冲压作业的安全防护工程措施

冲压作业的安全防护工程冲压作业的安全技术措施范围很广，它包括改进冲压作业方式，改革冲模结构，实现机械化自动化，设置模具和设备的防护装置等。实践证明，采用复合模、多工位连续模代替单工序的危险模，或者在模具上设置机械进出料机构，实现机械化自动化等都能达到提高产品质量和生产效率，减轻劳动强度，方便操作，保证安全的目的，这是冲压技术的发展方向，也是实现冲压安全保护的根本途径。在冲压设备和模具上设置安全防护装置或采用劳动强度小、使用方便灵活的手工工具，这也是当前条件下实现冲压作业大面积安全保护的有效措施。由于冲压作业程序多，有送料、定料、出料、清理废料、润滑、调整模具等操作，所以冲压作业的防护范围也很广，要实现不同程序上的防护是比较困难的。目前，冲压作业中所采取的各种安全措施可归纳为防止以下两种失误：第一种是人手尚未离开模区时冲模闭合。这种情况一般采取隔离保护：滑块下移过程中手不会直接进入危险区。如用手工工具、模具防护罩、机械进出料装置等；滑块下移终止前手不会进入危险区。如单人双按钮开关、多人双按钮开关等；滑块下移过程中能把停留在危险区的手推出。如机械拉手、推手和拔手装置。第二种是冲模即将闭合的瞬间伸手入模。这种情况采取自动保护：滑块下移过程中或即将到达下死点时，人手进入危险区时，滑块立刻停止。如光电式自动保护装置等。下面分别介绍各种形式的安全防护措施。一、手用安全工具（一）手用安全工具种类使用安全工具操作时，将单件毛坯放入凹模内或将冲制后的零件、废料取出，实现模外作业，避免用手直接伸入上下模口之间装拆制件，保证人体安全。目前，使用的安全工具一般根据本企业的作业特点自行设计制造。按其不同特点大致归纳为以下五类：1．弹性夹钳如图1所示，它是根据制件的不同形状而设计制造的，其体积小、重量轻、通用性强、劳动强度小、操作简单灵活，适用于钳夹各种轻型、重量在0.5kg以下的薄料加工零件。如图形拉延件、小管子制件以及压平、冲孔的薄形小零件。见表图1弹性夹钳2．专用夹钳（卡钳）如图2所示，它也是根据制件的不同形状而设计制造的，操作简单方便，劳动强度不高，适用于钳夹较厚的或表面积较大的、重量在0.5kg以上的各种冲压制件。见表图2专用夹钳3．磁性吸盘如图3所示，有永磁吸盘和电磁吸盘。它适用于吸取各种钢质薄片型平整的冲制零件。可调永磁吸盘通用性较强，吸力可在一定范围内调整。固定式永磁吸盘还有单头和双头二种。见表图3磁性吸盘1―永磁铁2―磁铁座3―调节螺母4―连接管5―木柄电磁吸铁盘1―导把2―微动开关3―连接管4―连续螺钉5―磁罩6―绝缘板7―磁芯8―线圈4．真空吸盘如图4所示，它适用于吸取各种钢质、铜质、铝质和胶木制成的片状平整冲制零件。见表图4真空吸盘1―橡皮吸头2―钢管3―弹性铜片4―木柄5．气动夹盘如图5所示，它适于夹持形状复杂的大型覆盖件，它能减轻劳动强度。见表图5气动夹盘（二）手用安全工具的使用注意事项：1．手用安全工具一般用于小型制件的加工，广泛用于开式压机上，使用手用安全工具要求实行单次行程操作，工具的长度要适当，禁止持手部位进入模具的危险位置。2．开式压机上虽已设置保护装置，但单件送料应尽量坚持使用工具，防止保护失灵造成事故。3．手用工具应尽量采用轻金属或非金属材料制造，防止操作失误时造成模具或设备损坏。二、模具防护措施内容包括在模具周围设置防护板（罩）；通过改进模具减少其危险面积，扩大安全空间；设置机械进出料装置，以此代替手工进出料方式，将操作者的双手隔离在冲模危险区之外，实行作业保护。（一）模具防护罩（板）设置模具防护罩（板）是实行安全区操作的一种措施，模具防护的形式较多，简介如下：（1）如图6所示为固定在下模的防护板。坯料从正面防护板下方的条缝中送入，防止送料不当时将手伸入模内。见表图6开有送料槽孔的防护板（2）如图7所示为固定在凹模上的防护栅栏。它由开缝的金属板制成，可从正面和侧面将危险区封闭起来，在两侧或前侧开有供进退料用的间隙。