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摘要：本文分析了煤矿机械工装设计和管理的现状，提出了煤矿工装设计中存在的主要问题，提出以计算机为工具，应用成组技术进行工装设计和管理的方法，并探讨了液压支架结构件焊接工艺的工装设计流程。
关键词：工装；成组技术；设计；管理
O引言
在机械制造过程中，合理地设计和管理工艺装备，对满足加工零件的设计要求，保证产品质量，提高生产效率，降低生产成本及减轻工人和设计人员的劳动强度起着重大的作用，因此，工装的设计和管理在机械制造行业中是一个不可缺少的重要环节。
1工装设计及管理的现状
经过对煤矿机械制造厂的调研，可以将现行的工装设计和管理方式归纳如下：1）下达工装设计任务书；2）由设计人员按常规进行工装设计；3）将设计出的工装图纸按产品分类存档，同时将其下发到生产部门将合格的工装编号登记存人工装库，以供随时领用。
由于现行的工装设计是按产品分类存档的，无具体的工装特征。因此，在进行新工装设计时，要查找同类型的工装图十分不便。工装设计人员又多为单独完成工装设计任务，因此，对现有的工装的资料缺乏了解。
此外，大多数煤矿机械产品的批量都不是很大，多為单件小批量生产，最多也只是中等批量的生产，这就使得为其服务的工装利用率不高。而按上述方式进行工装设计管理.必然会导致工装中原部件的重复设计. 甚至是整套工装的重复设计。另外，由于每个设计人员的经验和设计能力及熟练程度不同，还会导致工装设计的多样性，设计的时间和质量不易保证，因而降低了工装设计的可靠性。
在市场竞争激烈的情况下，不改变这种生产准备周期长，既浪费人力、物力。又不能使工装设计水平提高的工装设计管理方式，企业就很难快速把科研成果转化为产品占领市场、并在市场上立住脚。
2应用成组技术进行工装设计和管理
在工装设计管理中应用成组技术，就是通过对企业中已设计制造过的工装及其零部件编码分组，建立起设计图纸和资料的检索系统。当设计一套新的工装时，设计人员将要设计工装或零部件的构思转化成相应的分类代码。然后按此代码对所属工装或零部件组的设计图纸和资料进行检索，从中选择可直接采用或稍加修改便可采用存有的工装或零部件图。只有当存有图纸均不能利用时，才重新设计新的工装或零部件。这使得设计工作量大大地减少，同时也提高了工装的利用率。
要在工装设计管理中应用成组技术，首先要了解工装的特性。工装的特性就是把被加工零件按定位基准与被加工面的位置精度要求以及它与机床的相对位置关系，将被加工件与机床连接在一起，加工出合格的零件。它主要由定位、导向、支撑、夹紧和基体等五大部分组成。因此，可以按被加工零件的形状、加工面、加工机床种类、定位方式、夹紧方式等工装特性制定工装编码系统。将企业中已设计制造过的工装按该编码系统进行编码分组，建立工装图纸和资料的信息库，同时，将工装中的元部件按定位件、导向件、支撑件、夹紧件和基体件分别进行编码分组存入元部件信息库；此外，还对各类元部件进行必要的标准化处理，建立标准件信息库，以备检索用。
3建立工装设计及管理的计算机管理体系
根据上述分析，要应用成组技术进行工装设计管理，最关键的问题是要处理大量信息，即利用计算机进行分类编码，建立各类信息库，设计工装设计的计算机管理系统来完成工装设计管理工作。工装设计的计算机管理系统包括：自动编码、工装图纸及资料检索、元部件图纸及资料检索、标准件图纸及资料检索、已有工装现状及管理等子系统
4工装设计及管理的具体应用
