衣東龍，王曉明，李慶菲，鄔信岳，劉大鵬

（山東特種工業(yè)集團(tuán)有限公司，山東淄博 255201）

1 引言

某產(chǎn)品是上世紀(jì)八十年代的老產(chǎn)品，原壓藥工藝比較落后，設(shè)計時年產(chǎn)量不能滿足當(dāng)前生產(chǎn)需求，操作人員勞動強(qiáng)度大，自動化程度低，生產(chǎn)現(xiàn)場炸藥粉塵多，存在很大安全隱患，不能滿足重點危險場所定員定量和安全環(huán)保的要求。

2 原壓藥工藝及裝置介紹

某產(chǎn)品壓裝的TNT炸藥，原工藝壓藥是：經(jīng)過專用粉碎機(jī)將片狀炸藥粉碎成粒狀后才能壓藥，炸藥粉碎過程粉塵多，粉碎后的炸藥變得很敏感，所以炸藥粉碎這一工序存在安全隱患。壓藥過程如圖1所示，在工作臺上將殼體放入壓藥模具，通過漏斗導(dǎo)向套將炸藥倒入內(nèi)腔，人工將凸模逐一插入漏斗導(dǎo)向套內(nèi)，在插入凸模的過程中，會有大量炸藥粉塵從兩者之間的間隙飛出，對人體和環(huán)境都有很大危害。人工將模具搬到壓藥小車上，按下“啟動”按鈕，小車帶動模具進(jìn)入抗爆間開始壓藥，壓藥結(jié)束后，小車、模具退出抗爆間，搬下模具放到工作臺上，人工逐一拔出凸模，取出裝藥殼體，拔凸模過程依然炸藥粉塵飛揚(yáng)。在壓藥的同時，操作人員準(zhǔn)備好另一副模具，兩副模具交替壓藥。

圖1 原壓藥工藝、裝置示意圖

3 工藝改進(jìn)試驗及分析

（1）針對炸藥需經(jīng)過粉碎才能壓藥的工藝試驗。因為某產(chǎn)品為帶殼裝藥，殼體口部直徑?。▋?nèi)腔大），壓藥模具的漏斗導(dǎo)向套需要防護(hù)殼體口部內(nèi)螺紋，所以漏斗導(dǎo)向套內(nèi)徑會更小，再加上漏斗導(dǎo)向套內(nèi)壁粗糙（粗糙度值約Ra0.8μm），造成散裝炸藥不易通過漏斗定位套進(jìn)入殼體內(nèi)腔，炸藥需要經(jīng)過粉碎后才能使用。

針對這一問題，分析殼體和原壓藥模具圖紙尺寸，將漏斗導(dǎo)向套內(nèi)徑改進(jìn)增大2mm，同時將內(nèi)孔表面粗糙度值提高到Ra0.4μm，以提高片狀TNT炸藥通過率，重新制造了一副壓藥模具進(jìn)行單元試驗，經(jīng)過50多發(fā)殼體的裝藥試驗，不經(jīng)過粉碎的TNT炸藥能順利的通過漏斗定位套倒入內(nèi)腔，單元試驗取得成功，TNT炸藥可以不粉碎直接稱量使用。

（2）設(shè)備放沖、拔沖單元工藝試驗。原壓藥工藝是：人工將凸模逐一插入模具壓藥完成后又逐一拔出，操作人員勞動強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，并且操作現(xiàn)場炸藥粉塵多。針對這一問題，根據(jù)TNT炸藥中石蠟自潤滑的特點，以及產(chǎn)品尺寸要求，設(shè)計制造了一副輔助退模架，凸模固定板，將單個凸模固定到油壓機(jī)上平板，輔助退模架固定到油壓機(jī)下滑塊，壓藥模具放置輔助退模架下與凸模對正位置后，油壓機(jī)滑塊上升托起壓藥模具與凸模接觸開始壓藥，滑塊下降時帶動輔助退模架將壓藥模具與凸模分離，經(jīng)過單元試驗，可實現(xiàn)設(shè)備放沖、拔沖，但不能滿足群模壓藥的要求，需要做其它工藝試驗。