使用栅栏时，其横缝必须竖直开设，以增加操作者的可见度和减轻视力疲劳。见表图7固定式防护板（3）如图8所示为折叠式凸模防护罩。在滑块处于上死点时，环形叠片与下模之间仅留出可供坯料进出的间隙，滑块下行时，防护罩轻压在坯料上面，并使环片依次折叠起来。见表图8折叠式防护罩（4）如图9所示为锥形弹簧构成的模具防护罩。在自由状态下弹簧相邻两圈的间隙不大于8mm，这样即封闭了危险区，又避免了弹簧压伤手指的危险。见表图9锥形弹簧防护罩（二）模具结构的改进在不影响模具强度和制件质量的情况下，可将原有的各种手工送料的单工序模具加以改进，以提高安全性。具体措施如下：（1）将模具上模板的正面改成斜面（图10a）。（2）在卸料板与凸模之间做成凹槽或斜面（图10b）。（3）导板在刚性卸料板与凸模固定板之间保持足够的间隙，一般不小于15~20mm（图10c）。（4）在不影响定位要求时，将挡料销布置在模具的一侧（图10d）。（5）单面冲裁时，尽量将凸模的凸起部分和平衡挡块安排在模具的后面或侧面（图10e）。（6）在装有活动挡料销和固定卸料板的大型模具上，用凸轮或斜面机械控制挡料销的位置（图10f）。见表图10在模具结构上扩大安全操作空间（三）模具上设置进出料机构为了改善冲压作业的操作条件，通常在一些中小型且形状简单的模具上增设简单的进出料装置。1．简易手工送料装置如图11所示是冲制碗形零件类采用的手工简易送料装置。将凹模的上平面切去宽度稍大于坯料直径、深度为2mm的送料槽，并加装固定导板，导板长度上可放2~3个坯料。操作时，只要用手推动坯料，使坯料沿着导板滑入凹模，达到送料目的，除此送料装置外，还可采用如图12所示的滑板式送料装置。见表图11手工简易送料装置图见表图12滑板式手工送料装置上述两种送料装置结构简单，操作方便，安全可靠，适用于某些漏模出件的模具。2．机械送料装置（1）活动模如图13所示，操作时将冲制零件装入凹模（此时凹模位置在凸模的外侧）踩动脚踏开关时，先由气缸的活塞杆把凹模拉入凸模下方，接着凸模下降，即行冲制。放开开关，冲头回程，凹模立刻由活塞杆推出，取下冲制件，如此重复操作。也可采用旋转式加料，将凹模旋转到安全位置，放好坯料然后再旋转到工作位置进行冲压。见表图13活动模具装置示意图（2）杠杆式送料装置在模具前设置储料槽（斗）利用滑块动力将坯件送进模内。如图14和图15分别是杠杆式和楔铁杠杆式送料装置。这类装置机构简单、使用方便，适用于厚度大于1.5mm以上的平整、无毛刺的坯件。见表图14杠杆式送料装置见表图15楔铁杠杆式送料装置采用楔铁机构时，楔铁不宜直接推动滑杆送料，防止因强制推进而造成机构损坏。3．机械出料装置（1）滑板式出料装置如图16所示，它主要由曲柄、滑板、连杆等组成，接料斗焊在滑板上，滑板上开有两个通孔，套在两根平行的滑动杆上，可作往复运动。自由状态时，由拉簧将机构停止在图示位置，当凸模下移时，固定在凸模上的触杆随之一起向下，并压动曲柄，使其作逆时针回转，从而使接料斗向右移动，离开凸模工作位置，滑块回程上升至终点时，退料机械复位。见表图16滑板式退料装置1―触杆2―曲柄3―连杆4―滑板5―滑套6―滑动杆7―接料斗（2）气动推杆式出件装置如图17所示，它适用于大中型拉延件。见表图17气动推杆式出件装置（3）弹击出件装置如图18所示，滑块在下死点时，由楔铁压缩推板端部的弹簧，滑块上升到一定高度时，楔铁脱离滑板，在弹簧力的突然作用下迅速移动，将冲制件弹出。弹料装置用于各种拿取不便制件。见表图18弹击出件装置机械进出料装置结构简单，动作准确，操作方便，保障安全，还能提高产量，应推广使用。三、冲压设备的防护装置冲压设备的防护装置形式较多，按结构分为机械式、按钮式、光电式、感应式等。（一）机械式防护装置1．推手式保护装置它是一种与滑块连动的机械式保护装置。如图19所示，滑块向下运动时，使固定在滑块上的拨板6的圆弧面与凸轮2的外圆面作相对滑动，凸轮绕其轴心线（螺杆8）转动，同时又绕主轴4向外侧做旋转运动，此时，固定在主轴上的挡板9由里向外运动，封住上下模口危险区。