1.工作环境
高速压力机对工作环境的要求包括温度、湿度、供电电压(可以定制)、供气压力等。高速压力机对温度尤其敏感,温度影响下死点动态精度的稳定性,通常要求在恒温车间内使用。快速压力机的工作环境要求与普通压力机基本一致。
压力机在使用过程中应保证照明,具备适当亮度,不能有大的疵点,不得耀眼,可选择自然采光、人工照明和反射照明。标准照明度为200勒,一般可选择150~300勒。此外,还应当进行色彩管理,注意考虑亮度、色调和色度。
2.技术参数
压力机使用要考虑三种能力:加压能力(公称力)、转矩能力和做功能力,还要考虑实际使用中的偏心载荷。加压能力是指压力机在冲压时安全达到公称力的能力,一般在设计时留有10%的余量。要求实际冲压力不得超过公称力。对于普通压力机,一般要求用在公称力的75%~80%,对高速压力机,则要求用在公称力的60%~70%,甚至小于60%。
转矩能力是指公称力行程内的转矩值,取决于离合器及传动系统的转矩容量。超出转矩能力,会造成离合器打滑、传动系统零件损坏。转矩能力还与滑块行程长度有关,对于同一台压力机,滑块行程增大,会使公称力位置下移,反之亦然。滑块在公称力行程之前所产生的冲压力均小于公称力,其大小与压力机的驱动形式和结构参数有关,各压力机制造商会提供相应图表,以便用户合理使用。
做功能力是指一次冲压时可以安全使用的能量大小,或一分钟可做多少次安全冲压的能力,与飞轮惯量、滑块行程次数有关。对于高速压力机,一般按照E=P×s×0.6(其中,E为能量,P为冲压力,s为材料厚度)计算一次冲压所需能量,各压力机制造商会提供随冲压次数变化的冲压能量图表,以便用户合理使用。
压力机在使用时,应尽量使载荷中心与滑块中心重合,如果不重合,需要参考压力机制造厂商提供的许用偏心载荷图。由于高速压力机多使用级进模,必定会产生偏心载荷,应当使左右两部分的载荷不超过公称力的一半。
此外,还应当注意压力机的装模高度、装模高度调整量以及与周边设备的参数匹配。
3.压力机安装
首先,按照压力机重量,选择合适的起吊设备,或参照说明书中相关条款要求,使压力机就位。随后,按照说明书要求,依次连接各部分(主机、气路、油路和电源等)。
当压力机不使用减振器时,需注意如下事项:
1)按提供的地基图制作地基,地基越结实振动越小。
2)将可调垫块置于压力机和地面之间,水平仪置于工作台面上,将压力机前后、左右调平,用水泥固定。
3)水泥固化后,紧定地基螺栓,再次检查工作台面水平度,水平度公差每1m误差为0.3mm。
使用减振器时需注意以下事项:
1)压力机的安置面要求为平滑水泥面,水平差5mm以内。
2)有减振器时可不用另作地基。
3)通过螺栓或防滑垫固定减振器。
4)将精密水平仪置于工作台上调整水平,其前后左右方向上每1m误差±0.05mm。
4.安全操作
企业应根据GB/T 8177—2012《冲压车间安全生产通则》和GB 13887—2008《冷冲压安全规程》,并结合企业具体情况,制定安全操作条列。在压力机说明书中,一般附带安全操作规程、安全手册等,需要严格执行。说明书中一般会对操作过程中可能的危险进行分类,图7-61为日本电产京利(Nidec-kyori)说明书中的危险分类,在操作过程中应当格外注意。
图7-61 危险程度分类
关于操作中的人身安全,需要注意以下事项。
1)企业对新招收的高速压力机操作工,必须进行3~6个月的岗前培训。
2)操作时佩(穿)戴符合国家标准、行业标准的劳动防护用品。
3)在高速压力机工作时,禁止肢体的任何部位进入滑块工作区域。
4)确认机床所有的运动部件均处于静止状态,方可进入滑块区域进行检修。
5)机床起动时,不能进行维修保养及清洁工作。
6)防护装置被拆除后,不允许起动机床。
7)必须采用双手操作功能,有时为对模方便,也为用户提供单手操作功能。
8)机床检修、模具安装调整以及停机故障时,必须在机床电动机起动开关处放置警示牌,警示牌的字体以及色彩必须醒目,必要时安排专人监护启动开关。(www.xing528.com)
9)建议操作工每班连续工作不超过8h。
关于操作中的压力机安全,需要注意以下事项。
1)安全性能需要符合GB 17120—2012《锻压机械—安全技术条件》和JB 3350—1993(2009)《机械压力机 安全技术要求标准》的要求。
2)使用不得超出压力机的公称力,不得超过装模高度调整量进行调整;使用中出现偏载时,不得超出说明书中规定的偏载值。
