冲压模具机械在操作过程安全防范措施

在压力加工行业,物体打击伤害事故性质很严重,原因有三:

1.压力加工机械如机械压力机、液压机、锻锤、剪冲床等,都是靠巨大的能量来工作的。

2.造成伤害的起因物或致害物大多是由模具、工装、工具引起的,靠设备本身的防护难以奏效,一般要从工艺上采取措施。

3.伤害方式无规律性,起因物、致害物的飞出弹出很难确定方位。

由此可见,压力加工行业的物体打击伤害事故有其本身的特点,防范措施的采取必须有针对性,否则很难奏效。产生物体打击的原因在压力加工过程中造成物体打击伤害的因素主要有以下几种:

1.因使用不当或结构不合理造成应力集中,最后导致模具损坏,模具碎块飞出。

2.模块本身缺陷,如表面裂纹、疲劳裂纹、硬度太大等,造成模具碎块飞出。

3.模具、工具材料选用不当,造成模具、工具局部破损飞出、弹出。

4.模具与设备不匹配,模体变形、损坏,碎块飞出。

5.间隙没及时调整,造成模具、工具崩裂,碎块弹出。

防范措施根据上述原因分析可知,产生物体打击的内在原因是因为模具、工具的整体或局部损坏以后,造成碎块飞出或弹出引起的,防范的重点也在此。压力加工所用的模具、工具材料大多是合金钢、碳素工具钢和硬质合金,它们都有一个共同的特点:强度硬度较高,塑性韧性相对较低,这对金属变形相当有利但对操作者的安全却不利。

怎样才能兼顾两者根据多年来的经验,笔者认为从改进工艺方法入手,寻找防范措施,效果较好,方法也简单易行,且节约成本。工艺改进主要考虑的是减少应力集中,提高模具、工具的塑性。一般的情况下,应力集中越严重,越容易引起模具局部破损;模块的塑性越差,越容易造成模具裂纹。减少应力集中,提高塑性有以下方法可供选择:

预热法从提高工、模具内在性能出发提高塑性。

1.对使用一段时间后的模具、工具,定期进行预热处理,预热温度控制在金属的相变温度以下,这样对强度影响不大,但可消除应力集中,提高塑性。一般温度控制在300℃~400℃,然后用肉眼或探伤的方法进行表面检查,消除有关缺陷。

2.寒冷季节(室温低于10℃)每天开工前用200℃~300℃的温度预热模具、工具、锤头、滑块,减小变形抗力增强其塑性。

3.热加工用模具、工具的冷却要注意冷却水的温度不要太低,不要采用急冷,一般要保证冷却水的温度大于50℃。

结构优化法从优化工具几何结构出发减少应力集中除了注意在模具、工具的外表、边缘要避免尖角、锐角,还要注意:

1.注意"三心并一心"。工件的受力中心、模具的几何中心和压机的压力中心"三心合一",这样可以避免因偏心造成的应力集中损坏模具。

2.上模面对操作者的一面尽量做成斜面,不但可增加操作空间,而且可减少因频繁使用,模具棱角在应力的作用下变形、损坏从而弹出的概率。

3.对冲裁加工要保证凸模的硬度略小于凹模HRC5(硬度值)左右;对冲裁直径小于2毫米的细小孔时,冲头的导向套要尽量长;连续冲裁时第一个孔要避免单边或不对称,目的都是为了减少凸模损坏弹出的风险。

4.模具的卸料板和上、下模之间要尽量密闭,特别是靠近操作者的一面。

5.挤压加工能量很大,挤压模具的入口角a对单位挤压力影响很大,当α=40°~60°角时变形抗力最小,对提高安全性能很有帮助。

合理选材法实践证明,钢中碳化物分布不均造成晶粒分布也不均,对钢材的塑性、韧性影响很大,因此,模具选材时一个通用的原则就是控制奥氏体晶粒,尽量选本质细晶粒钢(晶粒度>6级),且分布要均匀。另外还可注意以下几点:

1.大型金属模具中铸造组织缺陷(偏析、夹杂、疏松等)要尽量少,要想法消除,镶块模的外模套要尽量用锻压模块。

2.受力较大的金属模具在开型腔时要注意金属的流线方向,使拉应力的方向尽量和流线一致。

3.对挤压加工来讲,要根据挤压模具所能承受的单位压应力,来确定允许的变形程度,当总变形程度超过此值时,要把挤压分成多道工序,以免因单位挤压力超过模具所承受的限度损坏模具。

4.压力加工所用的操作工具其选材也很有讲究,一般操作工具的选材都选比较软的低碳钢或铝合金,这样可以避免因操作工具使用不当造成的伤害。

防止偏心打击

1.经常调整压机导轨、滑块和模具的导柱、导套间隙,防止偏心打击。

2.剪切机床除了要注意调整上下刀片的间隙外,还要注意使用好压料板,这可避免剪料过程中因反弹、错移造成刀具刃口崩裂。

3.冲裁时尽量应用定位装置:定位面板,冲孔定位盖板等,减少偏心冲裁的可能性。设备匹配法要根据所要完成的工艺性质,批量大小,工件的几何尺寸和精度等级选设备的类型。从安全的角度考虑,一般是开式压力机(C型床身)没有闭式压力机好;机械压力机没有液压机好;自由锻锤没有模锻锤好。当然还要根据现场的实际情况来定,不可一概而论。

另外,还要注意:

1.压力机的台面尺寸应大于模具的平面尺寸,并留有固定模具的余地,台面上的漏料孔应与要进行的工艺相适应。

2.锻锤的下砧宽度和上砧尺寸要相配,下砧长度要略大于上砧。锻模的燕尾接触面要和设备的吨位相配,接触面须保持干净,不得有杂物嵌入。

3.压力机的最大装模高度≤Hma__ -5mm(Hma__ 压机的最大行程)。