沖壓生產(chǎn)中的安全與噪聲防治是沖壓行業(yè)迄今仍令人棘手的兩大難題，也是業(yè)界職業(yè)安全衛(wèi)生中的兩個主要題目。一般通稱為沖壓安全技術(shù)。其主要任務(wù)是在沖壓生產(chǎn)過程中，根據(jù)沖壓生產(chǎn)的特點和生產(chǎn)全過程各個環(huán)節(jié)的需要，緊密結(jié)合現(xiàn)有生產(chǎn)條件，采取各種實用而得當(dāng)?shù)姆椒ㄅc技術(shù)措施，杜絕沖壓工及相關(guān)人員的人身傷害，根除設(shè)備與模具事故，消減沖壓過程中的噪聲，保障工人的人身安全和健康。

一、沖壓安全生產(chǎn)的回顧

　　近年來，隨著各類機(jī)電與家電產(chǎn)品制造業(yè)的迅猛發(fā)展，特別是鄉(xiāng)鎮(zhèn)與民營企業(yè)的大量出現(xiàn)并迅速壯大，板料沖壓工藝作為金屬加工與制造業(yè)的主導(dǎo)工藝之一，也得到空前廣泛的普及與擴(kuò)展。在開關(guān)電器、儀器儀表、五金家電，以及汽車、摩托車、農(nóng)機(jī)、電信和玩具等沖壓工作量大的企業(yè)，其產(chǎn)品40%～70%以上的零件是沖壓件。產(chǎn)品品種及產(chǎn)量隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和市場的拓寬不斷增多，沖壓工作量也不斷增加，而安全生產(chǎn)往往被忽視，沖壓事故、特別是壓斷手指的人身傷害事故時有發(fā)生。

　　央視記者曾對以生產(chǎn)開關(guān)電器名揚(yáng)天下的某省一縣級市進(jìn)行過調(diào)查，并以《劣質(zhì)沖床狂切5000打工之手》為題，披露該市的兩個鎮(zhèn)每年竟有5000例斷手、斷指者要到醫(yī)院實施再植手術(shù)。而該市的醫(yī)院也因平均每天多達(dá)14例斷手、斷指再植術(shù)而獲取了豐富的經(jīng)驗，其精湛的醫(yī)術(shù)在國內(nèi)已廣為人知。當(dāng)?shù)厣a(chǎn)開關(guān)電器的工廠，絕大部分為民營企業(yè)，吸引全國各地的打工者前去打工，多數(shù)人未經(jīng)培訓(xùn)或培訓(xùn)時間很短就上崗工作。私企老板為了以最小投入獲取最大回報，低價購進(jìn)老式或二手甚至是國企報廢的壓力機(jī)；使用無導(dǎo)向、無安全防護(hù)的簡單敞開式?jīng)_模，完全靠手工送料進(jìn)行沖壓生產(chǎn)。多數(shù)打工者為農(nóng)民工，技術(shù)素質(zhì)差，對沖床和沖模的結(jié)構(gòu)及工作特點缺乏深入了解，甚至一無所知，因此事故多發(fā)絕非偶然。筆者曾在國內(nèi)最大的儀表廠工作多年，不止一次親眼目睹沖壓車間發(fā)生的斷手、斷指事故和時有發(fā)生的進(jìn)口模具和進(jìn)口壓力機(jī)損壞，甚至還發(fā)生過模具緊固螺釘脫落、模具錯位造成進(jìn)口630kN壓力機(jī)床身斷裂的特大設(shè)備事故。

