2014年安全工程師《生產技術》考點:鍛壓和沖剪機械

　　特別推薦：注冊安全工程師歷年真題(2004-2013)匯總　　

　　鍛壓和沖剪機械

　　(一)、鍛壓機械

　　1.鍛壓機械的危險因素鍛造是金屬壓力加工的方法之一，它是機械制造生產中的一個重要環(huán)節(jié)。根據鍛造加工時金屬材料所處溫度狀態(tài)的不同，鍛造又可分為熱鍛、溫鍛和冷鍛。本文是指熱鍛，即被加工的金屬材料處在紅熱狀態(tài)(鍛造溫度范圍內)、，通過鍛造設備對金屬施加的沖擊力或靜壓力，使金屬產生塑性變形而獲得預想的外形尺寸和組織結構的鍛件。

　　在鍛造車間里的主要設備有鍛錘、壓力機(水壓機或曲柄壓力機)、、加熱爐等。生產工人經常處在振動、噪聲、高溫灼熱、煙塵，以及料頭、毛坯堆放等不利的工作環(huán)境中，因此，對操作這些設備的工人的安全衛(wèi)生應特別加以注意;否則，在生產過程中將容易發(fā)生各種安全事故，尤其是人身傷害事故。

　　在鍛造生產中易發(fā)生的外傷事故，按其原因可分為3種：

　　(1)、機械傷――由機器、工具或工件直接造成的刮傷、碰傷。

　　(2)、燙傷。

　　(3)、電氣傷害。

　　2.鍛造車間的特點

　　從安全技術勞動保護的角度來看，鍛造車間的特點是：

　　(1)、鍛造生產是在金屬灼熱的狀態(tài)下進行的(如低碳鋼鍛造溫度范圍在1250―750℃之間)、，由于有大量的手工勞動，稍不小心就可能發(fā)生灼傷。

　　(2)、鍛造車間里的加熱爐和灼熱的鋼錠、毛坯及鍛件不斷地發(fā)散出大量的輻射熱(鍛件在鍛壓終了時仍然具有相當高的溫度)、，工人經常受到熱輻射的侵害。

　　(3)、鍛造車間的加熱爐在燃燒過程中產生的煙塵排入車間的空氣中，不但影響作業(yè)環(huán)境，還降低了車間內的能見度(對于燃燒固體燃料的加熱爐，情況就更為嚴重)、，因而也可能會引起工傷事故。

　　(4)、鍛造生產中所使用的設備如空氣錘、蒸汽錘、摩擦壓力機等，工作時發(fā)出的都是沖擊力;設備在承受這種沖擊載荷時，本身容易突然損壞(如鍛錘活塞桿的突然折斷)、，而造成嚴重的傷害事故。

　　壓力機(如水壓機、曲柄熱模鍛壓力機、平鍛機、精壓機)、、剪床等在工作時，沖擊性雖然較小，但設備的突然損壞等情況也時有發(fā)生。操作者往往猝不及防，也有可能導致工傷事故。

　　(5)、鍛造設備在工作中的作用力是很大的，如曲柄壓力機、拉伸鍛壓機和水壓機這類鍛壓設備，它們的工作條件雖較平穩(wěn)，但其工作部件所發(fā)出的力量卻是很大的(如我國已制造和使用了12000 t的鍛造水壓機。就是常見的100～150t的壓力機，所發(fā)出的力量巨大，如果模子安裝調整上出現(xiàn)錯誤或操作時稍不正確，大部分的作用力就不是作用在工件上，而是作用在模子、工具或設備本身的部件上，就可能引起機件的損壞以及其他嚴重的設備或人身事故。

　　(6)、鍛工的工具和輔助工具，特別是手鍛和自由鍛的工具、夾鉗等名目繁多，這些工具都是一起放在工作地點的。在工作中，工具的更換非常頻繁，存放往往又是雜亂的，這就必然增加對這些工具檢查的困難。當鍛造中需用某一工具而又不能迅速找到時，有時會“湊合”使用類似的工具，為此往往會造成工傷事故。

