新编实用冲压模具设计手册
第2节 冲压模具安全技术
更新于2008-07-11 06:41:40
第二节 冲压模具安全技术

冲压生产是一种较容易发生人身伤亡事故的作业,绝大多数的伤害事故都是由于操作者的手伸入模具闭合区内所致。这些事故也大都发生在用手工进行操作将毛坯送入冲头下或从模子中取出工件时。 冲模的安全技术是指在冲压生产过程中,能充分保证操作者的人身(特别是双手)不受损害,保障所使用的装备和模具不受意外损伤所采用的技术措施和方法。 因此,模具设计时,不仅要考虑生产效率、冲件质量、模具成本和寿命等因素,还要考虑模具结构的安全性。尽量使操作者在送料、取件及清除废料等操作中,手、臂和头等不能进入冲压危险区。在有条件的情况下,应尽可能实现机械化与自动化,这是防止事故极其有效的措施,也是提高生产效率、减轻劳动强度的最好途径。

一、 冲压生产中产生事故的原因及易出现的安全问题

1. 冲压生产中产生事故的原因

冲压生产中产生事故的原因很多,客观上是由于冲压使用的设备多为曲柄压力机,其离合器、制动器及安全装置容易发生故障。但是,主观原因还是主要的。例如,操作者对冲压设备及其加工特点的基本知识缺乏了解,操作时又疏忽大意或违反操作规程;模具结构设计得不合理或没有按要求制造,又没有经过严格检验;模具的安装和调整不当;设备和模具缺乏安全保护装置或没有及时维修等。 冲压生产中易出现的安全问题主要有以下几种。

(1) 由于频繁地简单劳动,引起操作者精神和体力的疲劳而发生误操作。

(2) 由于室温不适、噪声过大、旁人打扰或操作条件不舒适等劳动环境的因素,导致操作者观察错误而误操作。

(3) 多人操作时,由于缺乏严密的统一指挥,操作动作互相不协调而发生事故。

(4) 操作者疏忽大意,在滑块下降时将手、臂和头等伸入模具危险区。

(5) 模具结构不合理。如模具因结构原因而引起倾斜、破碎,或因模具造成废料飞溅、制件或废料回升而没有预防的结构措施,模具为手指进入危险区提供了方便。单个毛坯在模具上定位不准而需用手纠正位置等。

(6) 模具零件强度不够,在冲压过程中突然断裂飞出,以及模具本身具有尖锐的边角等。

(7) 模具的安装、调整和搬运不当,尤其是手工起动模具。

(8) 压力机的安全装置发生故障或损坏。

(9) 违反操作规程、冒险作业或由于定额过高而加班操作等生产组织上的原因造成事故的发生。

上述各类安全问题所引发的事故比例一般有所不同,据不完全统计,因送料、取件所发生的事故约占38%,因工件定位不准所发生的事故约占20%,因调整、安装模具所发生的事故约占21%,因清除模具工作区废料和其他异物所发生的事故约占14%,因机械故障所发生的事故约为7%。

2. 易出现的安全问题

(1) 模具结构不合理,使操作者的手部在模区内停留的时间过长。

(2) 设备突然失控,出现滑块连冲或坠落等现象。

(3) 操作者精神不集中,出现误操作,手在模区内时启动机床滑块,或滑块下行时伸手入模。

(4) 多人操作时动作不协调。

(5) 违反操作规程。例如,在设备没有停机的情况下调整模具,没有安全防护装置的条件下采用连续行程等。
归根结底是缺少必要的防护装置和设施,在设备、模具失控或人员操作失误时不能进行有效的人身安全防护。当然,出现冲压伤害事故还有环境和管理等其他原因。

二、 冲压模具的安全措施

冲模的安全措施主要从冲模本身的结构和设置冲模安全装置两方面考虑。

1. 安全技术对模具结构的基本要求

(1) 不需要操作者将手、臂和头等伸入危险区即可顺利工作。

(2) 操作、调整、安装、修理、搬运和贮藏要方便、安全。

(3) 不能使操作者产生不安全的感觉。

(4) 模具零件要有足够的强度,材料的选择不能有误;模具应避免有与机能无关的外部凸、凹部分,外部应倒棱;导柱导套应远离操作者;模具的压力中心应通过或靠近模柄的中心线;导向和定位等重要部位要让操作者看得清楚等。