　　沖壓噪聲對沖壓工人身心的傷害表現(xiàn)為潛在而逐步加重的聽覺損傷。按相關(guān)規(guī)范及工業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)要求，筆者多次在現(xiàn)場實測，除噸位小于6.3t即公稱壓力63kN以下的機(jī)械壓力機(jī)外，絕大多數(shù)壓力機(jī)在工作時的沖壓噪聲都超過國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定工業(yè)噪聲的允許值85dB（分貝）。儀表工業(yè)沖壓車間多用公稱壓力100～1600kN即10～160t機(jī)械壓力機(jī)，實測其工作地噪聲達(dá)94～96 dB（分貝），兩人對面講話難以聽清。由于沖壓噪聲是機(jī)械性噪聲、空氣動力性噪聲、電磁性噪聲混響疊加造成的綜合噪聲污染。沖壓工及沖壓設(shè)備運(yùn)作中，以金屬板的交變承載、破裂變形及剛性沖擊和機(jī)械摩擦產(chǎn)生的機(jī)械噪聲為主，并伴有沖壓過程中廣泛使用的壓縮空氣不斷產(chǎn)生的流動性噪聲、電機(jī)及電控系統(tǒng)負(fù)載出現(xiàn)的電磁性噪聲等，都在沖壓生產(chǎn)中同時產(chǎn)生。因此，沖壓噪聲的治理，應(yīng)從消減和控制聲源開始，從改變工藝、改進(jìn)設(shè)備結(jié)構(gòu)、建造聲控工作地入手，涉及面寬、難度大、周期長、投資多、見效慢。迄今，已成功治理沖壓噪聲并達(dá)標(biāo)的企業(yè)很少。多數(shù)工廠都采用給沖壓工發(fā)放防聲耳塞、耳罩、防聲頭盔進(jìn)行防護(hù)。在線沖壓工多數(shù)不愿意佩戴各種防聲用具，除不習(xí)慣外，長時間佩戴會感到不舒服，甚至引起身體不適。采用工間休息、輪換工位等方法，縮短工人在噪聲場連續(xù)工作時間，是長期以來不少工廠采用的有效防護(hù)方法之一。

　　長時間在超標(biāo)噪聲場工作，會造成聽覺損傷甚至耳聾。根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)ISO建議的工業(yè)噪聲允許標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，每周工作5天，每天工作8h，噪聲（連續(xù)穩(wěn)定）強(qiáng)度不超過85～90dB。當(dāng)在噪聲場工作不足8h，工作時間減少一半，容許噪聲級提高3 dB。因此，堅持工間休息和輪換工位是實現(xiàn)噪聲防護(hù)的好方法。

　　一些大型企業(yè)和產(chǎn)品品種單一、生產(chǎn)規(guī)模達(dá)到并超過經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)規(guī)模的工廠，沖壓車間（分廠）有著嚴(yán)格的生產(chǎn)管理規(guī)章制度，工人技術(shù)素質(zhì)高，能嚴(yán)格遵守安全生產(chǎn)章程和工藝規(guī)程操作，使用技術(shù)性能好的新型沖壓設(shè)備多，采用多工位連續(xù)模和自動與半自動沖模的數(shù)量多、沖壓過程的機(jī)械化程度高，安全生產(chǎn)形勢一般都較好。這些企業(yè)沖壓件品種相對穩(wěn)定，產(chǎn)量又大，每臺壓力機(jī)生產(chǎn)的沖件品種甚至操作工都很少多變，便于采用各種安全裝置，工人操作都很熟練，極少出現(xiàn)誤操作、滯后操作，安全事故要少的多。

二、沖壓安全生產(chǎn)的隱患及消除措施

　　沖壓生產(chǎn)過程中發(fā)生的人身傷害多為壓斷手指事故。沖模裝到壓力機(jī)上按額定速率沖壓。當(dāng)壓力機(jī)下行沖壓時，如果操作者沒有及時將手、臂、頭撤出模具（工作）危險區(qū)以外，在上下模合模時必然發(fā)生壓傷、壓斷事故。而操作者手、臂、頭伸入模具危險區(qū)，是在不停機(jī)沖壓過程中，調(diào)校沖模、送料、卸件、卸下搭邊沿邊廢料、安放坯件至合適模位、清理模上污物殘渣、從模上取下出模零件，以及給模具潤滑等這些操作均存在著安全隱患。

　　沖壓安全生產(chǎn)的根本出路，在于沖壓過程的機(jī)械化與自動化。上述安全隱患通過實現(xiàn)自動或半自動沖壓皆可消除；在沖模結(jié)構(gòu)上設(shè)置防護(hù)裝置、在普通壓力機(jī)上裝設(shè)防護(hù)機(jī)構(gòu)也可消除安全隱患。推薦采用如下技術(shù)措施進(jìn)行安全防護(hù)。