　　(7)、由于鍛造車間設備在運行中發(fā)生的噪聲和振動，使工作地點嘈雜刺耳.影響人的聽覺和神經系統(tǒng)，分散了注意力，因而增加了發(fā)生事故的可能性。

　　3.鍛壓機械的安全技術要求

　　鍛壓機械的結構不但要保證設備運行中的安全，而且要能保證安裝、拆卸和檢修等各項工作的安全;此外，還必須便于調整和更換易損件，便于對在運行中要取下檢查的零件進行檢查。

　　(1)、鍛壓機械的機架和突出部分不得有棱角或毛刺。

　　(2)、外露的傳動裝置(齒輪傳動、摩擦傳動、曲柄傳動或皮帶傳動等)、必須要有防護罩。防護罩需用鉸鏈安裝在鍛壓設備的不動部件上。

　　(3)、鍛壓機械的啟動裝置必須能保證對設備進行迅速開關，并保證設備運行和停車狀態(tài)的連續(xù)可靠。

　　(4)、啟動裝置的結構應能防止鍛壓設備意外的開動或自動開動。

　　較大型的空氣錘或蒸汽一空氣自由錘一般是用手柄操縱的，應該設置簡易的操作室或屏蔽裝置。

　　模鍛錘的腳踏板也應置于某種擋板之下。它是一種用角鋼做成的架子，上面覆以鋼板。腳踏板就藏在這種架子下面，操作者應便于將腳伸入進行操縱。

　　設備上使用的模具都必須嚴格按照圖紙上提出的材料和熱處理要求進行制造。緊固模具用的斜楔應選用適當材料并經退火處理。為了避免受撞擊的一端卷曲.端部允許進行局部淬火。但端部一旦卷曲(“開花”)、，則要停止使用，或經過修正后才能使用。

　　(5)、電動啟動裝置的按鈕盒，其按鈕上需標有“啟動”、“停車”等字樣。停車按鈕為紅色，其位置比啟動按鈕高10―12 mm。

　　(6)、在高壓蒸汽管道上必須裝有安全閥和凝結罐，以消除水擊現(xiàn)象，降低突然升高的壓力。

　　(7)、蓄力器通往水壓機的主管上必須裝有當水耗量突然增高時能自動關閉水管的裝置。

　　(8)、任何類型的蓄力器都應有安全閥。安全閥必須由技術檢查員加鉛封。并定期進行檢查。

　　(9)、安全閥的重錘必須封在帶鎖的錘盒內。

　　(10)、安設在獨立室內的重力式蓄力器必須裝有荷重位置指示器，使運行人員能在水壓機的工作地點上觀察到荷重的位置。

　　(11)、新安裝和經過大修理的鍛壓設備，應該根據設備圖紙和技術說明書進行驗收和試驗。

　　(12)、操作工人應認真學習鍛壓設備安全技術操作規(guī)程，加強設備的維護、保養(yǎng)，保證設備的正常運行。

　　(二)、沖壓機械

　　1.沖壓作業(yè)的危險因素

　　根據發(fā)生事故的原因分析，沖壓作業(yè)中的危險主要有以下幾個方面：

　　(1)、設備結構具有的危險。相當一部分沖壓設備采用的是剛性離合器。這是利用凸輪機構使離合器接合或脫開，一旦接合運行，就一定要完成一個循環(huán)后才會停止。假如在此循環(huán)中手不能及時從模具中抽出，就必然會發(fā)生傷手事故。

　　(2)、動作失控。設備在運行中還會受到經常性的強烈沖擊和振動，使一些零部件變形、磨損以至碎裂，引起設備動作失控而發(fā)生危險的連沖或事故。

　　(3)、開關失靈。設備的開關控制系統(tǒng)由于人為或外界因素引起的誤動作。

　　(4)、模具的危險。模具擔負著使工件加工成型的主要功能，是整個系統(tǒng)能量的集中釋放部位。由于模具設計不合理或有缺陷，沒有考慮到作業(yè)人員在使用時的安全，在操作時手就要直接或經常性地伸進模具才能完成作業(yè)，因此增加了受傷的可能。有缺陷的模具則可能因磨損、變形或損壞等原因在正常運行條件下發(fā)生意外而導致事故。