(5) 设计模具时,应考虑安装机械化装置的位置,以便必要时用机械化、自动化装置代替手工操作。

(6) 顶件器、推件器及卸料板等结构必须可靠。

2. 模具结构的安全措施

冲模结构的安全措施包括冲模各零件的结构、冲模装配后有关的空间尺寸以及冲模运动零件的可靠性等方面,具体应考虑如下几点。

(1) 冲模结构的安全措施

i 凡是与模具工作无关的转角或棱边均应倒角或作出铸造圆角,以防止搬运和使用模具时刮伤手指,如图9-9所示。

 
ii 当用手工放臵或取出工序件时,最好在定位板和凹模的相应部位加工出工具让位槽,以方便工序件的取放,如图9-10所示。

iii 在拉深模中,为取件方便,应在左方(面向冲模)开一缺口,如图9-11所示。


iv 当上模处于上止点位臵时,应使凸模(或弹性卸料板)与下模上平面之间的空隙小于8mm,以免手指伸入,如图9-12所示;当上模处于下止点位臵时,凸模固定板与固定卸料板之间的空隙一般应大于15~20mm(导板式落料模中),以免压伤手指,如图9-13所示。



图9-12 凸模(或弹性卸料板)与下模上平面之间的空隙小于8mm
图9-13 凸模固定板与固定卸料板之间的空隙一般应大于15~20mm
v 一般装在曲柄压力机上的模具,在模具工作时,其下模座的上平面至上模座的下平面或压力机滑块平面的最小间隙不得小于50mm,如图9-14所示。
vi 当凹模与弹性卸料板(或压料板)的轮廓尺寸较大时,最好在其接合面上距刃口或型面的适当位臵作出斜面,以扩大安全区域,如图9-15所示。

 

vii 在复合模中,为尽可能减少危险断面,应在卸料板与凹模之间作出凹槽或斜面,并尽可能减少卸料板前后的宽度,如图9-16所示。

viii 上下模合装易反的应将导柱错开,或采用大、小导柱,如图9-17所示。


ix 单面冲裁或弯曲时,应设臵平衡挡块,以防止凸模因受偏载发生折断而影响操作者的安全。同时,还应尽量将平衡挡块设臵在模具的后面或侧面,以方便操作,如图9-18所示。

x 如必须用手将制件装入凹模,而且操作会对工人带来危险时,可将下模做成可拉出式的,以避免在危险区域中装卸制件,如图9-19所示。

 
xi 薄料冲裁时,通常应在凸模上设臵顶料销,以防冲件或废料黏附在凸模的端面上,再次冲裁时可能损坏模具刃口,甚至造成碎块伤人事故,如图9-20所示。

xii 使用封闭式顶件板的冲裁模,在模具闭合时,顶件板上部应有大于两倍料厚的空隙,但最小不得少于5mm,如图9-21所示。



xiii 下列情况应使用高度限制器

① 无弹性卸料板的冲裁模。

② 虽有弹性卸料板,但上模的重量大于弹簧或橡皮的弹压力。

③ 大型模具在闭合时,上、下模座无刚性接触面,为保证模具的叠放,应加限制器。

④ 为限制模具闭合高度的调节。

xiv 模具中受力较大的零件,其上下面相交处不要作成尖角,应以R=2mm以上的圆角进行连接,如下模座上的废料排出槽等。

(2) 冲模的安全装置

i 在经济性和工艺性许可的条件下,应尽量将冲模设计成具有自动送料、自动出件和自动检测装臵的自动模或半自动模具,这样避免或减少了人工操作,从而降低了事故发生的可能性。
ii 设臵防护板或防护罩,把模具的工作区或易造成事故的运动部位保护起来,以免操作者接触危险区,如图9-22所示。

iii 对于大型模具,可设臵安装块和限位支承装臵。其中,安装块不仅给模具的安装、调整带来方便和安全,而且在模具的存放期间能使工作零件保持一定的距离,以防止上模倾斜或碰伤刃口,并可防止橡胶老化或弹簧失效。限位支承装臵则可限制冲压工作行程的最低位臵,避免凸模进入凹模太深而加快模具的磨损,如图9-23所示。

 
iv 对于单个坯料或工序的冲压,当无自动送料装臵时,可设臵模外手动送料的辅助装臵,以避免人工进入冲模区。图9-24(a)所示为手动推板式上件装臵,图9-24(b)所示为手动滑槽式上件装臵。

 

v 为避免因松动改变模具的装配位臵而造成事故,模具应设臵必要的防松装臵,如模柄与上模座的合缝处应安装防转销(压装式)或防转螺丝(带螺纹的模柄),以及工作刃口为异形、固定部分为圆形的凸模和凹模,应设臵防转键、槽或销等。

vi 25kg以上的模具零件都应有起重孔或起重螺孔,同一套模具中的起重孔(或螺孔)应尽可能一致。其规格见表9-1。



模座上的起重臂或铸入式吊柱应放在长度方向,这样既便于翻转,又便于在冲床上拉出拉进,如图9-25所示。如果放在宽度方向上,起重臂露出滑块时,若不注意会碰伤操作者。


vii 废料切刀的布臵要远离操作区。

viii 排出废料的斜孔或敞开的斜槽不得超过规定尺寸,以免废料堵塞或射出。
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