机械安全工程课程设计压力加工机械的安全技术.doc

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1、 课程设计报告题 目：压力加工机械的安全技术 目录第一章 压力机（冲床）的功用及分类3第一节 压力机（冲床）的功用3第二节 压力机的分类3一、按传动方式分类3二、按机身结构分类3三、按产生压力的方式分类3第二章 危险因素识别与冲压事故分析4第一节 压力机危险因素4一、噪声危害4二、机械振动危害4三、机械伤害4第二节 冲压事故分析5一、冲压事故概况5二、冲压伤害事故的原因5三、实现冲床安全的对策及建议6第三章 压力机的安全技术7第一节 曲柄压力机7第二节 曲柄滑块机构的安全7一、曲轴的结构与受力7二、压力机安全负荷图8三、压力机安全工作区8四、过载保护装置9第三节 压力机作业区的安全防护装置10

2、一、作业区安全防护装置的性能10二、安全防护装置分类10第四章 机械压力机安全性能检测检验规程简介16附录17第一章 压力机（冲床）的功用及分类压力机通过对金属坯件施加强大的压力使金属发生塑性变形和断裂来加工成零件，是危险性较大的机械，被称为“老虎机”。 冲床就是一台冲压式压力机。第一节 压力机（冲床）的功用 压力机具有操作简便、生产效率高、产品质量好、产品规格的标准性能强等优点，可广泛应用于切断、冲孔、落料、弯曲、铆合和成形等工艺。冲压生产主要是针对板材的，通过模具能够完成落料、冲孔、拉深、成型、修整、精冲、整形、铆接及挤压件等等，广泛应用于各个领域。在国民生产中，冲压工艺由于比较传统机械加

3、工来说有节约材料和能源、效率高、对操作者技术要求不高及通过各种模具应用可以做出机械加工所无法达到的产品等优点，因而它的用途越来越广泛。第二节 压力机的分类 一、按传动方式分类 （1）机械传动式压力机； （2）液压传动式压力机； （3）电磁式压力机； （4）气动式压力机。 二、按机身结构分类 （1）开式压力机； （2）闭式压力机。 三、按产生压力的方式分类 （1）摩擦压力机； （2）曲柄压力机。目前广泛使用的压力机有曲柄机械压力机、剪板机、弯曲机、液压机、双盘摩擦压力机等。其工作原理是相同的，但由于机器的机架形式、飞轮驱动的方式以及离合器，制动器形式不同，各种机器既具有共同之处又有其本身的特点。

4、第二章 危险因素识别与冲压事故分析第一节 压力机危险因素 一、噪声危害 压力机是工业高噪声机械之一。其噪声主要是机械噪声，噪声来自传动零部件的摩擦、冲击、振动，刚性离合器结合时的撞击；工件被冲压时的噪声，以及工件及边角余料撞击地面或料箱的噪声等。现在比较切实可行的保护措施，一是给传动系统加防护罩，可使噪声级下降58dB；二是作业人员佩戴听力护具，例如耳塞、耳罩等耳部防护用品，可以大大减少噪声对听觉的危害。 二、机械振动危害 机械振动主要来自冲压工件的冲击作用，尤其是手持工件操作时，手和臂受振更甚。人体受到的影响表现在心理和生理上，长时间处于振动环境中，人就会感到不舒服，甚至感到厌烦，注意力难以

5、集中，操作动作的准确性下降。冲击振动还会导致设备的材料疲劳，连接松动，并使周围其他设备的精度降低。 三、机械伤害 压力机在冲压作业过程中，使人员受到冲头的挤压、剪切伤害的事件称为冲压事故。冲压事故发生频率高、后果严重，是压力加工最严重的危害。机械伤害还包括与其他运动零件的接触伤害、冲压工件的飞击伤害等。压力机工作中发生危险包括以下情况： （1）压力加工中最易发生的事故主要是冲头伤指。当操作人员由于思想不集中、动作不协调或工件在模具中未放正而进行调整时，冲头正好下落。极易伤指。 （2）冲模或工具崩碎伤人。 （3）工件被挤飞伤人。 （4）齿轮或传动机构将操作人员绞伤。 （5）模具起重、安装、拆卸时

