī)械創(chuàng)新性設(shè)計(jì)實(shí)例分析隨著我國的經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，全國各個(gè)行業(yè)煤炭的需求量增加，煤炭的產(chǎn)量也大幅度的增加，阜礦集團(tuán)為了適應(yīng)當(dāng)前發(fā)展形勢，提高煤炭產(chǎn)量，在所屬的各個(gè)煤礦進(jìn)行改擴(kuò)建，改擴(kuò)建后，礦車的運(yùn)輸量和使用范圍增加。所以在2008年由八道壕煤礦提出要將一噸固定式礦車改為兩側(cè)開門礦車，要求改后使用更加方便。

為了做到充分利用原有設(shè)備，降低生產(chǎn)成本，貫徹創(chuàng)新設(shè)計(jì)思想。經(jīng)過認(rèn)真分析這后，設(shè)計(jì)人員根據(jù)礦車兩側(cè)的尺寸，用計(jì)算機(jī)進(jìn)行放樣分析，決定將礦車兩側(cè)開設(shè)各開設(shè)一個(gè)側(cè)門，門的尺寸有以下五種選擇:1000×250m、900×250mm、1000×360mm、1200×360mm和1200×400mm。經(jīng)過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)雖然尺寸為1200×400mm的門能夠使礦車在卸載時(shí)物料卸載所需時(shí)間相比其他四種要少，但是這種尺寸的側(cè)門受車輪的影響較大，裝卸物料時(shí)不方便，因此排除此尺寸的門。

同時(shí)這個(gè)尺寸保證了礦車的整體強(qiáng)度，礦車在卸載時(shí)物料能盡快的卸出，車門又不與車輪干涉的最佳尺寸。為了增加門邊強(qiáng)度，在側(cè)開門的四周焊接一邊框，邊框?qū)?0mm，厚12mm，中間加一個(gè)寬100mm，厚12mm與車箱側(cè)面形狀相同的鋼板作為支撐，并在車箱里面的底部加兩塊鋼板，在車箱的端面看中間高，兩側(cè)低，與水平面夾角30°，在卸料時(shí)使物料能夠順利卸出，兩端不存物料。

設(shè)計(jì)效果分析設(shè)計(jì)完工后，生產(chǎn)了50臺(tái)兩側(cè)開門礦車，八道壕煤礦根據(jù)使用情況對該產(chǎn)品相當(dāng)滿意。我們進(jìn)行跟蹤調(diào)查，對缺點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)，2009年又生產(chǎn)了100臺(tái)，使用效果很好。進(jìn)翻煤罐籠卸車或手動(dòng)側(cè)開門卸車都可以，不受卸車地點(diǎn)限制，機(jī)動(dòng)靈活，受到用戶歡迎，訂貨量很大，今后市場需求量很大。每臺(tái)產(chǎn)值1.2萬元、如今已制造投產(chǎn)150臺(tái)，為企業(yè)創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1] 魏軍英，李士陽.現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方法在煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].煤礦機(jī)械，20 07，28( 4) :23- 24.

[2] 李有忠.淺談我國煤礦機(jī)械的技術(shù)創(chuàng)新與可靠性提高[ J] .礦山機(jī)械，2008，6:1 9 8 -2 0 0 .