孫電衛(wèi)
(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(chǎn)品逐步向大功率、高可靠性方向發(fā)展,產(chǎn)品零部件的外形尺寸不斷加大,質(zhì)量不斷加重,公司生產(chǎn)任務(wù)重,生產(chǎn)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(chǎn)進度取決于一套設(shè)備中最晚到達組裝工序的那個零件,再加上設(shè)計、加工和外購件等問題都會在組裝過程中體現(xiàn)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(chǎn)的過程中。
筆者公司的產(chǎn)品主要為煤礦井下工作面用刮板輸送機、轉(zhuǎn)載機成套設(shè)備。
筆者公司產(chǎn)品主要根據(jù)井下結(jié)構(gòu)、工況及客戶要求設(shè)計配套設(shè)備,導致每一套產(chǎn)品都有一定的差別,從而形成品種多樣的情況。
由于不同煤礦礦井受井下多種因素影響,對應(yīng)形成了不同的配套方案,導致新產(chǎn)品不斷增加,而老產(chǎn)品無法淘汰,這從筆者部門歷年來產(chǎn)品圖紙不斷增加也可以看出來。產(chǎn)品的這些特點導致產(chǎn)品無法批量化組裝作業(yè),從設(shè)計生產(chǎn)到最后組裝試車,都不能及時、有效地組織。
一套產(chǎn)品結(jié)構(gòu)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(zhì)量達到28 t,多數(shù)零部件需要起重設(shè)備才能完成組裝。
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(chǎn)品質(zhì)量,降低工人勞動強度,
提高生產(chǎn)效率。
目前,組裝產(chǎn)品主要以手工作業(yè)為主,輔助起重設(shè)備天車鏟車對產(chǎn)品零部件進行對裝、掛裝等作業(yè),由于組裝產(chǎn)品零部件多數(shù)比較重,需要用起重設(shè)備進行組裝作業(yè),現(xiàn)主要用的起重設(shè)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(fā)生安全事故等問題。
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(qū)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(chǎn)品組裝效率。
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(jié)構(gòu)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(xiàn)精準移動,天車操作者微調(diào)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(xù)作業(yè)。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(chǎn)品組裝效率和組裝質(zhì)量。經(jīng)查相關(guān)資料,目前類似的應(yīng)用助力機械手,其起重質(zhì)量在100 kg左右,主要應(yīng)用于批量化作業(yè)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。
經(jīng)咨詢組裝操作人員和查找相關(guān)標準,搬運零件質(zhì)量一般小于30 kg,搬起零件再進行對裝的質(zhì)量小于20 kg,通過對公司主要產(chǎn)品零部件不同質(zhì)量、數(shù)量的統(tǒng)計,質(zhì)量小于20 kg、質(zhì)量在20~1 000 kg、質(zhì)量大于1 000 kg的零部件的占比分別為36%,56%,8%.
對于筆者部門單一手工作業(yè)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(diào)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(fā)生安全事故。
手工搬運模式:搬起零件→對裝→緊固。
3.3.1 起重設(shè)備選擇
從產(chǎn)品統(tǒng)計來看,需要天車吊裝的零部件質(zhì)量在20~1 000 kg范圍的占多數(shù),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(guān)企業(yè)的起重設(shè)備來看,質(zhì)量范圍20~1 000 kg的零部件容易實現(xiàn)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(chǎn)品零部件種類多、結(jié)構(gòu)差異大,還需要設(shè)計專用夾具,主要有薄板、圓柱、圓環(huán)、異形件等結(jié)構(gòu),通過夾緊裝置實現(xiàn)輕松地自某處抓起零部件,并能將零件旋轉(zhuǎn)一定角度,再按相應(yīng)要求裝到位,實現(xiàn)省力操作。
3.3.3 可移動功能
考慮組裝工作區(qū)域比較大,最大距離長達216 m,所組裝零部件結(jié)構(gòu)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(shè)備,則會造成待組裝產(chǎn)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(shè)備的吊運和組裝。所以需要將液壓平衡吊設(shè)計成可移動式的,主要考慮使用內(nèi)燃車+平衡吊組合、電動車+平衡吊組合,根據(jù)需要靈活移動,方便在不同區(qū)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。
此類零件占產(chǎn)品總零件8%,占比較小,并且主要是吊運和轉(zhuǎn)運,即將零部件吊至工作區(qū)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(shè)計輔助支撐裝置,即用液壓缸和液壓控制系統(tǒng)精確起落零部件,輔助組裝對裝。
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(shè)備數(shù)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(chǎn)品組裝質(zhì)量,降低操作者勞動強度,可實現(xiàn)連續(xù)集中作業(yè),滿足生產(chǎn)需要。
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