机械课程设计.doc

机械安全工程

课

程

设

计

压力加工机械的安全技术设计

目 录

一、 压力加工及机械的基本知识
1） 压力加工的定义
2） 压力加工的分类
3） 压力加工的特点
4） 压力加工机械—压力机
二、 压力加工机械的安全目标
三、 压力加工机械的安全技术
1）应设的安全装置或安全标志；
2）工作原理（尽可能机构原理图或电气原理图表示）、工作过程；
3）安全目标（安全功能）。

1.1压力加工的定义
压力加工利用金属在外力作用下所产生的塑性变形，来获得具有一定形状、尺寸和力学性能的原材料、毛坯或零件的生产方法，称为金属压力加工，又称金属塑性加工
1.2 压力加工的分类
压力加工包括成形加工和分离加工。
成形加工——锻造、挤压、穿孔等；
分离加工——冲裁、剪切等。
1、轧制：金属坯料在两个回转轧辊的缝隙中受压变形以获得各种产品加工方法。靠摩擦力，坯料连续通过轧辊间隙而受压变形。
　　主要产品：型材、圆钢、方钢、角钢、铁轨等。
　　2、锻造：在锻压设备及工(模)具的作用下，使坯料或铸锭产生塑性变形，以获得一定几何尺寸、形状和质量的锻件的加工方法。
　　3、挤压：金属坯料在挤压模内受压被挤出模孔而变形加工方法。
　　4、拉拔：将金属坯料被拉过拉拔模的模孔而变形的加工方法。
　　5、冲压：金属板料在冲模之间受压产生分离或成形。
　　6、旋压：在坯料随模具旋转或旋压工具绕坯料旋转中，旋压工具与坯料相对进给，从而使坯料受压并产生连续、逐点的变形。
1.3压力加工的特点
1 优点：
　　（1）结构致密，组织改善，性能提高，强、硬、韧度俱高。
　　（2）少、无切削加工，材料利用率高。由于提高了金属的力学性能，在同样受力和工作条件下，可以缩小零件的截面尺寸，减轻重量，延长使用寿命。
　　（3）可以获得合理的流线分布（金属塑变是固体体积转移过程）。
　　（4）生产效率高。多数压力加工方法，特别是轧制、挤压，金属连续变形，且变形速度很高，所以生产率高。
　　2 缺点：
　　（1）一般工艺表面质量差（氧化）。
　　（2）不能成型形状复杂件（相对）。
　　（3）设备庞大、价格昂贵。
　　（4）劳动条件差（强度大、噪音大）。
1.4 压力加工机械—压力机
压力机是一种结构精巧的通用性压力机。具有用途广泛，生产效率高等特点，压力机可广泛应用于切断、冲孔、落料、弯曲、铆合和成形等工艺。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。机械压力机工作时由电动机通过三角皮带驱动大皮带轮（通常兼作飞轮），经过齿轮副和离合器带动曲柄滑块机构，使滑块和凸模直线下行。机械压力机在锻压工作完成后滑块程上行，离合器自动脱开，同时曲柄轴上的自动器接通，使滑块停止在上止点附近。
1.4.1 压力机的分类
1）螺旋压力机
　　螺旋压力机用螺杆、螺母作为传动机构，并靠螺旋传动将飞轮的正反向回转运动转变为滑块的上下往复运 机械压力机动的锻压机械。工作时，电动机使飞轮加速旋转以储蓄能量，同时通过螺杆、螺母推动滑块向下运动。当滑块接触工件时，飞轮被迫减速至完全停止，储存的旋转动能转变为冲击能，通过滑块打击工件，使之变形。打击结束后，电动机使飞轮反转，带动滑块上升，回到原始位置。螺旋压力机的规格用公称工作力来表示。
2）曲柄压力机
　　曲柄压力机是一种最常用的冷冲压设备，用作冷冲压模具的工作平台。其结构简单，使用方便。 按床身结构形式的不同，曲柄压力机可分为开式曲柄压力机或闭式曲柄压力机；按驱动连杆数的不同可分为单点压力机或多点压力机；按滑块数是一个还是两个可分为单动压力机或双动压力机。
3）摩擦压力机
　　摩擦压力机机是一种万能性较强的压力加工机器，应用较为广泛，在压力加工的各种行业中都能使用。在 压力机结构图机械制造工业中，摩擦压力机的应用更为广泛，可用来完成模锻、镦锻、弯曲、校正、精压等工作，有的无飞边锻造也用这种压力机来完成。由于压力机在使用上万能性较大，并且有结构、安装、操纵及辅助设备简单和价格低廉的优点，因此在机械制造、汽车、拖拉机和航空等工业中的冲压车间、锻造车间及模锻车间都广泛采用，也可进行冲裁和耐火材料的压制工作。
4）多工位压力机
　　多工位压力机是先进的压力机设备，是多台压机的集成，一般由线头单元、送料机构、压力机和线尾部分组成。最快节拍可达40次/分以上、可满足高速自动化生产。线头单元可分为拆垛单元、磁性皮带及清洗、涂油设备等；送料机构一般由送料双臂组成；压机一般分为多滑块和单滑块，根据不同需求进行选择，线尾部分一般由输送皮带构成
2 压力加工的安全目标
安全操作压力机
　　每日作业前，检查冲压机（离合器、制动器、安全装置），出现问题应立即进行修补，保证完好。
　　整理好工作空间，将一切不必要的物件清理干净，以防工作时震落到开关上，造成冲床突然启动发生事故。
　　依照安全操作规程进行作业。
　　整理好机器周围空间，地上杂物冲洗清理干净，以防工作时滑跌或绊倒。
　　停机检修或因其他原因停机时，应使用安全片或安全塞防止意外滑动事故，并在明显处挂牌警告。
　　绝对不能私自拆除安全装置或使其功能失效。
　　服装要整齐，使用指定的作业工具和劳保用品（安全帽、手套、工夹具等）。
　　两人以上共同作业时，需设置两个以上开关，同时启动时才能有效。
　　身体不适、疲惫时，禁止作业。
　　定期检修安全装置。
3.1 应设的安全装置或安全标志
防止冲压事故不能仅从操作者方面去考虑，还必须在压力机作业区采用安全防护装置，从而从根本上消除冲压事故。
安全问题的关键是解决在冲压过程中，无论是在压力机的正常工作状态，还是由于各种原因使压力机处在非正常工作状态，或者人员的误操作状态，主要是滑块处在下行状态，人体的任何部位就不得再危险区滞留。
这可通过设置防护屏障，将人与危险隔离开来；也可以通过安全装置，控制滑块的运动或限制人员的不安全行为。压力机的防护装置应具备以下安全功能：
第一，在滑块向下运动时，操作者身体的任何部位都不能进入危险区界限之内；
第二，在滑块向下运动时，当操作者的身体进入危险区界限之内一定范围时，滑块立即被制动或超越下死点；
第三，在滑块向下运动时，将操作者的身体排除于危险之外；
第四，当操作者身体部位停留在危险区界限之内时，滑块不能启动。
主要符合其中功能之一的装置，均可作为压力机的安全防护装置。
安全装置分安全保护装置和安全保护控制装置。
一、栅栏式安全装置
栅栏，即危险区的围栏。通过设置实体障碍，将危险区隔离，确保人体任何部位无法进入危险区。分固定式栅栏和移动式栅栏。
二、双手操作式安全装置
1. 双手按钮式；
2. 双手柄操纵式
三、推手式安全装置
四、拉手式安全装置
五、检测式安全装置
1. 人体感应式
2. 光线遮挡式
3.2 工作原理（尽可能机构原理图或电气原理图表示）、工作过程；
曲柄压力机：
一、曲柄压力机的组成
1. 机身——开式或闭式结构。
2. 动力传动系统——电动机、带传动、齿轮传动。
3. 工作机构——曲柄滑块机构。
4. 操纵系统——离合器、制动器、何操纵机构。
二、曲柄压力机的工作原理
在电动机不切断电源的情况下，滑块的动与停通过脚踏开关控制离合器和制动器动作。踏下开关，制动器松闸，离合器结合，将传动系统与曲柄滑块机构连通，动力输入，滑块运动；松开开关，离合器分离，将传动系统与曲柄滑块分离，同时运动惯性被制动器制动，使滑块及时停止

