摘要：文章介绍了ZY4400/10/20掩护式液压支架柱窝加工所用到的高效胎具，通过阐述煤矿液压支架在矿井安全、高效生产中的重要作用以及现今安全前提下，煤矿企业对于发展更高产量的煤矿开采需求对液压支架实现批量生产提出的诸多难题。

关键词：液压支架；柱窝穿销孔；高效胎具钻模

中图分类号：U468 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）35-0033-02

1 概述

大同煤矿集团侏罗纪煤层中，厚煤层比重占31.1%，随着煤矿开采机械化、自动化的逐步增强，液压支架在综采机械化采煤装备中，作为综采三机配套的关键设备用来控制采煤工作面矿山压力的结构物。液压支架一般以乳化液作为液压支柱的动力介质，利用液体压力产生的支撑力借助液压活柱实现对液压支架顶板的支撑进而控制矿山压力并可通过推移千斤顶实现对自身的自动推移来进行顶板接替支护和移动管理。液压支架能够有效可靠地支撑和控制工作面的顶板，隔离采空区域，防止上层煤矸石进入回采工作面，与采煤机、刮板机配套使用，有效地通过顶板支撑和控制着开采工作面，保证操作工人的安全和采煤机采煤、刮板机运输及三机偏移、调整的必要工作空间，提供足够的通风断面，实现采煤综采机械化，解决了实现机械化采煤过程中对于顶板管理往往落后于实际采煤工作的非同步问题，进一步改善和提高了采煤机和刮板运输机的性能，极大地减轻了煤矿工人的劳动强度，最大程度地保障了煤矿工人实际操作的生命安全。液压支架的发展经历了漫长的过程，中国的液压支架在20世纪70年代经引进、吸收、反求慢慢发展起来，经过了30多年的不断研究和攻关，现在我国已能够研制和生产能满足全国不同煤矿地质条件及生产需要的各种类型的液压支架，包括适合4.5m以下煤层一次采全厚的大采高支架、4.5～6.0m煤层上下分层见网开采的自动铺底网支架、6.0m以上煤层一次采全厚的放顶煤支架以及用于薄煤层开采和倾斜煤层开采的专用支架。液压支架作为煤炭企业建设高效、安全采煤矿井，是实现采煤机械化不可或缺的重要设备。液压支架的性能直接影响到开采工作面的产量以及操作人员的生命安全。随着煤层开采的难度增加以及产量的高增长发展需要，对实现液压支架的批量化生产工艺提出了更高效的生产要求。其中对适用于1.2～1.8m煤层厚度的ZY4400掩护式液压支架柱窝的生产严重制约着液压支架的生产量和生产进度。为了解决此柱窝传销孔传统工艺的低效率难题，设计了ZY4400液压支架柱窝的高效胎具。

2 胎具的革新及原理

ZY4400/10/20掩护式液压支架柱窝用于传递和支护液压支柱对顶梁的支撑力，柱窝上的穿销孔4-Φ22，用于对支柱活柱柱头的限位。由于ZY4400液压支架支柱与顶梁的斜撑结构，决定了柱窝穿销孔与柱窝底面30°的倾斜角度，因此钳工的钻孔难度成为制约产品进度的重要方面。传统的加工通过60°的垫铁支撑，使穿销孔平面水平，以满足摇臂钻床对穿销孔的垂直切削进给。找正的过程需要通过横向调节垫铁的位置来满足柱窝毛坯穿销孔不同铸造效果表面的水平找正，装夹亦需要通过辅助支撑进行多夹板、多方向的紧固，浪费了很多找正、装夹的辅助生产时间，无法实现生产的批量化，加之钻削穿销孔的中心点定位全凭工人的经验判断，无法实现产品的统一性及保证保证穿销孔中心的准确性，往往致使因为柱窝生产的慢进度、多废品问题导致整批液压支架无法按照规定的时间完成顶梁焊接、组件装配。因此，针对ZY4400液压支架柱窝穿销孔倾角的特点，采用“背靠背”同角度斜靠相互支撑固定放置及钻模引导、单向紧固的方法可实现柱窝的快速找正装夹和准确的批量化统一生产。

3 胎具的结构及使用

胎具采用“背靠背”同角度斜靠放置的方法双柱窝进行定位，经A、B两排50×50×5角钢的焊接与横梁C、D的两件Φ40支撑杆，分别对两个柱窝进行双向定位，再通过C角钢40×40×3，对柱窝前后方向自由度进行限位，限制了工件的6个自由度，经完全定位使每个柱窝都处于精确的不变位置，准确定位。角钢与横梁的水平距离根据穿销孔倾角与柱窝的毛坯综合尺寸及铸造公差计算确定，使柱窝底面与胎具底面成60°角，即实现了穿销孔的水平垂直及加工的标准化与批量化。对于传销孔中心点的准确定位则借助如图1所示的死套固定式钻模架实现。于钻模水平面引导加长钻头对穿销孔位置的快速准确定位，而且可防止加长钻头因刀体较长可能在钻削过程中导致的钻头的偏斜。为保证穿销孔批量化生产的尺寸准确性，采用可换钻套以间隙配合安装在衬套中，方便钻模磨损后更换。柱窝的装夹因采用双柱窝互相支撑的结构及两端角钢对其的限位作用，省去了柱窝的横向紧固及辅助支撑的工时，使用纵向单压板紧固即可实现快速装夹。

图1

4 结语

按照传统液压支架柱窝加工工艺，机加工车间一个班组一个工作日可加工柱窝20件，而且产品合格率不高，难以保证柱窝装配的互换性。使用柱窝高效胎具一个班组一个工作日可加工柱窝100件，生产效率提高了5倍，而且因为采用了可换钻套钻模架，保证了产品的合格率和标准化，降低了工人的劳动强度，提高了生产的进度，实现了ZY4400/10/20掩护式液压支架柱窝生产的批量化、标准化及高合格率，保证了液压支架生产任务的圆满完成。实践证明此套胎具是高效可行的。

参考文献

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[2] 王先逵.机械制造工艺学[M].北京：机械工业出版

社，2006.

[3] 赵宏珠.综采面矿压与液压支架设计[M].徐州：中

国矿业学院出版社，1987.

作者简介：韩建英（1987—），山西代县人，供职于大同煤矿集团机电装备公司中央机厂，研究方向：机械设计制造及其自动化。