沖壓模具機(jī)械造成傷害原因及預(yù)防

 在壓力加工行業(yè)，物體打擊傷害事故性質(zhì)很嚴(yán)重，原因有三： 

    1.壓力加工機(jī)械如機(jī)械壓力機(jī)、液壓機(jī)、鍛錘、剪沖床等，都是靠巨大的能量來工作的。

    2.造成傷害的起因物或致害物大多是由模具、工裝、工具引起的，靠設(shè)備本身的防護(hù)難以奏效，一般要從工藝上采取措施。

    3.傷害方式無規(guī)律性，起因物、致害物的飛出彈出很難確定方位。由此可見，壓力加工行業(yè)的物體打擊傷害事故有其本身的特點(diǎn)，防范措施的采取必須有針對性，否則很難奏效。

    產(chǎn)生物體打擊的原因

    在壓力加工過程中造成物體打擊傷害的因素主要有以下幾種：

    1.因使用不當(dāng)或結(jié)構(gòu)不合理造成應(yīng)力集中，zui后導(dǎo)致模具損壞，模具碎塊飛出。

    2.模塊本身缺陷，如表面裂紋、疲勞裂紋、硬度太大等，造成模具碎塊飛出。

    3.模具、工具材料選用不當(dāng)，造成模具、工具局部破損飛出、彈出。

    4.模具與設(shè)備不匹配，模體變形、損壞，碎塊飛出。

    5.間隙沒及時調(diào)整，造成模具、工具崩裂，碎塊彈出。

    防范措施

    根據(jù)上述原因分析可知，產(chǎn)生物體打擊的內(nèi)在原因是因?yàn)槟＞?、工具的整體或局部損壞以后，造成碎塊飛出或彈出引起的，防范的重點(diǎn)也在此。壓力加工所用的模具、工具材料大多是合金鋼、碳素工具鋼和硬質(zhì)合金，它們都有一個共同的特點(diǎn)：強(qiáng)度硬度較高，塑性韌性相對較低，這對金屬變形相當(dāng)有利但對操作者的安全卻不利。怎樣才能兼顧兩者？根據(jù)多年來的經(jīng)驗(yàn)，筆者認(rèn)為從改進(jìn)工藝方法入手，尋找防范措施，效果較好，方法也簡單易行，且節(jié)約成本。

    工藝改進(jìn)主要考慮的是減少應(yīng)力集中，提高模具、工具的塑性。一般的情況下，應(yīng)力集中越嚴(yán)重，越容易引起模具局部破損；模塊的塑性越差，越容易造成模具裂紋。減少應(yīng)力集中，提高塑性有以下方法可供選擇：

    預(yù)熱法

    從提高工、模具內(nèi)在性能出發(fā)提高塑性

    1.對使用一段時間后的模具、工具，定期進(jìn)行預(yù)熱處理，預(yù)熱溫度控制在金屬的相變溫度以下，這樣對強(qiáng)度影響不大，但可消除應(yīng)力集中，提高塑性。一般溫度控制在300℃～400℃，然后用肉眼或探傷的方法進(jìn)行表面檢查，消除有關(guān)缺陷。

    2.寒冷季節(jié)（室溫低于10℃）每天開工前用200℃～300℃的溫度預(yù)熱模具、工具、錘頭、滑塊，減小變形抗力增強(qiáng)其塑性。

    3.熱加工用模具、工具的冷卻要注意冷卻水的溫度不要太低，不要采用急冷，一般要保證冷卻水的溫度大于50℃。

    結(jié)構(gòu)優(yōu)化法

    從優(yōu)化工具幾何結(jié)構(gòu)出發(fā)減少應(yīng)力集中

    除了注意在模具、工具的外表、邊緣要避免尖角、銳角，還要注意：

    1.注意"三心并一心"。工件的受力中心、模具的幾何中心和壓機(jī)的壓力中心"三心合一"，這樣可以避免因偏心造成的應(yīng)力集中損壞模具。

    2.上模面對操作者的一面盡量做成斜面，不但可增加操作空間，而且可減少因頻繁使用，模具棱角在應(yīng)力的作用下變形、損壞從而彈出的概率。

    3.對沖裁加工要保證凸模的硬度略小于凹模HRC5（硬度值）左右；對沖裁直徑小于2毫米的細(xì)小孔時，沖頭的導(dǎo)向套要盡量長；連續(xù)沖裁時*個孔要避免單邊或不對稱，目的都是為了減少凸模損壞彈出的風(fēng)險。 

    4.模具的卸料板和上、下模之間要盡量密閉，特別是靠近操作者的一面。

    5.擠壓加工能量很大，擠壓模具的入口角a對單位擠壓力影響很大，當(dāng)α=40°～60°角時變形抗力zui小，對提高安全性能很有幫助。

    合理選材法

    實(shí)踐證明，鋼中碳化物分布不均造成晶粒分布也不均，對鋼材的塑性、韌性影響很大，因此，模具選材時一個通用的原則就是控制奧氏體晶粒，盡量選本質(zhì)細(xì)晶粒鋼（晶粒度>6級），且分布要均勻。另外還可注意以下幾點(diǎn)：

    1.大型金屬模具中鑄造組織缺陷（偏析、夾雜、疏松等）要盡量少，要想法消除，鑲塊模的外模套要盡量用鍛壓模塊。

    2.受力較大的金屬模具在開型腔時要注意金屬的流線方向，使拉應(yīng)力的方向盡量和流線一致。

    3.對擠壓加工來講，要根據(jù)擠壓模具所能承受的單位壓應(yīng)力，來確定允許的變形程度，當(dāng)總變形程度超過此值時，要把擠壓分成多道工序，以免因單位擠壓力超過模具所承受的限度損壞模具。

    4.壓力加工所用的操作工具其選材也很有講究，一般操作工具的選材都選比較軟的低碳鋼或鋁合金，這樣可以避免因操作工具使用不當(dāng)造成的傷害。

    防止偏心打擊

    1.經(jīng)常調(diào)整壓機(jī)導(dǎo)軌、滑塊和模具的導(dǎo)柱、導(dǎo)套間隙，防止偏心打擊。

    2.剪切機(jī)床除了要注意調(diào)整上下刀片的間隙外，還要注意使用好壓料板，這可避免剪料過程中因反彈、錯移造成刀具刃口崩裂。

    3.沖裁時盡量應(yīng)用定位裝置：定位面板，沖孔定位蓋板等，減少偏心沖裁的可能性。

    設(shè)備匹配法

    要根據(jù)所要完成的工藝性質(zhì)，批量大小，工件的幾何尺寸和精度等級選設(shè)備的類型。從安全的角度考慮，一般是開式壓力機(jī)（C型床身）沒有閉式壓力機(jī)好；機(jī)械壓力機(jī)沒有液壓機(jī)好；自由鍛錘沒有模鍛錘好。當(dāng)然還要根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況來定，不可一概而論。另外，還要注意：

    1.壓力機(jī)的臺面尺寸應(yīng)大于模具的平面尺寸，并留有固定模具的余地，臺面上的漏料孔應(yīng)與要進(jìn)行的工藝相適應(yīng)。

    2.鍛錘的下砧寬度和上砧尺寸要相配，下砧長度要略大于上砧。鍛模的燕尾接觸面要和設(shè)備的噸位相配，接觸面須保持干凈，不得有雜物嵌入。

    3.壓力機(jī)的zui大裝模高度≤Hmax-5mm（Hmax壓機(jī)的zui大行程）。