（3）小車模具定位與群模壓藥工藝試驗。結(jié)合以上單元試驗，設(shè)計制造一副群模壓藥裝置，將多副壓藥模具與小車固定，由小車定位組件、凸模定位組件、門式退模架、氣缸組件及PLC控制系統(tǒng)等組成。經(jīng)過反復(fù)試驗，小車定位組件可以對小車模具進(jìn)行粗定位（2mm以內(nèi)），在小車上增加定位柱，在凸模組件上增加定位套，可實現(xiàn)凸模與壓藥模體內(nèi)孔精確定位，經(jīng)過50多組的群模壓藥、拔沖試驗，可以實現(xiàn)群模壓藥和拔沖。

（4）針對人工搬運(yùn)模具的工藝試驗。原工藝是人工搬運(yùn)模具，兩副模具交替壓藥，人員勞動強(qiáng)度大。結(jié)合群模壓藥工藝試驗，設(shè)計制造兩副小車模具組件、一副換位裝置，通過氣缸伸縮，帶動兩副小車模具組件左右換位，經(jīng)過反復(fù)工藝試驗，換位裝置能夠?qū)崿F(xiàn)可靠換位，一副小車模具組件進(jìn)入抗爆間壓藥的同時，另一副小車模具組件進(jìn)行壓藥前準(zhǔn)備。

（5）根據(jù)多次有針對性的工藝試驗，可以改進(jìn)原壓藥工藝，但是需要重新設(shè)計一副群模壓藥裝置，來驗證工藝改進(jìn)的安全性、穩(wěn)定性、可靠性。

4 自動壓藥裝置及工藝流程

經(jīng)過對前幾次工藝試驗的分析總結(jié)，在原壓藥工藝和壓藥裝置的基礎(chǔ)上，改進(jìn)壓藥工藝，重新設(shè)計了一副自動壓藥裝置。新設(shè)計的壓藥裝置主要由小車模具組件1、小車換位組件2、導(dǎo)軌組件3、氣缸組件4、門式退模架5、小車定位組件6、凸模定位組件7、抗爆窗以及上舉式油壓機(jī)等主要機(jī)械部分組成，如圖2所示，通過由PLC可編程控制器、傳感器、感應(yīng)開關(guān)以及電磁閥、比例泵等組成的控制單元實現(xiàn)對整個裝置的協(xié)調(diào)控制。

圖2 自動壓藥裝置結(jié)構(gòu)示意圖

（1）小車模具組件主要由小車部件、升降臺部件、模具部件3部分組成，如圖3所示。小車部件固定到升降臺部件上，升降臺部件可以相對于小車部件上下運(yùn)動。壓藥時油壓機(jī)下滑塊通過升降臺部件托起模具組件與凸模定位組件進(jìn)行壓藥。

圖3 小車模具組件結(jié)構(gòu)示意圖

（2）小車換位組件主要由換位支架、氣缸、軌道底座組成，如圖4所示。通過氣缸伸縮拉動換位支架進(jìn)行換位。

圖4 小車換位組件結(jié)構(gòu)示意圖

（3）導(dǎo)軌組件主要由軌道、軌道架子、氣缸架組成，通過螺釘將其連接固定。

（4）氣缸組件主要由兩副氣缸組成，通過氣缸連接板將兩副氣缸反向連接固定，既能保證氣缸伸出推動小車模具組件退出防爆間，又能保證氣缸縮回拖動小車模具組件到壓藥位置。

（5）門式退模架與油壓機(jī)下滑塊連接，滑塊回程時通過門式退模架將凸模從模具組件中拔出，實現(xiàn)退模拔沖，如圖5所示。

圖5 門式退模架結(jié)構(gòu)示意圖

（6）小車定位組件分為前定位組件和側(cè)定位組件，如圖6所示，定位組件固定到導(dǎo)軌組件的導(dǎo)軌架子兩側(cè)。小車模具組件沿著導(dǎo)軌組件到達(dá)壓藥位置，通過小車定位組件實現(xiàn)小車模具組件前后左右的粗定位。

