锻压和冲剪机械安全生产技术

（一）锻压机械

1．锻压机械的危险因素

锻造是金属压力加工的方法之一，它是机械制造生产中的一个重要环节。根据锻造加工时金属材料所处温度状态的不同，锻造又可分为热锻、温锻和冷锻。本文是指热锻，即被加工的金属材料处在红热状态（锻造温度范围内），通过锻造设备对金属施加的冲击力或静压力，使金属产生塑性变形而获得预想的外形尺寸和组织结构的锻件。
    在锻造车间里的主要设备有锻锤、压力机（水压机或曲柄压力机）、加热炉等。生产工人经常处在振动、噪声、高温灼热、烟尘，以及料头、毛坯堆放等不利的工作环境中，因此，对操作这些设备的工人的安全卫生应特别加以注意；否则在生产过程中将容易发生各种安全事故，尤其是人身伤害事故。
   在锻造生产中易发生的外伤事故，按其原因可分为3种：

（1）机械伤——由机器、工具或工件直接造成的刮伤、碰伤。

（2）烫伤。

（3）电气伤害。

　　2.锻造车间的特点

　　(1)锻造生产是在金属灼热的状态下进行的……可能发生灼伤。

　　(2)锻造车间里的加热炉和灼热的钢锭、毛坯及锻件不断地发散出大量的辐射热……热辐射的侵害。

　　(3)锻造车间的加热炉在燃烧过程中产生的烟尘排入车间的空气中，……降低了车间内的能见度……事故的可能性。

　　(4)锻造加工所使用的设备如空气锤、蒸汽锤、摩擦压力机等，工作时发出的都是冲击力。……伤害事故。

　　(5)锻造设备在工作中的作用力是很大的，如曲柄压力机、拉伸锻压机和水压机这类锻压设备，……机件的损坏以及其他严重的设备或人身事故。

　　提示：锻造设备的主要危险部位、事故主要类型

3.锻压机械的安全技术要求
    锻压机械的结构不但要保证设备运行中的安全，而且要能保证安装、拆卸和检修等各项工作的安全；此外，还必须便于调整和更换易损件，便于对在运行中要取下检查的零件进行检查。

（1）锻压机械的机架和突出部分不得有棱角或毛刺。

（2）外露的传动装置（齿轮传动、摩擦传动、曲柄传动或皮带传动等）必须要有防护罩。防护罩需用铰链安装在锻压设备的不动部件上。

（3）锻压机械的启动装置必须能保证对设备进行迅速开关，并保证设备运行和停车状态的连续可靠。

（4）启动装置的结构应能防止锻压设备意外的开动或自动开动。

较大型的空气锤或蒸汽一空气自由锤一般是用手柄操纵的，应该设置简易的操作室或屏蔽装置。

模锻锤的脚踏板也应置于某种挡板之下。它是一种用角钢做成的架子，上面覆以钢板。脚踏板就藏在这种架子下面，操作者应便于将脚伸入进行操纵。

设备上使用的模具都必须严格按照图纸上提出的材料和热处理要求进行制造。紧固模具用的斜楔应选用适当材料并经退火处理。为了避免受撞击的一端卷曲．端部允许进行局部淬火。但端部一旦卷曲（“开花”），则要停止使用，或经过修正后才能使用。
    （5）电动启动装置的按钮盒，其按钮上需标有“启动”、“停车”等字样。停车按钮为红色，其位置比启动按钮高10—12 mm。
    （6）在高压蒸汽管道上必须装有安全阀和凝结罐，以消除水击现象，降低突然升高的压力。
    （7）蓄力器通往水压机的主管上必须装有当水耗量突然增高时能自动关闭水管的装置。
    （8）任何类型的蓄力器都应有安全阀。安全阀必须由技术检查员加铅封。并定期进行检查。
    （9）安全阀的重锤必须封在带锁的锤盒内。
    （10）安设在独立室内的重力式蓄力器必须装有荷重位置指示器，使运行人员能在水压机的工作地点上观察到荷重的位置。
    （11）新安装和经过大修理的锻压设备，应该根据设备图纸和技术说明书进行验收和试验。
    （12）操作工人应认真学习锻压设备安全技术操作规程，加强设备的维护、保养，保证设备的正常运行。