　　2. 沖壓事故原因

　　沖壓事故有可能發(fā)生在沖壓設備的各個危險部位，但以發(fā)生在模具行程間為絕大多數，且傷害部位主要是作業(yè)者的手部，即當操作者的手處于模具行程之間時模塊下落，就會造成沖手事故。這是設備缺陷和人的行為錯誤所造成的事故。

　　在沖壓作業(yè)中，沖壓機械設備、模具、作業(yè)方式對安全影響很大。下面分別對這三個方面的不安全因素進行分析和評價。

　　(1)、沖壓機械設備對安全的影響。沖壓機械設備包括：剪板機、曲柄壓力機和液壓機等。本文重點討論曲柄壓力機的安全問題。

　　曲柄壓力機是一種將旋轉運動轉變?yōu)橹本€往復運動的機器。

　　壓力機的工作原理：它由電動機通過皮帶輪及齒輪驅動曲軸轉動，曲軸的軸心線與其上的曲柄軸心線偏移一個偏心距，從而便可通過連桿(連接曲柄和滑塊的零件)、帶動滑塊做上下往復運動。

　　壓力機的組成：由工作機構、傳動系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、支承系統(tǒng)及多種輔助系統(tǒng)組成。

　　壓力機的受力系統(tǒng)：沖壓件的變形阻力全部傳遞到設備的機身上，形成一個封閉的受力系統(tǒng)。壓力機運行時，除本身重量對地基產生壓力外，無其他壓力作用(不考慮傳動系統(tǒng)的不平衡對地基的振動造成的壓力)、。

　　壓力機運動分析：曲柄滑塊機構的滑塊運動速度隨曲柄轉角的位置變化面變化，其加速度也隨著做周期性變化。對于節(jié)點正置的曲柄滑塊機構，當曲柄處于上死點 (a=0°)、和下死點(a=180°)、位置時，滑塊運動速度為零，加速度最大;當a=90°，a=270°時，其速度最大，加速度最小。

　　(2)、沖壓作業(yè)中的危險性識別。沖壓作業(yè)具有較大危險性和事故多發(fā)性的特點，且事故所造成的傷害一般都較為嚴重。目前防止沖壓傷害事故的安全技術措施有多種形式，但就單機人工作業(yè)而言，尚不可能確認任何一種防護措施絕對安全。要減少或避免事故，作業(yè)人員必須具備一定的技術水平以及對作業(yè)中各種危險的識別能力。

　　3.沖壓作業(yè)的安全技術措施

　　沖壓作業(yè)的安全技術措施范圍很廣，它包括改進沖壓作業(yè)方式，改革沖模結構，實現(xiàn)機械化自動化，設置模具和設備的防護裝置等。

　　實踐證明，采用復合模、多工位連續(xù)模代替單工序的危險模，或者在模具上設置機械進出料機構，實現(xiàn)機械化自動化等，都能達到提高產品質量和生產效率，減輕勞動強度.方便操作，保證安全的目的。這是沖壓技術的發(fā)展方向，也是實現(xiàn)沖壓安全保護的根本途徑。

　　在沖壓設備和模具上設置安全防護裝置或采用勞動強度小、使用方便靈活的手工工具，這也是當前條件下實現(xiàn)沖壓作業(yè)大面積安全保護的有效措施。

　　由于沖壓作業(yè)程序多，有送料、定料、出料、清理廢料、潤滑、調整模其等操作，所以沖壓作業(yè)的防護范圍也很廣，要實現(xiàn)不同程序上的防護是比較困難的。