圖6 小車定位組件結(jié)構(gòu)示意圖

（7）凸模定位組件主要由定位套、限位柱、凸模組件、固定板等組成，如圖7所示。通過定位套與小車模具組件定位柱精定位，達(dá)到凸模組件與模具部件的精定位。限位柱的限位保護(hù)，保證壓藥動作的可靠性、安全性。

圖7 凸模定位組件結(jié)構(gòu)示意圖

（8）電器控制單元主要通過PLC可編程控制器對比例泵、壓力傳感器、位移傳感器、電磁閥、各個位置開關(guān)的控制，實現(xiàn)對油缸、氣缸、壓力、位移的閉環(huán)控制，如圖8所示。

圖8 電器控制單元示意圖

（9）工藝流程。打開TNT炸藥包裝袋取出炸藥?按要求重量稱量炸藥?轉(zhuǎn)到壓藥工序?將炸藥逐一倒入裝有殼體的模腔內(nèi)?按下“啟動”按鈕，一副小車模具組件自動進(jìn)入抗爆間?抗爆窗自動關(guān)閉?小車模具組件粗定位?油壓機(jī)滑塊上升?托舉小車模具組件的升降臺部件和模具組件上升（快進(jìn)）?小車模具組件與凸模定位組件精定位?快進(jìn)自動轉(zhuǎn)為工進(jìn)開始壓藥?到達(dá)設(shè)定壓力后開始保壓?保壓結(jié)束后油壓機(jī)下滑快回程下降，通過門式退模架進(jìn)行退模?抗爆窗自動打開?小車模具組件自動退出抗爆間?取下壓制完成的彈體放入周轉(zhuǎn)箱。另外一副小車模具組件做好壓藥前的準(zhǔn)備，按下“換位”按鈕，兩副小車模具組件換位，按下“啟動”按鈕重復(fù)以上步驟，實現(xiàn)循環(huán)壓藥生產(chǎn)。

5 安全保護(hù)措施

（1）模具組件、凸模組件、定位柱、定位套、托架等與炸藥有接觸的零部件均采用不銹鋼材料，車輪、導(dǎo)軌、小車定位組件等運(yùn)動摩擦零部件采用不銹鋼或黃銅材料，從壓藥裝置本質(zhì)上減少靜電、火花安全隱患。

（2）通過編程程序（見圖9）對抗爆窗、門開關(guān)、小車模具組件進(jìn)出、油壓機(jī)滑塊升降、壓藥壓力、工進(jìn)速度、保壓時間、拔沖退模等各環(huán)節(jié)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，在安全條件不具備或出現(xiàn)故障時，壓藥裝置不動作，并報警。通過門機(jī)連鎖和程序控制，確保壓藥動作安全、可靠。

圖9 部分控制程序示意圖

（3）結(jié)合TPM管理和設(shè)備安全操作規(guī)定，按時、按要求清擦凸模定位組件、小車模具組件、小車換位組件、門式退模架等表面的浮藥，減少壓藥安全隱患。

6 結(jié)語

經(jīng)過多次工藝試驗和小批量試生產(chǎn)，改進(jìn)了某產(chǎn)品群模壓藥工藝，在保證安全、質(zhì)量、生產(chǎn)要求的前提下，操作人員由原來的5人減少到3人，班產(chǎn)量提高約1.5倍，降低了勞動強(qiáng)度，提高了工作效率，提高壓藥自動化，減少了炸藥粉塵對人體的危害。自動壓藥裝置投入生產(chǎn)使用五年多以來，共完成多批次上百萬發(fā)某產(chǎn)品的壓裝藥任務(wù)，群模壓藥工藝和壓藥裝置的安全性、可靠性、穩(wěn)定性得到了充分論證。