　?。?）用多工位連續(xù)沖壓工藝技術(shù)取代傳統(tǒng)的分序多模沖壓工藝，用多工位連續(xù)模取代單工序沖模，為沖壓過程機(jī)械化與自動化創(chuàng)造條件。用一套多工位連續(xù)模省去多套單工序沖模。多工位連續(xù)模送料操作在模具危險區(qū)以外，無中間半成品坯料手工送料入模及安放到位的操作，無安全風(fēng)險。

　?。?）設(shè)計、制造和使用安全型沖模。所謂安全型沖模就是在沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計中考慮使操作者身體任何部位不能進(jìn)入模具危險區(qū)。如果操作者手指有意無意進(jìn)入模具危險區(qū)也不會壓手。較常用的是在模具危險區(qū)外裝設(shè)防護(hù)柵（罩）及安裝限位柱（套）。此外，在模具運(yùn)作過程中，上下模座的導(dǎo)柱與導(dǎo)套不脫開，凸模不脫離導(dǎo)板（卸料板）。固定卸料導(dǎo)板式?jīng)_模俗稱導(dǎo)板模和導(dǎo)柱模架彈壓導(dǎo)板式?jīng)_模都具有很好的操作安全性，屬于安全型沖模。

　?。?）根據(jù)沖壓工藝的需要選用技術(shù)性能合適的壓力機(jī)。不同沖壓工藝作業(yè)對壓力機(jī)的技術(shù)性能要求有別。而普通機(jī)械壓力機(jī)按機(jī)架結(jié)構(gòu)形式，有C形開式和O型閉式兩種。國產(chǎn)中小型機(jī)械壓力機(jī)，公稱壓力在40～4000kN，都是C型開式機(jī)架，包括：J11、J12、J21、J23系列及其改型設(shè)計的J11開式單柱固定臺偏心壓力機(jī)、J12開式單柱活動臺偏心壓力機(jī)、J21開式雙柱固定臺壓力機(jī)、J23開式雙柱可傾壓力機(jī)。O型機(jī)架壓力機(jī)為大中型噸位閉式單點、雙點、四點壓力機(jī)，公稱噸位為1600～30 000kN。用量最大、國內(nèi)保有量最多的是中小型開式壓力機(jī)，而閉式大中型壓力機(jī)主要用在汽車覆蓋件沖制，以及大型農(nóng)機(jī)、船舶、車輛的大型沖壓件生產(chǎn)。

　　在中小型C型機(jī)架開式壓力機(jī)中，J11、J12系列偏心壓力機(jī)，滑塊行程可調(diào)，可根據(jù)沖壓作業(yè)對滑塊工作行程的需要進(jìn)行選擇。如板料沖裁需要工作行程很小，而拉深則需要行程較大。小的工作行程使凸模至凹模的距離很小，操作很安全。而J21、J23系列是曲軸壓力機(jī)，滑塊行程大而不可調(diào)。操作者要格外小心。但偏心壓力機(jī)主軸縱置，軸端集中承載，剛性差、僅適于薄板、小尺寸沖件沖制。曲軸壓力機(jī)都是雙柱，主軸橫置，柱間主軸均布承載，剛性優(yōu)于偏心壓力機(jī)。因此，J21、J23系列壓力機(jī)適應(yīng)范圍更廣一些。

　　C型機(jī)架開式壓力機(jī)承載彈性變形大且不均勻，工作臺前張口大而工作臺后側(cè)小，據(jù)實測平均承載彈性變形量為閉式壓力機(jī)的10倍，約0.01mm/10kN。因此，C型機(jī)架的開式壓力機(jī)不適合用于體積沖壓、擠壓等沖壓作業(yè)。

