第二章沖壓安全

第二章沖壓安全一、沖壓事故的分類

沖壓作業(yè)中發(fā)生的事故，在設(shè)備日趨復(fù)雜、生產(chǎn)規(guī)模日趨擴大的今天，可按下面三點來分類：①在凸模和凹模之間（作業(yè)點）發(fā)生的；②由壓力機的飛輪或送料裝置造成的；③在材料和設(shè)備的保管運輸時發(fā)生的。其中第①類事故是人們通常所說的沖壓事故，它所占的比率最大，第②、③類事故一般可通過良好的設(shè)備設(shè)計、維護和生產(chǎn)現(xiàn)場管理加以避免。所以下面的討論以研究第①類事故為主。

據(jù)國外有關(guān)資料介紹，在沖床上出現(xiàn)的人身事故比一般機械行業(yè)高三倍。在沖壓車間每年有20%的工人受傷，平均停工時間12天，其中傷手50%，傷眼20%，傷腳8%。這方面未見國內(nèi)的統(tǒng)計分析材料，本人認為，正是由于對沖壓事故發(fā)生規(guī)律缺乏明晰統(tǒng)一的認識，才導(dǎo)致了政策和措施上的混亂：例如，在八十年代初，由權(quán)威單位出版的《開式壓力機設(shè)計》中有這樣地說法：“對于16噸以下的壓力機（沖床），因為啟動以后滑塊很快到達下死點，手來不及進入模具，所以是安全的，……”這可能是造成八十年代研制“沖床安全裝置”均遭失敗的硬傷之一。在不少版本的《沖（剪）壓作業(yè)安全技術(shù)培訓(xùn)教材》中，都有這樣的規(guī)定：依據(jù)沖模的技術(shù)安全狀態(tài)，在上、下模板正面和后面應(yīng)涂以安全色以示區(qū)別。安全模具為綠色，一般模具為黃色，必須使用手動送料的模具為藍色，危險模具為紅色。而其所謂安全模具的定義則為：在正常工作時，手不必進入模腔的模具。這種臆想出來的規(guī)定，實際上也是一種誤導(dǎo)，會使操作者放松警惕，導(dǎo)致發(fā)生事故；現(xiàn)介紹一份日本多年前的相關(guān)資料，本人認為它所反映的規(guī)律，基本上也與我國現(xiàn)在的情況相符，簡介如下：沖壓事故的分布規(guī)律：

⑴按企業(yè)規(guī)模分析：半數(shù)以上的沖壓事故發(fā)生在不滿50人的小企業(yè)里，小批量的零星生產(chǎn)占70%；⑵按壓力機的類型分析：80%以上的事故由曲柄壓力機產(chǎn)生。7%為剪板機產(chǎn)生。⑶按壓力機的大小分析：70%左右的事故發(fā)生在50噸以下的小型壓力機上。18%發(fā)生在50～100噸的壓力機上。其余為100噸以上。⑷按受傷部位分析：右手47.4%，左手37%，面頸部6.9%，右腳3.8%，

左腳2.5%，頭部1.6%，前軀0.5%，后軀0.3%。⑸按事故發(fā)生時的直接原因分析（見表1）：取送制件時引起的占31.5%;發(fā)生在設(shè)備操作中改正或扶持材料的占25.6%:模具安裝調(diào)整中的占20.4%;

材料運輸中的占13.9%;安全裝置不完備的占4.0%;模具不好用的占2.0%;起動踏板故障引起的占0.6%;

其它占0.6%⑹按年度統(tǒng)計的事故總量來看：（某5年時間段）依次為：7445（死4），7551（死8），9047（死13），8828（死15），9176（死18）。（取自日本工業(yè)年鑒）⑺按操作方式分析：腳踏開關(guān)操作占69%，按鈕操作占29%；⑻按保護裝置的型式分析：雙手按鈕占42%，拉手式占26%，推手式占16%，光電式占14%，柵欄式占2%；⑼按送料型式分析：手工送料占91%，使用手持工具占6%，自動化送料3%.