　　4.防止沖壓傷害的防護技術與應用

　　1)、使用安全工具

　　使用安全工具操作，將單件毛坯放入凹模內或將沖制后的零件、廢料取出.實現(xiàn)模外作業(yè)，避免用手直接伸入上、下?？谥g裝拆制件，保證人體安全。

　　目前，使用的安全工具一般根據本企業(yè)的作業(yè)特點自行設計制造。按其不同特點大致歸納為以下5類：彈性夾鉗;專用夾鉗(卡鉗)、;磁性吸盤;真空吸盤;氣動夾盤。

　　2)、模具防護措施

　　模具防護措施包括在模具周圍設置防護板(罩)、;通過改進模具減少其危險面積，擴大安全空間;設置機械進出料裝置，以此代替手工進出料方式，將操作者的雙手隔離在沖模危險區(qū)之外，實行作業(yè)保護。

　　(1)、模具防護罩(板)、。設置模具防護罩(板)、是實行安全區(qū)操作的一種措施。模具防護罩(板)、的形式較多，簡介如下：

　　①固定在下模的防護板。坯料從正面防護板下方的條縫中送入，防止送料不當時將手伸入模內。

　?、诠潭ㄔ诎寄Ｉ系姆雷o柵欄。它由開縫的金屬板制成，可從正面和側面將危險區(qū)封閉起來;在兩側或前側開有供進退料用的間隙。使用柵欄時，其橫縫必須豎直開設，以增加操作者的可見度和減輕視力疲勞。

　?、壅郫B式凸模防護罩。在滑塊處于上死點時，環(huán)形疊片與下模之間僅留出可供坯料進出的間隙;滑塊下行時，防護罩輕壓在坯料上面，并使環(huán)片依次折疊起來。

　?、苠F形彈簧構成的模具防護罩。在自由狀態(tài)下彈簧相鄰兩圈的間隙不大于8mm，這樣既封閉了危險區(qū)，又避免了彈簧壓傷手指的危險。

　　(2)、模具結構的改進。在不影響模具強度和制件質量的情況下，可將原有的各種手工送料的單工序模具加以改進.以提高安全性。具體措施是：將模具上模板的正面改成斜面;在卸料板與凸模之間做成凹槽或斜面;導板在剛性卸料板與凸模固定板之間保持足夠的間隙，一般不小于15～20 mm;在不影響定位要求時，將擋料銷布置在模具的一側;單面沖裁時，盡量將凸模的凸起部分和平衡擋塊安排在模具的后面或側面;在裝有活動擋料銷和固定卸料板的大型模具上，用凸輪或斜面機械控制擋料銷的位置。轉貼于 265考試網

　　3)、沖壓設備的防護裝置

　　沖壓設備防護裝置的形式較多，按結構分為機械式、按鈕式、光電式、感應式等。

　　(1)、機械式防護裝置：

　?、偻剖质奖Ｗo裝置。它是一種通過與滑塊連動的擋板的擺動將手推離開?？诘臋C械式保護裝置。

　?、跀[桿護手裝置，又稱撥手保護裝置。運用杠桿原理將手撥開。一般用于1 600 kN左右、行程次數少的設備上。

　　③拉手安全裝置，是一種用滑輪、杠桿、繩索將操作者的手動作與滑塊運動聯(lián)動的裝置。壓力機工作時.滑塊下行，固定在滑塊上的拉桿將杠桿拉下，杠桿的另一端同時將軟繩往上拉動，軟繩的另一端套住操作者的手臂上。因此，軟繩能自動將手拉出?？谖ｋU區(qū)。

　　機械式防護裝置結構簡單、制造方便，但對作業(yè)干擾較大，操作工人不大喜歡使用，應用比較局限。

　　(2)、雙手按鈕式保護裝置。它是一種用電氣開關控制的保護裝置。起動滑塊時，將人手限制在模外，實現(xiàn)隔離保護。只有操作者的雙手同時按下2個按鈕時，中間繼電器才有電，電磁鐵動作，滑塊起動。凸輪中開關在下死點前處于開路狀態(tài)，若中途放開任何1個開關時，電磁鐵都會失電，使滑塊停止運動;直到滑塊到達下死點后，凸輪開關才閉合，這時放開按鈕，滑塊仍能自動回程。

