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1、开展CAD/CAM/CAE工作提高矿用牙轮钻头设计研制水平周晔,张国榉(中国地质大学,湖北武汉430072)摘要:我国矿用牙轮钻头同世界先进水平相比有较大差距,大力开展矿用牙轮钻头CAD/CAM/CAE工作,促进学科交叉融合,是摆脱落后局面,参与全球性竞争的一项重要任务。关键词:矿用牙轮钻头;CAD/CAM/CAE;有限元法中图分类号:TD421.2+5文献标识码:B断满足用户对不同矿用牙轮钻头的需求,0前言是摆在我国矿用牙轮钻头科技工作者面前矿用牙轮钻头是当今世界上先进的穿十分紧迫的任务。孔工具,广泛应用于金属、煤炭、建材、化
2、1我国矿用牙轮钻头的发展及工、建筑、水文地质等采掘工程部门的露天存在的问题和井下大直径穿孔作业,其穿孔效率比同直径冲击式穿孔高出3~4倍,有时甚至高国外矿用牙轮钻头主要由石油牙轮钻达10余倍。头发展而来。经过结构和技术的不断改进,由于矿用牙轮钻头本身的结构特征,逐步形成适应各种矿岩穿孔需要的硬质合破碎岩石的机理及允许采用的穿孔作业特金矿用牙轮钻头系列品种。目前能生产牙点,在特定工作条件下矿用牙轮钻头穿孔轮钻头的国家很多,其中美国生产规模与比其他穿孔方法具有许多优点。制造技术都居领先地位,而法国、俄罗斯、随着牙轮穿孔技术在世界范围
3、的普及日本、瑞典、英国、意大利等也是牙轮钻头与推广,矿用牙轮钻头越来越受到人们的的制造大国。美国的休斯公司、Reed公司、欢迎,钻头的消耗量日益增加,而用户对矿赛克瑞特公司(Securety)、Smith公司、用牙轮钻头的使用寿命、穿孔效率、单位进Dresser公司和法国的SMF公司、瑞典的尺成本等指标的要求也越来越高。因此,加Sandvik公司等的生产水平代表着牙轮钻速提高矿用牙轮钻头的设计研制水平,不头技术的世界前沿水平。作者简介:周晔(1973-),男,2004年地质工程专业博士毕业,中国地质大学(武汉)机电学院教师,目前
4、是湖北省田野企业博士后科研工作站在职博士后,专业方向为凿岩机械,CAD/CAM张国榉(1937-),男,中国地质大学(武汉)掘进工程研究所所长,博士生导师,专业方向为凿岩钎具设计与制造。凿岩机械气动工具,2006(2)7我国最早在露天矿进行牙轮穿孔尝试,步,不断推出新型矿用牙轮钻头。所生产的矿大约在1958年。上世纪七十年代,在国外矿用牙轮钻头规格、品种齐全。按照适应岩石特用牙轮钻头迅速发展,国内迫切需要改变穿性来分类,休斯公司生产的标准钻头约9种,孔技术落后局面的形势下,矿用牙轮钻头被里德公司生产的标准钻头有17种,史密斯公列
5、为冶金部重点科研项目,有关部门的技术司生产的规格按岩石可钻性的不同,钻头品工作者和工人师傅对我国矿用牙轮钻头的种可达近百种。不同地层和各种穿孔条件都研究和发展作了大量的开创性工作。最初我可以选到适用的钻头。国矿用牙轮钻头的应用受当时钻机型号规我国矿用牙轮钻头与最初的两三个单一格的制约。后来陆续引进了国外先进的牙轮品种相比,规格系列已有较大的发展。钻头直钻机,使得钻头研制的规格和直径得到大范径扩展到!150~!380mm范围内。按钻孔孔围的扩展。径和岩石可钻性来分类,有十几个品种可供与矿用牙轮钻头生产的先进国家相比,选用。但与先进
6、国家仍有较大差距。几年甚至我国当前矿用牙轮钻头的生产和研发存在下十几年沿用同一套老图纸的情况仍然存在,述问题:产品的开发、更新换代十分缓慢,严重影响了1.1产品更新换代缓慢品种规格单一我国矿用牙轮钻头的国际市场竞争力。矿山开采中由于牙轮穿孔的条件和地层我国目前投放市场的矿用牙轮钻头的主特点的不同,选用与之适应的钻头以提高穿要规格见表1;美国四家主要的钻头公司大孔效率尤为重要。研制和开发多系列多品种量提供国际市场的矿用牙轮钻头的主要型号的矿用牙轮钻头是必由之路。见表2。美国主要的几个钻头公司坚持科技进造成这种局面的原因是多方面的,
7、国外表1我国矿用牙轮钻头主要规格硬质合金钻头钻头直径,mm150165190200225250310350380按岩石性质分级112114322后的品种数量,种*其中!250mm和!310mm系列为大批量产品,我国尚未批量生产钢齿矿用牙轮钻头。先进的设备流水线和高效的管理方式并集中结构设计参数发生较大改变,进而使整个图人力、财力和技术进步的综合优势开发一种纸绘制工作进一步繁重。采用绘图软件绘图新产品尚需要长期的努力,而我国生产制造在一定程度上减轻了设计绘图人员的劳动,部门显然还不具备这样的能力。研制设计手提高了绘图质量和速度。在
8、石油牙轮钻头生段与生产的脱节,大大影响了新产品研发的产部门采用了计算机参数化绘图后(如江汉速度。钻头厂的石油牙轮钻头)收到了一定的效果。矿用牙轮钻头本身结构和加工工艺十分但随着时间的推移,计算机软硬件的飞速发复杂,钻头的三维立体图、零件图、装配图、工展,所用软件