(4)座位不穩(wěn)，高度不當。這會使作業(yè)人員操作時動作勉強，重心不穩(wěn)，從而易于疲勞或身體失衡發(fā)生意外。

此外，車間里的震動和噪聲、作業(yè)信號及其他工種的作業(yè)干擾等，對沖壓作業(yè)人員的安全操作都有明顯的影響，都具有引發(fā)沖壓事故的危險。8．作業(yè)行為的危險(1)不安全行為。具體表現(xiàn)為：操作準備不充分、操作方法不當、作業(yè)位置不安全、操作姿勢不正確、動作不協(xié)調(diào)、工具和防護用品使用不當?shù)取?2)不良的生理、心理狀態(tài)和性格特點。不良的生理狀態(tài)直接表現(xiàn)為生理缺陷，如視力、聽力不佳及其他功能失常等都會使作業(yè)者在工作中判斷失誤或動作失調(diào)。不良的心理狀態(tài)則表現(xiàn)為心理疲勞，情緒不穩(wěn)，作業(yè)者可能因此而產(chǎn)生一些下意識行為和動作失誤，也可能出現(xiàn)明知故犯、違章作業(yè)等非理智行為，還會使作業(yè)者表現(xiàn)出責(zé)任心不強、心理緊張、精力不集中。不良的性格特點，則無論是馬虎愚鈍還是急躁輕浮，其表現(xiàn)在作業(yè)行為上都有一定的危險性。二、沖壓操作易發(fā)生傷人事故的原因分析

沖床之所以多發(fā)生傷人事故，主要是由于沖床生產(chǎn)的特點是工序簡單、速度快，滑塊往返運動一次就能完成一個工序或一個零件，一個工作班一臺機床可以完成數(shù)千到數(shù)萬個工序或零件。由此引出以下問題：1、直到現(xiàn)在，絕大多數(shù)企業(yè)仍為手工進行送料、排樣落料、取件、清除廢料等工作。操作者要快速單調(diào)地重復(fù)“上料(或排樣定位)→啟動滑塊沖壓→卸件→清除廢料→上料(或排樣定位)→……”動作，這些動作的配合順序需要準確無誤，稍有不慎，就會造成設(shè)備或人身事故。根據(jù)人機工程學(xué)和行為科學(xué)、心理學(xué)所揭示的規(guī)律，人在長時間從事這種在極為嘈雜的環(huán)境中進行快速而又簡單重復(fù)的作業(yè)動作時，極易產(chǎn)生機體疲勞、神情恍惚、反應(yīng)遲緩現(xiàn)象，導(dǎo)致注意力不能集中，動作失調(diào)。萬一出錯，慘劇便在瞬間發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計資料顯示，在沖壓過程中發(fā)生的傷害事故，多數(shù)發(fā)生在長時間加班或周一及周末思想較分散的時候。另外，對于16噸以下的小型沖床來說，其運動速度遠遠大于人的反應(yīng)速度，是造成事故的又一個原因。即便在注意力高度集中的狀態(tài)下，要想將手作出移動幾厘米的動作，也需要0.3～0.4秒，而這段時間已超過滑塊從上死點到下死點的時間。也就是說，即便在頭腦清醒的情況下，若手在模內(nèi)時意識到誤啟動了滑塊，也來不及將手撤出危險區(qū)。也就是說，沖床，尤其是小型沖床的工作性質(zhì)，超出了人的生理極限。這種在沖壓過程中發(fā)生的傷害事故，約占沖壓傷害事故的55~60%。曾有人根據(jù)沖床的運行規(guī)律和人機工程學(xué)原理，計算得出，在正常管理的情況下，沖壓過程中發(fā)生人身事故的幾率，約為千萬分之2.73，也就是說，假如每小時沖壓500次，每天實際沖壓6小時，每年工作250天，大約三年左右發(fā)生一次人身事故。對比媒體上所報道的情況，現(xiàn)在多數(shù)廠家的事故率遠遠高于這個幾率，說明這些單位的安全管理較差，而且沖壓操作的負荷率較高；而前面提到的那個軍工企業(yè)在20年前的事故率，遠遠低于上面計算得出的數(shù)據(jù)，則是除了當時管理嚴格之外，其沖床的實際沖壓負荷率也遠遠低于我們上面所假定的數(shù)據(jù)。2、據(jù)統(tǒng)計，有20~25%的人身事故發(fā)生在模具的安裝、調(diào)整和機床檢修保養(yǎng)過程中，其中大多數(shù)發(fā)生在25~100噸的機床上，而且多為傷手斷臂的重傷事故，甚至有死亡事故發(fā)生。發(fā)生這些事故的原因大概有三個。一.是這些機床多為腳踏開關(guān)操作的剛性離合器雙飛輪結(jié)構(gòu)，又沒有大型沖床上設(shè)有的電動寸動機構(gòu)。調(diào)整滑塊時，人工盤動飛輪較16噸以下的沖床費力得多，操作者往往違反安全規(guī)定，采用點動電機的方式使滑塊下滑。由于雙飛輪傳動系統(tǒng)的慣性較大，（一旦全速轉(zhuǎn)動起來，斷電后，若是空轉(zhuǎn)，還要轉(zhuǎn)動數(shù)分鐘才能停止，若是啟動了滑塊，也能連沖數(shù)十個沖程。）所以在飛輪看起來轉(zhuǎn)得很慢時身體進入滑塊下的危險區(qū)，也會發(fā)生傷人事故。二.是在安裝模具過程中，所有現(xiàn)在已知的安全保護裝置均不起作用，但此時人體都必須進入滑塊的危險區(qū)才能順利作業(yè)，且操作者的注意力一般均集中在模具上，一旦在飛輪未停時誤碰觸腳踏，便會出事。三是從事這類工作的人員，大都是技術(shù)素質(zhì)較高，又不直接從事沖壓零件作業(yè)的模具調(diào)整工，機床維修工、質(zhì)量檢驗員、模具制造試模工等人員，他們的工作對象，不象沖壓工那樣專一，往往是本單位的一批沖床，所以對每臺機床的操作性能和要求，不可能象操作工那樣熟練，再加上這些工作不象沖壓零件那樣具有規(guī)律性，一旦配合不當，便會出事。3、事實證明，幾乎在所有由普通沖床組成的自動化生產(chǎn)線上，均有傷人事故發(fā)生。從前面按事故發(fā)生時的直接原因分布來看，自動線只解決了取送制件時引起的事故（占31.5%），而其它事故原因依然如故，并沒有任何改善。這有幾個主要原因，一是自動線上的人工調(diào)試工作量更多，此時的危險程度比單機更大；二是在自動沖壓過程中，若發(fā)生送料或排料故障，由于人腦的本能作用，監(jiān)管人員往往會認為可來得及去手工排除，而冒險伸手進入危險區(qū)；三是設(shè)置的自動送料、收料機構(gòu)也可能形成新的危險區(qū)（如滾筒式送料）。——由此可見，將解決沖壓安全問題寄希望于自動化生產(chǎn)也是十分片面的。4、大型機床一般均由多人共同操作，如果彼此配合不當，也容易發(fā)生事故。5、沖壓設(shè)備本身保養(yǎng)維護不良，如離合器失靈而發(fā)生不規(guī)律的連沖、滑塊的制動器摩擦力矩太小而自動下滑、電動操作開關(guān)發(fā)生常閉故障等，都會引起事故的發(fā)生。這類事故約占5%。6、不按工藝規(guī)定，隨便代用模具，如材料厚度超標準、送雙料、用沖裁角鋼的模具裁扁鋼等錯誤操作，會引起模具爆裂傷人，沖壓死亡事故很多由此產(chǎn)生。7、工作場地組織不良，通道不暢，重物安放不穩(wěn)等等，易發(fā)生磕碰、劃傷、砸傷事故。