　　所有國產(chǎn)普通壓力機(jī)都不裝配任何人身安全防護(hù)裝置。但各種專用壓力機(jī)有所不同，如用于精密沖裁的各類專用精沖壓力機(jī)大多為NC或CNC全自動液壓精沖機(jī)，設(shè)有自動送料、自動校直、自動測厚及潤滑系統(tǒng)。精沖模裝在封閉的空間中運(yùn)作，沖壓噪聲低于85dB。自動監(jiān)控與防護(hù)系統(tǒng)會對精沖全過程進(jìn)行監(jiān)控，偶遇故障會自動停車并報警。這種設(shè)備也可以進(jìn)行普通沖壓生產(chǎn)，是安全、理想的沖壓設(shè)備。但對材料及配套技術(shù)要求高，造價高昂。

　?。?）在壓力機(jī)上裝設(shè)安全保護(hù)裝置，當(dāng)操作者一旦進(jìn)入危險區(qū)時，能直接對操作者進(jìn)行人身安全保護(hù)。從20世紀(jì)60年代以來，國內(nèi)各地都曾開發(fā)使用過各種機(jī)械的、電控的、感應(yīng)的、紅外（光線）式及氣幕式等門類繁多的壓力機(jī)安全保護(hù)裝置。

　　機(jī)械式安全保護(hù)裝置主要有柵欄式、杠桿推手式、繩索拉手式等。柵欄式就是在滑塊外裝一個活動的或折疊式柵欄罩，適于無模架的單工序敞開模。當(dāng)上模從柵欄罩沖出工作前，先由柵欄罩將下模罩上，使手無法進(jìn)入模具工作區(qū)。推手與拉手式用裝在壓力機(jī)適當(dāng)位置的一套杠桿或拴在操作者手腕上的繩索，在滑塊下行沖壓時，強(qiáng)制將操作者手臂推拉出模具危險區(qū)（壓力機(jī)工作臺外）。這類安全保護(hù)裝置由于操作不便、影響操作視線，以及強(qiáng)推硬拉手臂使操作者難以適應(yīng)等原因，特別是要在設(shè)備上裝設(shè)輔助機(jī)構(gòu)，一般工廠不允許，也不具備條件，至今已很少有廠家采用了。

　　電控安全保護(hù)裝置主要有多觸點開關(guān)、雙手開關(guān)、腳踏開關(guān)罩、推板聯(lián)動開關(guān)、光電保護(hù)裝置及電感控制開關(guān)等。當(dāng)多人操作時，采用多觸點開關(guān)，只有所有操作人員都按過開關(guān)，壓力機(jī)才會啟動；利用雙手開關(guān)，使操作雙手離開模具工作區(qū)；腳踏開關(guān)加罩可防止意外按動開關(guān)；推板聯(lián)動開關(guān)是在工作臺前設(shè)一推板，操作者手進(jìn)入工作區(qū)必須推倒推板，雙手離開危險區(qū)，推板自動立起接通開關(guān)，才可啟動壓力機(jī)。以上除推板聯(lián)動開關(guān)外，其余電控方式都較適用，至今仍為大多數(shù)廠家廣泛采納，有的已為壓力機(jī)制造廠采用，如雙手開關(guān)等。

　　值得一提的是光線式保護(hù)裝置，即通常所說的光電保護(hù)裝置。一般裝在壓力機(jī)工作臺兩邊：一邊裝投光器，一邊裝接收器。在工作臺危險區(qū)構(gòu)成一個光線層、當(dāng)手進(jìn)入危險區(qū)光線被擋后壓力機(jī)停車。這種裝置使用效果尚可。只是要占用工作臺左右兩個操作面，給操作帶來不便，制造與維護(hù)費用更高，至今使用也很少了。

　　與光線式保護(hù)裝置原理類似的氣幕式保護(hù)裝置，是在壓力機(jī)工作臺前邊上下裝設(shè)兩根排孔對應(yīng)，通壓縮空氣由下向上噴射形成密集不斷的氣幕，上邊管內(nèi)裝的接收器，當(dāng)氣幕斷開時靠自重落下而切斷開關(guān)，使壓力機(jī)停車。這種裝置適用于有氣源的大臺面、大噸位壓力機(jī)，造價及運(yùn)行消耗都很大。