本文，探讨工装设计及管理的具体应用。从液压支架构件组成来看，主要是由顶梁、尾梁、挑梁及插板等各个部件共同组成。液压支架主要作用是用来承受重力，因此各个构件上各种配件是钢板焊接而成的，这些部件共同形成了组合箱体结构。在实际焊接中，极难确保焊接尺寸、焊接量大及结构复杂，并且还极易发生焊接变形。所以在焊接支架构件时如何控制焊接质量，焊接不变形成为了关键因素。因液压支架在实际使用中承力较大，所以构件需要较高强度等级，普遍使用Q690高强度钢结构，这种钢结构强度高，但热处理及控轧难度较大。
4.1液压支架的焊接性
对于低合金钢而言，焊接上常常会出现热裂纹、冷裂纹及淬硬倾向各种特点，因此焊接中存在较大难度。焊接时一旦处理热影响区不恰当，就可能出现硬而脆的马氏体组织，就会降低合金钢的塑性和韧性，会恶化钢结构耐应力腐蚀性能加重其冷裂纹，因此焊接时要使用较小热输入。对合金钢接头进行焊接时，就要防止因氢造成裂纹的缺陷。最有效的防范措施就是焊接时，要严格控制在低氢环境中，让气体对焊接进行保护，严格按照要求使用脱脂焊接材料， 必要时一定要做好干燥处理。
一般液压支架构件所用板材较厚，并且其抗拉的强度比较大，常常需要采用预热措施。进行预热之后就能够减小焊缝应力、裂纹等各种作用。在焊接时还要确保钢结构均匀受热，就需要对各个部件进行整体预热，之后才能快速进行焊接。当然要保证焊接质量，要依据合金钢性能，其终焊温度是不能够比80摄氏度低，焊接时一旦温度低于了该值就要立即停止焊接，对钢结构重新预热后才能够继续焊接。
4.2 焊前的准备
焊接时选用哪种方式，取决于焊缝的结构特征、焊缝形式及对焊缝强度要求。在实际焊接中基本都使用二氧化碳气体保护焊接法，使用这种方法具备高扛冷裂能力，并且这种焊接法还具备熔池可见度好、无熔渣、效率高、热量集中等各种优势。在开始焊接时还必须要准备好其他各种材料，包含了控制焊接材料、材料复验、清理焊道及备料等，只有做好了前期准备工作，才能够确保焊接质量。
4.3 实施焊接
1）焊接气体的选择。在焊接时要选用那种方式就必须要依据构件特征、对焊缝强度要求及焊缝形式，基本上都选用混合气体，其中含有氩气80%、二氧化碳20%，使用该气体可以降低飞溅、改善成形、控制熔深等，有效提升了液压支架的焊接质量。
2）焊材及焊接设备的选择。选择焊焊材时要考虑母材强度与焊缝金属，选择与之匹配的材料，假如扛拉的强度超过800mPa的焊缝，要考虑选择JL-75A型，打底上选用直径是1.4高强药芯的焊锡丝，填充及盖面应该选用直径是1.6药芯焊锡丝。
3）焊接规范要求。其一，焊前预热；预热能够控制焊接冷却速度，减小了因热影响而出现淬硬马氏体。其二，焊接规范要求；一旦将工件出炉后就放置到非焊接区域中，并且使用石棉将工件盖住，焊接时必须连续进行，只有温度达到150—180摄氏度时才能够开始焊接，无论是一次还是二次都必须要将温度控制到80—175摄氏度；焊接盖板时要确保温度位于100—175摄氏度范围，而层间温度不能够超出200摄氏度。如果温度没有达到这个范围，就必须停止焊接。其三，工艺参数设施；焊接之时电流保持在280—350A，焊接时电压在34—38V，焊接时要把速度保持到180—480mm/min范围中，而伸出的长度位于15—20mm范围中。
4.4 焊后热处理应力
焊后要进行热处理，主要是要消除焊接时产生的内应力，确保支架构件稳定性，增强抗应力腐蚀程度，改变支架构件接头力学以及相关组织性能，增强焊接质量稳定性及安全性。当进行热处理时所需稳定要低于合金钢的回火温度，因为要防止发生回火脆性，当焊件温度降到了50摄氏度前就要实施热处理。
5结束语