三、預(yù)防沖床人身事故的途徑

從以上分析和圖所列統(tǒng)計數(shù)據(jù)可看出，沖床事故的預(yù)防應(yīng)從以下方面著手●良好的企業(yè)管理能大量地減少事故●小型沖床是安全化改造的重點

●除手、面部、頸部外，腳部的防護也是必要的?！裼散煽芍捎谑韬龃笠夂筒患毿亩a(chǎn)生的事故占92%以上，真正由于設(shè)備失靈故障引起的不到5%。所以如何使操作者保持愉快的心情、充沛的精力，專心致志地生產(chǎn)，應(yīng)是安全管理者的首要任務(wù)。●在管理狀況基本良好的情況下，事故率仍基本維持在一定水平上(波動僅為10%)。這說明，僅依靠教育和訓(xùn)練操作者以促使其精力集中，并不能完全消除事故。這是因為，從事這種用危險程度很高的機械，長時間內(nèi)連續(xù)重復(fù)簡單動作的加工，人的注意力是有一定極限的。所以生產(chǎn)管理人員應(yīng)妥善安置調(diào)配生產(chǎn)任務(wù)，盡量避免沖壓工加班加點、上大夜班生產(chǎn)，而且每工作1.5～2小時，應(yīng)停機休息10～20分鐘，更不要讓身體有病或情緒不好的員工上機堅持工作。●現(xiàn)有的安全防護裝置，對于小型沖床是沒有作用的，就是在自動線上也不能杜絕人身事故，還必須用更加安全的設(shè)備來預(yù)防。這也印證了我們在第一章第三節(jié)中對各種安全裝置的分析，表明在技術(shù)上有必要研制新型的小型安全沖床，徹底解決這類用安全裝置不能解決的問題。●

絕大部分事故是由于用手直接取、送料發(fā)生的，所以在真正安全的沖床出現(xiàn)之前，最有效的預(yù)防辦法，應(yīng)該是堅持在任何情況下，都不要用手直接進入?？趦?nèi)送取材料和零件。尤其是在小型沖床上，必須堅持使用取送料的手用安全工具。四、安全防護裝置及工具