6、造成的砸伤、挤伤。 （6）安全装置失灵，如制动器不制动。 （7）操作机构失灵，发生意外连冲。 （8）模具设计不合理，操作不方便。 （9）多人操作时不协调。 （10）工艺安排不合理，专用工具不合适。 （11）液压元件超负荷，压力超过允许值，使高压介质冲出。 （12）剪切机刀片割伤。 （13）压力机产生的噪声、振动。 （14）生产过程中的有害物质，如酸。第二节 冲压事故分析 一、冲压事故概况冲压是利用模具使板材分离或变形的一种工艺手法，冲压作业中操作者的手臂是否进入模区，在模区停留时间长短，对安全性有直接的影响。据有关资料统计，各种进出料作业方式的事故比例如下： 进出料作业方式 手工进出料 手用工

7、具进出料 机械化进出料 事故比例 91 6 3在冲压作业的各项操作中，进料、出料、矫正料位等项操作易于发生事故，这说明冲压作业的伤害事故大都发生在手工操作情况下，大都因为操作动作与机床运动不协调。统计数据表明，因送取料而发生的约占38%；由于校正加工件而发生的约占 20%；因清理边角加工余料和废料或其他异物而发生的占14%；因多人操作不协调或模具安装调整操作不当而造成的占21%；其余是因机械故障引起的。 二、冲压伤害事故的原因 造成冲压伤害事故的根本原因是缺乏必要的防护装置和设施，没有对手入模区作业的危险工序实行有效的劳动保护。造成冲压伤害事故的技术原因是操作者的动作与机床的运动失调。 1、冲

8、床伤害事故发生情况分析 （1）操作者精神疲劳，注意力不集中，出现误动作。 （2）模具结构不合理，操作动作复杂，操作者的手臂在模区内停留时间过长。 （3）操作者手臂没有离开模区时就启动滑块，或者在滑块下行途中又伸手去摸。 （4）闭式冲床多人作业时使用脚踏启动开关控制滑块行程，手脚配合不当。 （5）闭式冲床多人作业时，由监护人控制滑块的行程，对其他操作人照顾不周。 （6）调整模具时，机床电机没有停止，由于操作或其他原因滑块突然启动。 （7）冲床出现机械、电气故障，滑块运动失控。出现突然连车或突然坠落。2、管理上的原因冲床伤害事故在管理上的原因主要是安全制度不健全，在以下几种情况下易于发生事故： （

9、1）工人未经培训合格就上机操作。 （2）违章操作。 （3）没有安全装置，或者有安全装置却不用，损害了不修。 三、实现冲床安全的对策及建议1、技术对策 （1）改变手入模内的操作方式，实现模外作业，是保证冲床安全的根本措施。 （2）设计安全化模具，缩小模口危险区，设置滑块小行程，使人手无法伸进模口区。 （3）提高送、取料的机械化和自动化水平，代替人工送、取料。 （4）为操作者提供人身安全防护装置，防止误操作造成的伤害事故。2、管理对策 （1）对冲压工人经常进行安全技术教育，是操作人员熟悉并掌握机床和各项设施的基本结构、性能和安全操作要点，提高对安全生产的认识，认真按技术规程的要求进行操作。 （2）

10、把安全作业纳入工艺文件。 （3）把安全技术设施纳入正常管理，建立设备和各项安全技术设施的点检制度和管理维修制度。 （4）建立包括安全技术设施在内的设备安全技术操作规程，并严格按照操作规程要求进行操作。 （5）建立各级人员的安全生产责任制，加强现场巡回检查。 （6）将上述几个环节统一起来，建立综合性的冲压安全管理方法。第三章 压力机的安全技术第一节 曲柄压力机 曲柄压力机属于机械传动类压力机，它是重要的冲压设备。它能进行各种冲压和模锻工艺，直接生产出零件或毛坯。曲柄压力机按机身结构不同分为开式压力机（图1-1）和闭式压力机（图1-2）两大类。图1-1 开式压力机 图1-2 闭式压力机 第二节 曲