改进后的工装设计和管理方式，将会给企业带来很大的经济效益。如果使本系统在行业或企业集团内部联成网络，从而在行业或企业集团内部达到信息共享的目的，那将会使设计和管理工作出现质的变化和提高。
关键词：工装；成组技术；设计；管理
O引言
在机械制造过程中，合理地设计和管理工艺装备，对满足加工零件的设计要求，保证产品质量，提高生产效率，降低生产成本及减轻工人和设计人员的劳动强度起着重大的作用，因此，工装的设计和管理在机械制造行业中是一个不可缺少的重要环节。
1工装设计及管理的现状
经过对煤矿机械制造厂的调研，可以将现行的工装设计和管理方式归纳如下：1）下达工装设计任务书；2）由设计人员按常规进行工装设计；3）将设计出的工装图纸按产品分类存档，同时将其下发到生产部门将合格的工装编号登记存人工装库，以供随时领用。
由于现行的工装设计是按产品分类存档的，无具体的工装特征。因此，在进行新工装设计时，要查找同类型的工装图十分不便。工装设计人员又多为单独完成工装设计任务，因此，对现有的工装的资料缺乏了解。
此外，大多数煤矿机械产品的批量都不是很大，多為单件小批量生产，最多也只是中等批量的生产，这就使得为其服务的工装利用率不高。而按上述方式进行工装设计管理.必然会导致工装中原部件的重复设计. 甚至是整套工装的重复设计。另外，由于每个设计人员的经验和设计能力及熟练程度不同，还会导致工装设计的多样性，设计的时间和质量不易保证，因而降低了工装设计的可靠性。
在市场竞争激烈的情况下，不改变这种生产准备周期长，既浪费人力、物力。又不能使工装设计水平提高的工装设计管理方式，企业就很难快速把科研成果转化为产品占领市场、并在市场上立住脚。
2应用成组技术进行工装设计和管理
在工装设计管理中应用成组技术，就是通过对企业中已设计制造过的工装及其零部件编码分组，建立起设计图纸和资料的检索系统。当设计一套新的工装时，设计人员将要设计工装或零部件的构思转化成相应的分类代码。然后按此代码对所属工装或零部件组的设计图纸和资料进行检索，从中选择可直接采用或稍加修改便可采用存有的工装或零部件图。只有当存有图纸均不能利用时，才重新设计新的工装或零部件。这使得设计工作量大大地减少，同时也提高了工装的利用率。
要在工装设计管理中应用成组技术，首先要了解工装的特性。工装的特性就是把被加工零件按定位基准与被加工面的位置精度要求以及它与机床的相对位置关系，将被加工件与机床连接在一起，加工出合格的零件。它主要由定位、导向、支撑、夹紧和基体等五大部分组成。因此，可以按被加工零件的形状、加工面、加工机床种类、定位方式、夹紧方式等工装特性制定工装编码系统。将企业中已设计制造过的工装按该编码系统进行编码分组，建立工装图纸和资料的信息库，同时，将工装中的元部件按定位件、导向件、支撑件、夹紧件和基体件分别进行编码分组存入元部件信息库；此外，还对各类元部件进行必要的标准化处理，建立标准件信息库，以备检索用。
3建立工装设计及管理的计算机管理体系
根据上述分析，要应用成组技术进行工装设计管理，最关键的问题是要处理大量信息，即利用计算机进行分类编码，建立各类信息库，设计工装设计的计算机管理系统来完成工装设计管理工作。工装设计的计算机管理系统包括：自动编码、工装图纸及资料检索、元部件图纸及资料检索、标准件图纸及资料检索、已有工装现状及管理等子系统
4工装设计及管理的具体应用