三、沖壓安全生產(chǎn)面臨的挑戰(zhàn)和前景

　　以人為本，可持續(xù)發(fā)展，貫徹科學(xué)發(fā)展觀的理念，在沖壓行業(yè)的體現(xiàn)應(yīng)落實在安全生產(chǎn)、消減沖壓噪聲污染兩個方面。影響沖壓安全生產(chǎn)和沖壓噪聲治理的因素是多方面的，決定因素是從事沖壓的工作人員，包括現(xiàn)場沖壓工藝員、沖壓工、調(diào)整工、沖模設(shè)計人員，以及車間管理人員的技術(shù)素質(zhì)。現(xiàn)場的生產(chǎn)條件是一個重要因素，如沖壓設(shè)備的基本技術(shù)性能和技術(shù)狀態(tài)、沖壓工藝設(shè)計的合理性與先進(jìn)性、沖壓材料的類型及質(zhì)量、沖模結(jié)構(gòu)和技術(shù)功能的優(yōu)劣及制造質(zhì)量等。其中，沖壓設(shè)備的性能與技術(shù)狀態(tài)、沖模結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣、操作工的技術(shù)水平三點尤為重要。上述各點涉及到方方面面，因此確保沖壓生產(chǎn)安全和防止沖壓噪聲污染雖表現(xiàn)在沖壓生產(chǎn)中和沖壓工操作上，而又與設(shè)備、模具、材料及管理等方面密切相關(guān)，需要各方面齊心協(xié)力才有保障。

　?。?）國產(chǎn)中小型機(jī)械壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)缺陷及安全隱患是沖壓安全生產(chǎn)面臨的重大挑戰(zhàn)之一。國產(chǎn)中小型開式壓力機(jī)，大多采用轉(zhuǎn)鍵或撥銷式剛性離合器，其滑塊只能停留在上下死點，行程中間任何一點均不能停止。一旦壓力機(jī)離合器接通，滑塊就要完成一個行程。如壓力機(jī)啟動并接通離合器，滑塊在下行過程中，發(fā)現(xiàn)問題需緊急停車，只能待滑塊沖壓后，通過下死點，回程到上死點才能停車。多數(shù)事故就發(fā)生在需要滑塊在下行沖壓前的任意位置停車而不能停車的一瞬間。任何安全保護(hù)裝置裝在這類壓力機(jī)上都不能實現(xiàn)沖壓的工作行程中保護(hù)。而國產(chǎn)O型機(jī)架的閉式壓力機(jī)，都采用電－氣動摩擦式或更先進(jìn)的柔性離合器，可使壓力機(jī)滑塊在任意位置隨時停車。如果已接通離合器，滑塊開始下行沖壓，有意外情況需要緊急停車，由保護(hù)裝置或電控開關(guān)發(fā)出指令，滑塊便可通過寸動行程、點擊行程在任意要求位置停車，消除在開式壓力機(jī)上不可避免的瞬間事故。

　　將中小型C形機(jī)架開式壓力機(jī)改用柔性離合器—制動器，并增加其滑塊行程調(diào)節(jié)裝置，會使壓力機(jī)結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜，造價會提升50%左右，但在使用上既方便又安全，可以裝設(shè)各種安全保護(hù)裝置，實現(xiàn)沖壓全過程安全保護(hù)，會減少很多壓手?jǐn)嘀甘鹿?，是造福?a href="/page/article/search.asp?query=沖壓" target="_blank" title="沖壓">沖壓工的一大善舉。