11、柄滑块机构的安全 一、曲轴的结构与受力 曲轴是压力机最主要部分，其强度决定压力机够冲压能力。曲轴的破坏，不仅影响生产，而且可能引发事故。 曲轴的主要结构见图2-1，由支承颈、曲柄颈和曲柄臂组成。在曲柄滑决机构的一个工作循环中，从安装在支承颈一端的齿轮输入扭矩，曲轴旋转，与曲柄颈铰连的连杆边摆动边上下运动，使滑块沿导轨作上下往复直线运动，将扭矩转化为滑块的冲压力。曲柄转动一周，滑块上下往 图2-1 曲轴结构及计算简图复运动一次。当曲柄颈带动连杆运行到最高位置时，滑块处于上死点；当曲柄颈转动向下运行，曲柄与铅垂线的夹角达到某一值时，实施对工件冲压，然后曲柄颈到达最低位置，滑块处于下死点，继而上行程

12、，开始下一个工作循环。在曲柄颈冲压瞬间，工件变形力通过滑块和连杆作用在曲柄颈上。曲轴的危险截面在曲柄颈的中部CC截面和支承颈的根部BB截面，受弯矩和扭矩的联合作用。曲柄颈C-C截面，受到的弯短远大于扭矩，可忽略扭矩影响。曲柄颈的强度与几何尺寸有关，与曲轴材料的机械性质有关，与曲柄的转角无关。支承颈BB截面，受到的扭矩远大于弯矩，可忽略弯矩影响，曲柄扭矩随转角增大而增加。支承颈的强度不仅与几何尺寸及曲轴材料的机械性质有关，而且受曲柄的转角制约，是曲柄转角的函数。 综合考虑，为使曲轴不破坏，压力机得以正常工作，就必须同时满足曲柄颖和支承颈曲轴强度要求。 二、压力机安全负荷图 压力机安全负荷图表示压

13、力机允许承受的工件变形力与曲轴转角关系，见图2-2。由图中可见，当转角小于某一范围时，压力由曲轴曲柄颈强度决定，为一常量，其强度线是一条直线；当转角大于某一范围，由曲轴支承颈强度所限制，是曲柄转角。的函数，为一条曲线。压力机允许承受的工作变形力，即曲柄滑块机构允许承受的最大载 荷，是由曲轴的曲柄颈和支承颈的强度 图2-2 压力机安全负荷图所限制的。 三、压力机安全工作区 压力机产生的压力受曲轴强度的限制，而曲轴的扭矩是受曲柄转角的影响，转角增大，扭矩增大，则曲轴的应力也随之增大。若要使曲轴应力不超过安全限度，关键是在当滑块与工件发生作用的瞬间，限定曲轴转角在较小的角度范围内。那么压力机工作的安

14、全区即为由曲轴支承颈强度曲线、曲柄颈强度曲线与两坐标轴围成的区域。使用压力机时，应严格控制压力机所承受的压力和工作角度不得超越安全区。即使进行同一材料同一工艺的加工，如图2-2中所示，在1转角下则安全，在2下则不安全。 压力机的公称压力Pg是限定在一个特定的工作角度即公称压力角g（也称额定压力角）范围内，如果压力机的实际工作角度超过公称压力角g，则需根据压力机安全负荷图计算相应的压力机安全压力，以保证压力机实际承受的工件变形力落在安全区内。公称压力角一般小型压力机为g= 3 0，中、大型压力机为g= 20。为使用方便，常将公称压力角g换为公称压力行程Sg，并以它为标准参数。我国的开式压力机为Sg=316 mm，闭式压力机为Sg13mm。 四、过载保护装置 压力机工作过程中，可能由于材料、模具、设备、操作等问题出现超载；由于滑块和上模的自重导致下降速度过快，对零件产生撞击；或由于制动器失灵、连杆折断，导致滑块坠落而引发事故。为此，应在压力机上采用一些保护性技术措施。过载保护装置常见的有压塌式、液压式和电子检测式等。 压塌式过载保护装置是根据破坏式保护原理，在传动链中人为制造一个机械薄弱环节。当发生超载时，这个薄弱环节首先破坏，切断传动线路，使