开式压力机
操纵系统包括离合器、制动器和操纵机构，是曲柄连杆机构的控制装置，用来结合和分离动力。
在输入动力时，制动器先松闸，离合器再结合；在切断动力时，离合器先分离，制动器再制动克服曲柄连杆机构的惯性，使运动迅速停止。离合器和制动器的工作异常，会导致滑块运动失去控制，引发冲压事故。操纵系统的安全是安全检察的重点。

3.3 安全目标（安全功能）
1）曲柄滑块机构安全
曲轴是压力机的主要受力构件，曲轴若破坏，不仅影响生产，而且可能引发事故。
曲轴的受力复杂，根据曲轴受力分析和实际测定验证，曲轴的危险界面在曲柄颈的中部C—C截面和支撑颈的根部B—B截面。曲柄受弯矩和扭矩的联合作用，扭矩是曲柄转角 的函数，弯矩与曲柄的转角 无关。曲柄颈截面受弯矩作用远大于扭矩，可忽略不计；支撑颈截面受扭矩作用远大于弯矩，可忽略其影响。曲轴必须同时满足曲柄颈和支撑颈的强度要求。压力机允许承受的冲击力是受曲轴强度，即曲柄颈的弯曲强度和支撑颈的扭转强度所限制。
. 2）过载保护装置
压力工作过程中可能发生过载，原因如材料厚度过厚，硬度过硬等。过载时有可能引起曲轴变形甚至断裂。为此，需要在压力机上采取一些保护性措施，常见的有压塌式、液压式和电子式过载保护装置。
压塌式过载保护是根据破坏式保护原理设计的，在曲柄滑块机构中，人为设置一薄弱环节——压塌快。当发生超载时，压塌快首先破坏，切断传动路线，从而保护主要部件免受破坏。压塌快一般装在滑块球铰与滑块之间

3）压力机多人双手按钮式安全装置
双手操作式安全保护控制装置的要求：
1、 安装在床身上、按钮盒上的按钮面不得凸出于边框：防止意外碰触。
2、 双手操作式的二个按钮外侧之间的距离必须大于250mm。
3、 当滑块向下运行过程中操作者必须同时按压按钮。如放开任一操作按钮，滑块廓立即停止运行。
4、 在单次形成工作规范时，滑块应自动停止在上死点。即使双手继续按压着操作按钮，滑块也不会作另一次运行，而必须先松开一下按钮，然后再以双手按压按钮。
5、 对于被中断的操作控制需要恢复以前，必须先全部松开按钮，然后再次双手按压才能继续滑块运行。
6、 多人操作的压力机上，对于每位操作者都应具有双手控制按钮，并且只有全部操作者协同操作时，滑块才能启动运行。

电流感应器
设备