本文，探讨工装设计及管理的具体应用。从液压支架构件组成来看，主要是由顶梁、尾梁、挑梁及插板等各个部件共同组成。液压支架主要作用是用来承受重力，因此各个构件上各种配件是钢板焊接而成的，这些部件共同形成了组合箱体结构。在实际焊接中，极难确保焊接尺寸、焊接量大及结构复杂，并且还极易发生焊接变形。所以在焊接支架构件时如何控制焊接质量，焊接不变形成为了关键因素。因液压支架在实际使用中承力较大，所以构件需要较高强度等级，普遍使用Q690高强度钢结构，这种钢结构强度高，但热处理及控轧难度较大。
4.1液压支架的焊接性
对于低合金钢而言，焊接上常常会出现热裂纹、冷裂纹及淬硬倾向各种特点，因此焊接中存在较大难度。焊接时一旦处理热影响区不恰当，就可能出现硬而脆的马氏体组织，就会降低合金钢的塑性和韧性，会恶化钢结构耐应力腐蚀性能加重其冷裂纹，因此焊接时要使用较小热输入。对合金钢接头进行焊接时，就要防止因氢造成裂纹的缺陷。最有效的防范措施就是焊接时，要严格控制在低氢环境中，让气体对焊接进行保护，严格按照要求使用脱脂焊接材料， 必要时一定要做好干燥处理。
一般液压支架构件所用板材较厚，并且其抗拉的强度比较大，常常需要采用预热措施。进行预热之后就能够减小焊缝应力、裂纹等各种作用。在焊接时还要确保钢结构均匀受热，就需要对各个部件进行整体预热，之后才能快速进行焊接。当然要保证焊接质量，要依据合金钢性能，其终焊温度是不能够比80摄氏度低，焊接时一旦温度低于了该值就要立即停止焊接，对钢结构重新预热后才能够继续焊接。
4.2 焊前的准备
焊接时选用哪种方式，取决于焊缝的结构特征、焊缝形式及对焊缝强度要求。在实际焊接中基本都使用二氧化碳气体保护焊接法，使用这种方法具备高扛冷裂能力，并且这种焊接法还具备熔池可见度好、无熔渣、效率高、热量集中等各种优势。在开始焊接时还必须要准备好其他各种材料，包含了控制焊接材料、材料复验、清理焊道及备料等，只有做好了前期准备工作，才能够确保焊接质量。
4.3 实施焊接
1）焊接气体的选择。在焊接时要选用那种方式就必须要依据构件特征、对焊缝强度要求及焊缝形式，基本上都选用混合气体，其中含有氩气80%、二氧化碳20%，使用该气体可以降低飞溅、改善成形、控制熔深等，有效提升了液压支架的焊接质量。
2）焊材及焊接设备的选择。选择焊焊材时要考虑母材强度与焊缝金属，选择与之匹配的材料，假如扛拉的强度超过800mPa的焊缝，要考虑选择JL-75A型，打底上选用直径是1.4高强药芯的焊锡丝，填充及盖面应该选用直径是1.6药芯焊锡丝。
3）焊接规范要求。其一，焊前预热；预热能够控制焊接冷却速度，减小了因热影响而出现淬硬马氏体。其二，焊接规范要求；一旦将工件出炉后就放置到非焊接区域中，并且使用石棉将工件盖住，焊接时必须连续进行，只有温度达到150—180摄氏度时才能够开始焊接，无论是一次还是二次都必须要将温度控制到80—175摄氏度；焊接盖板时要确保温度位于100—175摄氏度范围，而层间温度不能够超出200摄氏度。如果温度没有达到这个范围，就必须停止焊接。其三，工艺参数设施；焊接之时电流保持在280—350A，焊接时电压在34—38V，焊接时要把速度保持到180—480mm/min范围中，而伸出的长度位于15—20mm范围中。
4.4 焊后热处理应力
焊后要进行热处理，主要是要消除焊接时产生的内应力，确保支架构件稳定性，增强抗应力腐蚀程度，改变支架构件接头力学以及相关组织性能，增强焊接质量稳定性及安全性。当进行热处理时所需稳定要低于合金钢的回火温度，因为要防止发生回火脆性，当焊件温度降到了50摄氏度前就要实施热处理。
5结束语
改进后的工装设计和管理方式，将会给企业带来很大的经济效益。如果使本系统在行业或企业集团内部联成网络，从而在行业或企业集团内部达到信息共享的目的，那将会使设计和管理工作出现质的变化和提高。