3)为保证高速压力机的运行精度,对于部分高速压力机需要保证环境温度、预热的时间和温度等。
4)起动前,应仔细检查工作台或模具区域内有无异物,确认无异物后,方可起动。
5)发现机床有故障时,严禁继续使用。
5.闷车处理
高速压力机一般要求使用负荷为公称力的60%~70%,很少发生闷车。在离合器尚未完全结合时就加上负荷,极易发生闷车。应尽量避免用寸动操作式使滑块下降到下死点前停下,然后重新起动。当出现闷车时,需要确认滑块位置是在下死点前还是下死点后。若在下死点之前,可将电动机反转;在下死点之后,可将离合器用的气压提高到0.7MPa以上,以寸动操作方式解除轻度闷车。为避免电机过负荷,可将电源切断,仅靠飞轮惯性转动解除闷车。
高速压力机装有闷车解除装置的,按不同的闷车解除装置,可采取如下方式。
1)撞击式闷车解除装置。该装置安装在飞轮与离合器之间,多用在1000kN以下的高速压力机上。利用飞轮惯性,通过安装在飞轮中的撞击销,撞击离合器中的凸起,将产生很大的冲击转矩,迫使曲轴转动,解除闷车。
2)斜楔式闷车解除装置。多设置在工作台、滑块和连杆等零部件下面,角度非常小,在承受冲压力时不会产生滑动。当出现闷车时,敲击斜楔即可解除闷车。
对于大型高速压力机,多配有油压式或空气油压式过载保护装置。出现闷车时,将油压释放即可解除闷车。
如果上述措施不能解除闷车,可采用干冰冷却收缩连杆部位。对于组合式框架床身,可将预紧拉杆加热,使其伸长后,再用上述方法解除闷车。
6.降低噪声
高速压力机工作中产生的噪声主要分为4类:压力机结构部件发出的噪声、附属装置如送料机发出的噪声、模具部分发出的噪声、模具噪声传到压力机中(或共振)后再从机身中发生的噪声。后两类为压力机噪声的主要部分,其噪声大小随生产速度、模具结构、冲压材料和压力机形式的不同而有所差异。特别大的噪声不仅对操作者听力造成不良影响,还对安全性造成影响。美国于1970年颁布OSHA(Occupational Safety&Healthy Act职业安全与健康法)安全法规,规定了作业人员承受的噪声基准,见表7-32。
表7-32 OSHA的噪声基准
高速压力机传动系统中大多不用齿轮,故传动系统噪声较小,主要为电动机、皮带、平衡气缸(在作业中多不使用)、润滑装置(液压泵及冷却机)、轴的扭曲振动和轴承摩擦发出的噪声。
由于冲压次数较高,送料装置产生的噪声显著增大,主要有齿轮的啮合噪声、材料与辊子的摩擦噪声和凸轮的运动噪声等。
高速压力机多应于多工位级进冲压,其中主要为冲裁工序,冲裁噪声显著大于普通的拉深、弯曲等工序产生的噪声。
可以将高速压力机放置在隔音室内,或者在高速压力机中设置隔音门。采用隔音室,大约可降噪10dB左右。同时可以在厂房的墙壁和顶棚安装吸音材料,降低厂房内的噪声。对于操作者,可用耳塞或耳罩降低听觉的敏感度,但长期使用,比较麻烦。
7.减小振动
高速压力机作业中的振动,由压力机运转时惯性力引起的定常振动,和冲压时以冲击力为主的振动,混合而成。振动不仅对压力机本身产生不良影响,如螺纹连接松动、零件损伤、模具异常磨损等,而且还通过地基传播,对其他设备产生不良影响,造成精密设备精度下降,同时会使作业人员不适,影响生产效率。另外,一分部振动能量,将通过各构件释放到空气中,成为冲压环境的主要噪声源。
压力机的振动主要包括如下四个方面。
1)回转运动及往复运动部件产生的不平衡惯性力引起的振动。
2)冲压过程中产生的振动。
3)离合器接通/断开使滑块加速/减速产生惯性力所引发的振动。
4)频繁寸动引起的振动。
由回转和往复运动部件产生的不平衡惯性力引起的振动,由压力机制造商来解决,措施为对飞轮进行动平衡校正;采取动平衡装置消除不平衡惯性力。动平衡装置会或多或少增加系统的惯量,不利于快速制动。冲压过程中产生的振动,主要指冲裁过程中,在材料冲断时,压力机中积蓄的弹性势能快速释放而引起的振动,也称为“过冲”,与压力机的刚度和综合间隙有关。由后两种原因引起的振动,主要依靠操作方法来解决。
对于高速压力机的减振,主要通过增加减振装置来实现,包括弹簧阻尼隔振器、气囊式阻尼隔振器和橡胶板。也有的通过加大高速压力机固定基础的重量,以减缓振动,但需要充分考虑地基的地质状况、共振频率以及压力机与地基的连接方式等。还有通过挖防振沟进行减振,但效果不显著,只能阻断振动向更远处传播。
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