    （二）冲压机械
    1．冲压作业的危险因素
     根据发生事故的原因分析，冲压作业中的危险主要有以下几个方面：
    （1）设备结构具有的危险。相当一部分冲压设备采用的是刚性离合器。这是利用凸轮机构使离合器接合或脱开，一旦接合运行，就一定要完成一个循环后才会停止。假如在此循环中手不能及时从模具中抽出，就必然会发生伤手事故。
    （2）动作失控。设备在运行中还会受到经常性的强烈冲击和振动，使一些零部件变形、磨损以至碎裂，引起设备动作失控而发生危险的连冲或事故。
    （3）开关失灵。设备的开关控制系统由于人为或外界因素引起的误动作。
    （4）模具的危险。模具担负着使工件加工成型的主要功能，是整个系统能量的集中释放部位。由于模具设计不合理或有缺陷，没有考虑到作业人员在使用时的安全，在操作时手就要直接或经常性地伸进模具才能完成作业，因此增加了受伤的可能。有缺陷的模具则可能因磨损、变形或损坏等原因在正常运行条件下发生意外而导致事故。
    2. 冲压事故原因
    冲压事故有可能发生在冲压设备的各个危险部位，但以发生在模具行程间为绝大多数，且伤害部位主要是作业者的手部，即当操作者的手处于模具行程之间时模块下落，就会造成冲手事故。这是设备缺陷和人的行为错误所造成的事故。
    在冲压作业中，冲压机械设备、模具、作业方式对安全影响很大。下面分别对这三个方面的不安全因素进行分析和评价。
    （1）冲压机械设备对安全的影响。冲压机械设备包括：剪板机、曲柄压力机和液压机等。本文重点讨论曲柄压力机的安全问题。
曲柄压力机是一种将旋转运动转变为直线往复运动的机器。
    压力机的工作原理：它由电动机通过皮带轮及齿轮驱动曲轴转动，曲轴的轴心线与其上的曲柄轴心线偏移一个偏心距，从而便可通过连杆（连接曲柄和滑块的零件）带动滑块做上下往复运动。
    压力机的组成：由工作机构、传动系统、操纵系统、能源系统、支承系统及多种辅助系统组成。
    压力机的受力系统：冲压件的变形阻力全部传递到设备的机身上，形成一个封闭的受力系统。压力机运行时，除本身重量对地基产生压力外，无其他压力作用（不考虑传动系统的不平衡对地基的振动造成的压力）。
    压力机运动分析：曲柄滑块机构的滑块运动速度随曲柄转角的位置变化面变化，其加速度也随着做周期性变化。对于节点正置的曲柄滑块机构，当曲柄处于上死点（a=0°）和下死点（a=180°）位置时，滑块运动速度为零，加速度最大；当a=90°，a=270°时，其速度最大，加速度最小。
    （2）冲压作业中的危险性识别。冲压作业具有较大危险性和事故多发性的特点，且事故所造成的伤害一般都较为严重。目前防止冲压伤害事故的安全技术措施有多种形式，但就单机人工作业而言，尚不可能确认任何一种防护措施绝对安全。要减少或避免事故，作业人员必须具备一定的技术水平以及对作业中各种危险的识别能力。

    3．冲压作业的安全技术措施
    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、调整模其等操作，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。
    4．防止冲压伤害的防护技术与应用
   1）使用安全工具    使用安全工具操作，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5类：弹性夹钳；专用夹钳（卡钳）；磁性吸盘；真空吸盘；气动夹盘。
    2）模具防护措施    模具防护措施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。
    （1）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。模具防护罩（板）的形式较多，简介如下：
    ①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。
    ②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。
    ③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。
    ④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，这样既封闭了危险区，又避免了弹簧压伤手指的危险。
    （2）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。具体措施是：将模具上模板的正面改成斜面；在卸料板与凸模之间做成凹槽或斜面；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15～20 mm；在不影响定位要求时，将挡料销布置在模具的一侧；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；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。