一、模具的安全防護裝置

1、設(shè)置模具防護罩（板）在模具周圍設(shè)置防護罩（板）是為了防止將手伸入模內(nèi)，是實行安全區(qū)操作的一種措施?？捎糜诎逍闻髁锨也恍鑿纳舷履Ｖg取件清廢的沖壓工序。模具防護罩或防護板的形式很多，有固定式、折疊式、彈簧式等。①固定式防護柵欄：它固定在凹模上，由鋼絲網(wǎng)或圓鋼管或開縫的金屬板制成，從正面和兩側(cè)面將模具的危險區(qū)封閉起來。柵欄的縫必須豎直開設(shè)，在柵欄的兩側(cè)或前側(cè)開有供進出料用的間隙。防護裝置：裝有連鎖裝置的屏蔽門，雙手按鈕開關(guān)：原理：屏蔽門必需在關(guān)閉狀態(tài)下，雙手開關(guān)才能啟動，防止雙手接觸到危險點。

防護裝置名稱：紅外光柵與雙手按鈕防護

防護部位：正面合模區(qū)域

防護作用：防止人的手指被壓傷，一旦人手進入紅外光柵對射區(qū)域，立即急停②折疊式防護罩：這種防護罩裝在凸模上，在滑塊處于上死點時，環(huán)形迭片與下模之間僅留出可供坯料進出的間隙，滑塊下行時，防護罩輕輕壓在坯料上面，并使塔形環(huán)片依次折疊起來。③塔形彈簧防護罩：塔形彈簧作為防護柵欄，固定在下模上，在上死點時，在自由狀態(tài)下相鄰彈簧兩圈的間隙小于8毫米，手指進不去，滑塊下行時，彈簧被壓縮。2、模具上設(shè)置進出料機構(gòu)①溜槽滑動送料裝置：這是使用傾斜的溜槽，靠加工件的自重，使工件沿導(dǎo)向板滑進模具內(nèi)。這種裝置的缺點是定料不太可靠。②推動式料倉送進裝置：這是把溜槽裝成水平形式，利用手工工具、機械或氣動等力量，把工件一個個順序強行地推進模具里。這種裝置簡單有效，應(yīng)用廣泛。設(shè)計模具時，可把溜槽作為下模或下模的一部分而延伸出來。③抽出模具手工送料裝置：它是將下模沿溜槽滑道抽出來，把加工件放進模具定位后。再把下模推進去。模具的前后移動，可用人力、機械力或氣動力，適用于小件加工。二、沖壓設(shè)備的防護裝置

沖壓設(shè)備類型較多，沖壓設(shè)備的防護裝置也形式多樣。按其結(jié)構(gòu)?？煞譃闄C械式、按鈕式、光電式、感應(yīng)式。1、機械式防護裝置機械式防護裝置主要有推手式、擺桿式、拉手式等。一般而言，機械式防護裝置結(jié)構(gòu)簡單，制造方便、價格低，但對操作人員的操作有不同程度的影響。主要適用于單人操作的速度較慢的中型沖床上。①推手式保護裝置：它是一種與滑塊連動的機械式保護裝置。當滑塊向下運動時，固定在曲軸上的擋板由里向外運動。擋住下?？诘奈ｋU區(qū)，若此時手還在危險區(qū)內(nèi)，則手被推出。缺點是易擊痛手。②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。沖床工作時，滑塊下行，帶動套在操作者手臂上的軟繩將手拉出危險區(qū)。2、控制式安全裝置控制式安全裝置是用電氣聯(lián)鎖的方式，控制滑塊的啟動，所以其應(yīng)用的前提條件是用電氣操作的沖床（機械踏桿操作的無效）。根據(jù)二十年來的實踐教訓(xùn)，這類裝置只在較大的摩擦離合器沖床上時有些安全作用，在沒有寸動停車機構(gòu)的剛性離合器沖床上，反而更不安全。曾經(jīng)出現(xiàn)過的控制式安全裝置有雙手按鈕式、光電式、感應(yīng)式、磁控式、電容式等?，F(xiàn)在還在使用的僅見前兩種。①雙手按鈕式保護裝置：這是一種只有操作者的雙手同時按下兩個按鈕時，滑塊才運動，當滑塊達到下死點前，若中途放開任意一個開關(guān)，滑塊就會停止運動的保護裝置。這種裝置結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠、在較大噸位的沖床上，由于沖床本身的行程頻率低，對生產(chǎn)率的影響不太明顯，效果尚可令人滿意。但在頻率較高的小噸位沖床上，往往因操作太麻煩而被棄之不用。②光電式安全裝置：其原理是用投光器和受光器形成一束或多束光柵，將操作者與危險區(qū)隔離開來，若操作者身體的一部分進入危險區(qū)時，光線被遮斷，發(fā)出電信號，此電信號經(jīng)放大后與滑塊控制線路相聯(lián)鎖，使滑塊停止運行。光電安全裝置現(xiàn)在一般都是采用調(diào)制式紅外發(fā)光二極管作光源，在大型沖床上則采用紅外激光二極管。其電路具有復(fù)雜可靠的自檢自保功能。光電保護裝置的優(yōu)點是操作人員無障礙感，無約束感，使用壽命長。但目前其價格比較高昂。三、手用安全工具

