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新型模具支撐塊安全保障系統通過分析模具支撐塊的結構及其在沖壓作業中的應用特點，重點解決了模具支撐塊與壓力機的連鎖保護問題，實現了模具支撐塊在沖壓作業中的安全使用，避免了在正常生產操作中由疏忽產生的安全隱患，從本質上保證了安全。

模具支撐塊是模具常用附件，廣泛應用于各工序模具中，主要作用是支撐模具，保護模具型面、壓料板、刀口、彈簧等部件在非生產狀態中不受力的作用（見圖1）。因此，在生產前要將支撐塊取出，生產完畢后要將支撐塊放回模具。

圖1  支撐塊狀態

壓力機生產節奏快，且是重復性的機械動作過程，如果模具支撐塊誤取誤放產生意外，可能導致模具受損，壓力機超負荷或受力不均衡產生精度偏差，更有可能導致支撐塊飛出，對操作人員造成傷害。

為防止員工麻痹造成模具支撐塊的誤取誤放，各壓力機生產單位對模具支撐塊的日常管理非常重視。

防錯系統的設計方案

由于模具頻繁裝卸，支撐塊也隨著頻繁裝卸，即使在嚴格的制度約束下也難免出現員工麻痹大意的時候，造成支撐塊忘記全部拿走，模具受力不勻，模具崩裂，或人員砸傷等嚴重后果。為了消除安全隱患，解決設備設施的本質安全。應該從技術角度考慮，尋求根本的解決途徑。

1.改造思路

車間目前是依靠制度要求，將支撐塊取放在固定位置。現在改造的思路是：將每個支撐塊安裝一個安全定位銷，定位銷尺寸統一，(φ20×150mm)與支撐塊實焊連接；壓力機每個立柱上安裝一個安全銷座，操作人員打開模具將4個支撐塊插在壓力機立柱的4個安全銷座上。安全銷插上以后，安全銷座內部的接近開關（傳感器）感應到模具支撐塊放到位了，就給壓力機控制系統傳遞信號，壓力機接到信號，運行條件滿足后開動機床生產。如果操作人員沒有將4只支撐塊全部插到安全銷座上，機床運行條件將無法滿足，也無法實現動作。圖2為改造后整體效果圖。

圖2  改造后整體效果圖

2.模具支撐塊結構分析

經調查，目前模具使用的支撐塊規格形狀不統一，有方塊狀形、圓環形、半圓柱體形、圓柱體形。圓環形的支撐塊安全可靠性好，但由于各支撐塊與模具一一對應，要將支撐塊的形狀統一成圓環形改造難度大且費用太高。

據統計，模具支撐塊只有以上4種外形結構，其尺寸范圍如表所示。

表  模具支撐塊的4種外形結構

3.安全銷座的設計

考慮到模具支撐塊外形和大小不統一，為了保證所有支撐塊可靠定位，把安全銷座定位面設計為圓弧面，半徑為85mm；銷孔深60mm ,孔徑與銷配合間隙為0.5mm。經實驗，可以保證車間所有支撐塊可靠定位。

在銷座地面焊一根長100mm的方鋼（100×100×10），在方鋼與銷座連接處開φ21的孔，正下方也開φ20孔，用于固定和調節傳感器。

4．控制電路的實現

安全銷座安裝位置在壓力機4個立柱上靠近操作人員站立的位置，人員操作方便。安全銷座中的傳感器控制線路串聯在機床的急停回路中（見圖3）。通過接入110V電源把4個檢測開關串聯控制輔助繼電器KA1，輔助繼電器常開觸點與壓力機急停串聯控制壓力機急停繼電器KA12。

圖3  控制電路圖

考慮到壓力機動作的正常運轉，須在輔助繼電器KA1常開觸點處并聯工作臺操作旋轉開關、微調輔助按鈕和無支撐塊模具專用開關。保證模具的正常裝調和無支撐塊模具的生產。

傳感器選用開關量傳感器，有效感應距離為0～50mm，直徑為18mm，工作電壓AC12-220V。

5.改造后相關動作的實現

（1）安裝模具操作步驟

模具吊裝上工作臺→工作臺開動開關通→工作臺移動到位夾緊→微動選擇開關 +微調輔助開關通→滑塊微動上升→支撐塊放固定位置+信號滿足→機床調試單次生產

（2）正常生產操作步驟

模具支撐塊正確放置信號滿足后→模具裝模高度正確→主電機啟動→單次生產。

（3）拆卸模具操作步驟

放置模具支撐塊→微動選擇開關 +微調輔助開關通→滑塊下降合模→模具螺栓拆卸→微動選擇開關 +微調輔助開關通→滑塊上死點→工作臺開關通→模具入庫。

（4）特殊情況下操作步驟（成型工序拉延模無支撐塊）

轉換開關斷→工作臺開進→模具裝調→生產。

改造后的預期效果

改造前生產時存在違規使用現象，管理難度大；安全改造后，能夠避免在正常生產操作中由疏忽產生的安全隱患，從本質上保證了安全。在方案研討和設計加工方面都作了充分考慮，電氣控制及部件加工簡單可靠，同時避免增加設備故障率，有效降低了沖壓作業的安全隱患。

結束語

沖壓設備屬于高危險設備，在生產作業中由于支撐塊飛出造成的安全事故比例較高。沖壓車間在采用支撐塊放錯系統后，保證了設備的本質安全，杜絕了人身傷害事故的發生，從技術角度減輕了安全管理的難度，提高了公司安全管理水平；同時，為員工改善了工作環境，有效保障了員工安全。