3）冲压设备的防护装置
冲压设备防护装置的形式较多，按结构分为机械式、按钮式、光电式、感应式等。
   （1）机械式防护装置：
    ①推手式保护装置。它是一种通过与滑块连动的挡板的摆动将手推离开模口的机械式保护装置。
    ②摆杆护手装置，又称拨手保护装置。运用杠杆原理将手拨开。一般用于1 600 kN左右、行程次数少的设备上。
    ③拉手安全装置，是一种用滑轮、杠杆、绳索将操作者的手动作与滑块运动联动的装置。压力机工作时．滑块下行，固定在滑块上的拉杆将杠杆拉下，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。
    机械式防护装置结构简单、制造方便，但对作业干扰较大，操作工人不大喜欢使用，应用比较局限。   
   （2）双手按钮式保护装置。它是一种用电气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2个按钮时，中间继电器才有电，电磁铁动作，滑块起动。凸轮中开关在下死点前处于开路状态，若中途放开任何1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，凸轮开关才闭合，这时放开按钮，滑块仍能自动回程。
   （3）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。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人该区域时，使光束受阻，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。
    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。

   5．冲压作业的机械化和自动化
    冲压作业机械化是指用各种机械装置的动作来代替人工操作的动作；自动化是指冲压的操作过程全部自动进行，并且能自动调节和保护，发生故障时能自动停机。
     冲压作业的机械化和自动化非常必要，因为冲压生产产品的批量一般都较大，操作动作比较单调，工人容易疲劳，特别是容易发生人身伤害事故。所以，冲压作业机械化和自动化是减轻工人劳动强度、保证人身安全的根本措施。
    6．条（卷）料自动送进装置
    条（卷）料自动送进装置和与其配套的供料装置以及废料处理装置的结构都已基本定型，形式比较单一，但结构和动作都比较复杂，其主要结构有拉构式和推钩式两种。
     拉钩式自动送进装置，料钩做往复直线摆动。当滑块上行时，料钩做与送进方向相反的运动，自动越过搭边进入下一个废料孔将料拉入加工位置。使用这种装置时，开始冲压要先用手送进；当条料冲出首件或头几件时，料钩进入废料孔后便可开始自动送进。
     推钩式结构是在条料的一端利用推钩推动条料。推钩通常装在梭架上，将在梭架上的条料推到加工位。梭架在滑道上与冲压设备做同步往复直线运动。推钩式结构的送进步距较大，并且不需要像拉钩那样钩住条料上的废料孔，所以冲制初始时也不必用人工送进。
   （三）剪板机
    剪板机是机加工中应用比较广泛的一种剪切设备，它能剪切各种厚度的钢板材料。常用的剪板机分为平剪、滚剪及震动剪3种类型。平剪机是使用量多的。剪切厚度小于10mm的剪板机多为机械传动，大于10mm的为液压动传动。一般用脚踏或按钮操纵进行单次或连续剪切金属。操作剪板机时应注意：
    （1）工作前要认真检查剪板机各部是否正常，电气设备是否完好，润滑系统是否畅通；清除台面及其周围放置有工具、量具等杂物以及边角废料。
    （2）不要独自1人操作剪板机，应由2—3人协调进行送料、控制尺寸精度及取料等，并确定由1人统一指挥。
    （3）要根据规定的剪板厚度，调整剪板机的剪刀间隙。不准同时剪切2种不同规格、不同材质的板料；不得叠料剪切。剪切的板料要求表面平整，不准剪切无法压紧的较窄板料。
    （4）剪板机的皮带、飞轮、齿轮以及轴等运动部位必须安装防护罩。
   （5）剪板机操作者送料的手指离剪刀口应保持最少200mm以外的距离，并且离开压紧装置。

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