当滑块向上运动时，挡板就由拉簧10拉回复位。见表图19推手保护装置示意图1―螺母2―凸轮3―支座4―主轴5―凸轮座6―拨板7―支架8―螺杆9―推杆10―拉簧11―勾板本装置适用于630kN以下的各种小型开式压机。它结构简单、制造安装方便、安全可靠、不影响生产，对某些零件还可作简易退料装置使用。本装置的缺点是易打痛人手。由于小型压力机的滑块运动次数在每分钟60次以上，所以挡板的摆动速度快，使工人的双眼易疲劳，对于送料时间较长的零件不宜使用。因此，在挡板与手可接触处必须用软质材料包扎，防上打痛人手。2．摆杆护手装置如图20所示，它与图21所示装置的功能基本相同，又称拔手保护装置。一般用于1600kN左右、行程次数少的设备上。见表图20摆杆护手装置见表图21拉手安全装置示意图1―滑块2―拉杆3―杠杆4―腕套5―摇杆6―软绳3．拉手安全装置如图21所示是一种用滑轮、杠杆、绳索将操作者的人手动作与滑块运动联动的装置。压机工作时，滑块下行，固定在滑块上的拉杆2将杠杆3拉下，杠杆的另一端同时将软绳往上拉动，软绳的另一端套住操作者的手臂上。因此，软绳能自动将手拉出模口危险区。本装置通用性强，结构简单，适用于双手送料的操作，安全可靠，调整方便（可根据操作者手臂长短调），不影响生产效率，可用于行程次数不太高的各种压机。本装置的缺点是手臂活动范围小，对操作动作幅度较大的作业或经常需要离机辅助助操作的作业（如搬料等）不便使用。使用拉手安全装置注意事项：1）拉手软绳的调整必须保证在上模与下模至少20mm缝隙的情况下能将手拉出模外。2）拉手软绳要有足够的强度，要经常检查其是否损坏。3）手腕带环要选择强度大而又柔软的材料，松紧要合适，防止将手拉痛。机械式防护装置结构简单、制造方便，但对作业干扰影响较大，操作工人不大喜欢使用，应用比较局限。（二）双手按钮式保护装置它是一种用电器开关控制的保护装置。起动滑块时，将人手、限制在模外，实现隔离保护。只有操作者的双手同时按下两个按钮时，图22中的中间继电器J才有电，电磁铁动作，滑块起动。图22中的凸轮中开关S在下死点前处于开路状态，若中途放开任可一个开关时，电磁铁都会失电，使滑块停止运动，直到滑块到达下死点后，凸轮开关S才闭合，这时放开按钮，滑块仍能自动回程。见表图22多人控制的双手起动按钮该装置结构简单、安全可靠，特别是在不能使用安全工具而需要手工送进复杂且较大的坯件时，使用它效果更优。它适用于各种压机，可以多人同时操作。使用该装置加工大中型零件时，对其生产效率影响较小，但加工小型零件时则影响较大。使用注意事项：为了方便工人操作，最好能按不同的作业要求调节不同的接合时间，避免因接合时间过长给操作带来不便。（三）光电式保护装置光电式保护装置是由一套光电开关与机械装置组合而成的。安装位置见图23。它是在冲模前设置各种发光源，形成光束并封闭操作者前侧、上下模具处的危险区。当操作者手停留或误入该区域时，使光速受阻，发出电讯号，经放大后由控制线路作用使继电器动作，最后使滑块自动停止或不能下行，从而保证操作者人体安全。见表图23光电式保护装置安装位置1―控制器2―受光器―3发光器光电式保护装置按光源不同可分为红外光电保护装置和白灼光电保护装置。下面主要以红外光电保护装置为例加以介绍。1．组成红外光电保护装置由发光器、受光器、同步发讯开关和控制器四个部分组成（见图24所示）。发光器和受光器可由若干组相同的透镜聚焦机构组成。发光器外壳内装有砷化镓发光二级管（其光谱位于近红外光区域）和凸透镜的焦点处。受光器外壳内装有受光元件（光敏三极管）和透镜。光敏三极管安装位置必须在透镜的焦点处。见表图24红外光电保护装置的组成2．电路的工作原理将预先调制成频率为1kHz的脉冲电流通过发光二极管转换成红外光脉冲信号。发光器电路组成及光发射电路分别如图25和图26所示。受光装置接受到光束信号以后，再将它变成脉冲电信号，并进行滤波放大和鉴别。当其中任意一束被人遮断时