　　(3)、光電式保護裝置。光電式保護裝置是由一套光電開關與機械裝置組合而成的。它是在沖模前設置各種發(fā)光源，形成光束并封閉操作者前側、上下模具處的危險區(qū)。當操作者手停留或誤人該區(qū)域時，使光束受阻，發(fā)出電訊號，經放大后由控制線路作用使繼電器動作，最后使滑塊自動停止或不能下行，從而保證操作者人體安全。

　　光電式保護裝置按光源不同可分為紅外光電保護裝置和白灼光電保護裝置。

　　5.沖壓作業(yè)的機械化和自動化

　　沖壓作業(yè)機械化是指用各種機械裝置的動作來代替人工操作的動作;自動化是指沖壓的操作過程全部自動進行，并且能自動調節(jié)和保護，發(fā)生故障時能自動停機。

　　沖壓作業(yè)的機械化和自動化非常必要，因為沖壓生產產品的批量一般都較大，操作動作比較單調，工人容易疲勞，特別是容易發(fā)生人身傷害事故。所以，沖壓作業(yè)機械化和自動化是減輕工人勞動強度、保證人身安全的根本措施。

　　6.條(卷)、料自動送進裝置

　　條(卷)、料自動送進裝置和與其配套的供料裝置以及廢料處理裝置的結構都已基本定型，形式比較單一，但結構和動作都比較復雜，其主要結構有拉構式和推鉤式兩種。

　　拉鉤式自動送進裝置，料鉤做往復直線擺動。當滑塊上行時，料鉤做與送進方向相反的運動，自動越過搭邊進入下一個廢料孔將料拉入加工位置。使用這種裝置時，開始沖壓要先用手送進;當條料沖出首件或頭幾件時，料鉤進入廢料孔后便可開始自動送進。

　　推鉤式結構是在條料的一端利用推鉤推動條料。推鉤通常裝在梭架上，將在梭架上的條料推到加工位。梭架在滑道上與沖壓設備做同步往復直線運動。推鉤式結構的送進步距較大，并且不需要像拉鉤那樣鉤住條料上的廢料孔，所以沖制初始時也不必用人工送進。

　　(三)、剪板機

　　剪板機是機加工中應用比較廣泛的一種剪切設備，它能剪切各種厚度的鋼板材料。常用的剪板機分為平剪、滾剪及震動剪3種類型。平剪機是使用量多的。剪切厚度小于10mm的剪板機多為機械傳動，大于10mm的為液壓動傳動。一般用腳踏或按鈕操縱進行單次或連續(xù)剪切金屬。操作剪板機時應注意：

　　(1)、工作前要認真檢查剪板機各部是否正常，電氣設備是否完好，潤滑系統(tǒng)是否暢通;清除臺面及其周圍放置有工具、量具等雜物以及邊角廢料。

　　(2)、不要獨自1人操作剪板機，應由2―3人協(xié)調進行送料、控制尺寸精度及取料等，并確定由1人統(tǒng)一指揮。

　　(3)、要根據規(guī)定的剪板厚度，調整剪板機的剪刀間隙。不準同時剪切2種不同規(guī)格、不同材質的板料;不得疊料剪切。剪切的板料要求表面平整，不準剪切無法壓緊的較窄板料。

　　(4)、剪板機的皮帶、飛輪、齒輪以及軸等運動部位必須安裝防護罩。

　　(5)、剪板機操作者送料的手指離剪刀口應保持最少200mm以外的距離，并且離開壓緊裝置。

　　在剪扳機上安置的防護柵欄不能擋住操作者眼睛而看不到裁切的部位。作業(yè)后產生的廢料有棱有角，操作者應及時清除，防止被刺傷、割傷。