根據(jù)前面的介紹，目前的各種安全裝置均有其局限性，尤其是在面廣量大的小型剛性離合器沖床上，可用的安全裝置還是空白。所以為了避免用手直接伸入上下?？谥g裝拆制件和清理廢料，必須使用手用安全工具。

采用手用防護工具，可以代替人手完成送料、卸料及取件的功能，不使操作者的手伸入模具的危險區(qū)。

設(shè)計和選用手用工具時必須注意的是，手用工具的工作部位，必須與一定形狀的坯料相符，并能迅速地鉗（或吸）住坯件，能順利地、準確地把坯件放入下模中；手用工具應(yīng)盡可能采用軟性、彈性材料制做，以防造成沖床的設(shè)備事故；手持柄部應(yīng)適合于操作者握持，并有防止手柄向前握或向前滑移的措施。手用工具基本上有夾子、鑷子、鉗子、安全鉤、磁力吸盤、真空吸盤等。圖示出了一些常見的手用安全工具。防護裝置名稱：光電保護防護部位：上肢

防護作用：防止操作人員身體在生產(chǎn)過程中任何部位進入設(shè)備行程之間

護裝置名稱：防護擋板防護部位：身體防護作用：防止運作中人員衣服被鉸傷或手指誤入五、預(yù)防沖壓人身事故的途徑從以上分析和所列統(tǒng)計數(shù)據(jù)可看出，沖壓事故的預(yù)防應(yīng)從以下方面著手：●由⑴可知，良好的企業(yè)管理和標準化作業(yè)能大量地減少事故的發(fā)生。●由⑵可知，小型沖床和高速沖床是安全化改造的重點?！裼散强芍?，除手、面部、頸部外，腳部的防護也是必要的?！裼散瓤芍?，由于疏忽大意和不細心而產(chǎn)生的事故占92%以上，真正由于設(shè)備失靈故障引起的不到5%。所以操作者應(yīng)保持愉快的心情、充沛的精力，專心致志地生產(chǎn)?！裼桑?）、（6）可知，現(xiàn)有的安全防護裝置，不能杜絕人身事故，除了根據(jù)企業(yè)的不同情況選用適用的安全裝置外，還必須用更加安全的設(shè)備或方法來預(yù)防。●

由⑺可知，絕大部分事故是由于用手直接取、送料發(fā)生的，所以在真正安全的沖床出現(xiàn)之前，最有效的預(yù)防辦法，應(yīng)該是堅持在任何情況下，都不要用手直接進入?？趦?nèi)送取材料和零件，必須堅持使用取送料的手用安全工具?！裼散倏芍幢阍诠芾頎顩r基本良好的情況下，事故率仍基本維持在一定水平上(波動僅為10%)。這說明，僅依靠教育和訓(xùn)練操作者以促使其精力集中，并不能完全消除事故。這是因為，從事這種用危險程度很高的機械，長時間內(nèi)連續(xù)重復(fù)簡單動作的加工，人的注意力是有一定極限的。所以生產(chǎn)管理人員應(yīng)妥善安置調(diào)配生產(chǎn)任務(wù)，盡量避免沖壓工加班加點、上大夜班生產(chǎn)，而且每工作1.5～2小時，應(yīng)停機休息10～20分鐘，更不要讓身體有病或情緒不好的員工上機堅持工作?！裼散凇ⅱ?、④可知，除了嚴格按安全操作流程操作和安全意識外，還應(yīng)做到在調(diào)試時能一人操作時必須由一人操作；急停開關(guān)按下后必須將沖床方式打到斷開位置?！裼散荨ⅱ蘅芍?，必須嚴格按照各項作業(yè)標準書作業(yè)，不得隨意更改參數(shù)?！裼散呖芍?，必須及時對沖床臺面及其周圍進行清理，保證操作