　?。?）螺釘?shù)臄嗔炎冃?、松動、脫落，是沖模裝配、安裝、試模及沖模長時間沖壓過程中的一大安全隱患。沖模裝配，即在沖床上安裝，都是采用緊螺紋聯(lián)接結(jié)構(gòu)，緊螺紋聯(lián)接是利用螺釘（螺栓）適度擰緊后，靠螺帽與聯(lián)接件之間產(chǎn)生的摩擦力來實施夾緊。適度擰緊，使螺釘產(chǎn)生一定的預(yù)緊力，才可能保證緊螺紋連接所需的摩擦力。螺釘擰的不到位，預(yù)緊力不夠，摩擦力就小。長時間沖擊震動便會松脫；螺紋擰得過緊，螺釘會變形伸長，甚至斷裂。在緊螺紋聯(lián)接組件中，一定規(guī)格的螺紋，需要有額定的扭矩適度擰緊，才能保證合適到位的緊螺紋聯(lián)接。M10以下螺釘在沖模修理和裝配中，擰斷的事屢見不鮮；M12以上螺釘在使用中的沖模松落的事則時有發(fā)生。因為螺釘松脫而發(fā)生模具事故、設(shè)備事故并不鮮見?？善駷橹梗簧俟S甚至一些大企業(yè)的沖壓車間和模具制造廠，仍然使用死扳手、活扳手、套筒扳手甚至鉗子、螺絲刀等在裝配、修理和安裝沖模中，完全憑手感與經(jīng)驗擰緊螺釘。在將沖模安裝緊固在壓力機(jī)工作臺上，為了加大扭力，有些人在死板手柄上套上長管擰死螺帽、螺釘；由于體力、性別、擰緊螺釘?shù)姆绞讲煌?，使用不同的扳手所能施加的擰緊扭矩差別很大，不可能符合緊螺紋聯(lián)接的要求。特別在安裝沖模時，如果模具兩邊的緊固螺釘擰緊度不同，在沖壓時就會錯移，誘發(fā)事故。因此，在裝配、調(diào)校、安裝沖模時，必須使用扭矩扳手，嚴(yán)格控制擰緊螺紋扭矩。當(dāng)擰緊扭矩超過時，這種扳手會報警并自動打滑不再施加扭矩。

　　（3）大力推廣應(yīng)用多工位連續(xù)沖壓技術(shù)，改革傳統(tǒng)的分序多模沖制各種板料沖壓件的落后工藝；在多工位連續(xù)模上設(shè)置送料機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)半自動或全自動沖壓。暫時和難以實現(xiàn)多工位連續(xù)沖壓一模成形的復(fù)雜立體成形件，當(dāng)必須采用單工序沖模沖制時，應(yīng)在裝有安全保護(hù)裝置的壓力機(jī)上沖制。操作工人必須選用專用手持工具送進(jìn)單個片料或工序件入模到位和出件，不得直接用手觸摸和送進(jìn)。

　?。?）對于新產(chǎn)品樣試、批試及小批量生產(chǎn)的多品種板料沖壓件，推薦采用數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機(jī)（NC與CNC沖壓中心）沖制和通過沖模成形，使用各種簡單經(jīng)濟(jì)沖模應(yīng)采用可靠的安全保護(hù)。

　?。?）大力推廣應(yīng)用各種結(jié)構(gòu)形式的通用送料裝置。建議業(yè)界有關(guān)部門組織設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)通用的送料裝置，并組織生產(chǎn)成系列規(guī)格推向市場。特別是一些常用的成熟結(jié)構(gòu)，如鉤式、輥式、夾刃式、夾滾式及摩擦式等。采用送料裝置會促進(jìn)實現(xiàn)沖壓過程的機(jī)械化和自動化，消除很多不該發(fā)生的人身傷害事故。

　　（6）為杜絕沖壓人身傷害事故并消減沖壓噪聲，建議壓力機(jī)生產(chǎn)廠家及業(yè)界有關(guān)部門，組織生產(chǎn)獨具中國特色的NC與CNC液壓或機(jī)械式全自動多功能壓力機(jī)。該機(jī)應(yīng)配有自動送料、校直系統(tǒng)、自動檢測和潤滑系統(tǒng)、封閉而透明工作臺、滑塊行程自動調(diào)節(jié)與顯示系統(tǒng)、自動出件與廢料裁剪處理系統(tǒng)、壓力機(jī)與模具保護(hù)系統(tǒng)，以及運(yùn)行故障停車報警系統(tǒng)。該壓力機(jī)可用板材條料、帶料或卷料連續(xù)沖壓，與現(xiàn)在NC與CNC全液壓精沖機(jī)結(jié)構(gòu)類似、功能相仿，用于大量生產(chǎn)中小型沖壓件。這種壓力機(jī)造價雖然高，但可確保沖壓安全，并避免噪聲污染超標(biāo)。

　　該文章發(fā)表于《金屬加工》 熱加工 2009年第19期

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