关于注塑模具所用的安全带

作者:Injection Mold Consulting公司 Jim Fattori 文章来源:PT塑料网 发布时间:2019-03-05
为了确保安全并符合OSHA标准,每副模具都应该有一条安全带。

虽然安全带的作用是防止模具的两个半模在运输和搬运过程中意外分开,但它的根本目的是保护人员安全,而并非模具或设备。

安装人员仅使用一个环首螺栓来抬起一副没有安全带或提升杆的模具,这是导致模具两个半模分离的最常见原因之一。对此,环首螺栓是位于顶出半模还是位于注塑半模并不重要,关键的是环首螺栓孔很少处于模具的重心,因此当起重机将模具抬起时,它会朝一个方向倾斜。而模具的半模是否会分开并掉落,由很多因素决定,如导销与其衬套之间的间隙和润滑、模具倾斜的角度和方向等。另一种会造成模具两个半模分开的情况是,在安装过程中,模具的一侧撞在压板上。由碰撞产生的能量和动量会使模具的另一侧向对面的压板移动。还有一些会导致模具两个半模分离的不太常见的原因,如机架系统难以操纵、带有摆动轮的模具车、劣质的木制滑板、叉车操作员缺乏经验或是急转弯等。

每副模具都应该有一条安全带,特别是小型模具,如MUD嵌件。当操作人员操纵大型模具时通常都会非常谨慎,因为他们知道如果出现了问题,可能很危险,即便没有危险,至少发出的声音会很大。相比之下,小型模具和MUD嵌件就不那么令人生畏了。它们通常被认为危险性较低,但这种想法往往会导致人员伤害。

假设你有一个用于08/09 UF 321模框(frame)的小型MUD嵌件,它有一块1.875in(1in=2.54cm)的层压A板。这种特殊MUD嵌件的注塑半模重约32lb(1lb=0.4536kg)。如果它在34in(一些模具推车的标准高度)的高度处从顶出半模脱离,那么它将在0.4s内撞击地面。在这么短的时间里,提醒操作人员当心根本来不及,他们自己也不会有足够的时间反应过来并转移到安全的位置。在重力的作用下,这个32lb的钢块将以超过90ft-lb的力量撞击地面,这足以把一个人送进医院。

笔者见过的模具所采用的安全带大多是红色的。尽管这种情况比较普遍,但却是不准确的。OSHA有非常特定的颜色标准,他们规定红色用于会造成员工死亡或严重伤害的直接危害。而黄色代表“当心”,它被用于非直接或潜在危险、以及不安全做法会对员工造成较小威胁的轻微危险情况,因此模具安全带采用黄色更合适。但是,当雇主的措施能为员工提供相同或更好的保护时,可以遵守适用于其运营的最新共识标准,而不是OSHA标准。

换句话说,红色也是可以接受的。但是,由于员工必须接受有关“整个工作场所使用的各种OSHA颜色含义”的培训,因此在使用这些颜色时应该保证前后一致。即使安全带的目的和用途并非是“特殊的、意外的或不明显的”,但是对全体相关员工进行培训,使其掌握安全带的正确使用、应采取的特殊预防措施,并了解误用或滥用会导致的相关潜在危险等,仍是非常重要的。

安全带应该位于模具操作人员的一侧。如果它在另一侧,安装人员很可能会看不到它,并在安全带仍处于接合的状态下试图打开模具。这里需要记住一点,模具设计师所认为的操作人员一侧,与模具在生产车间的实际定位很可能是两件不同的事。为了避免这种情况可能导致的潜在危险,最好在模具的另一侧贴一张标语牌,写上“去除安全带”。

在生产车间中,可能有不少模具安全带被随意放置,甚至有的出现在了失物招领盒子里。一种控制安全带丢失的方法是,在其外表面上涂漆、压印或刻上与之相应的模具编号。在理想的情况下,应该使用根本无需从模具上取走的安全带,但是市场上没有很多可供选择的类似设计。无论你选择哪种安全带设计,如果安全带表面安装在模具侧面,很可能导致拉杆上的凹痕。如果模具几乎无法放在拉杆之间,必须取下安全带,将其挂在机器上。但这样违背了安全带的目的,并且几乎可以确定会带来安全问题。出于这些原因,安全带应安装在凹处。

有时,一副模具可能有多条安全带(两侧各有一条或几条),在大型模具或带有弹簧加载板的模具上经常会看到这种情况。这会导致模具处于工作台上时部分打开。一些公司的模具设计指南规定在模具相对的面上安装安全带。不过,只要使用尺寸合适的带子和安装螺栓,不管模具有多大、是否有弹簧加载板,都无需使用多条安全带。甚至,在安装过程中使用多条安全带可能是有害的,特别是当这些安全带不在视线范围内时。但凡事都有例外。如果模具有多个分模线,如三板、脱模板,或是带活络型芯板的模具,就需要一条长的安全带或多条短的安全带,但所有这些安全带都应该安装在操作人员一侧。对小型MUD嵌件来说,在注塑半模和顶出半模表面的水管配件上缠绕塑料扎带(如图1所示),对于保护人员安全是非常有效的。

图1 对小型MUD嵌件来说,在注塑半模和顶出半模表面的水管配件上缠绕塑料扎带,对于保护人员安全是非常有效的
图1 扎带可以作为小型MUD嵌件上的安全带

有很多不同类型的模具安全带可供选择,有些采用塑料制成,比较典型的是回收的玻纤填充尼龙,其他的采用钢制成。在笔者看来,现有的塑料模具安全带都比较弱,且存在一些固有的设计缺陷。如果用于将两个半模合在一起,这类安全带的强度是足够的;如果有人在没有取下安全带的情况下尝试在压机中打开模具,这类安全带会断裂。这听起来似乎都很好,但这些尼龙带在关键位置上有多个玻纤取向的针织线。在生产环境中,这些暴露的塑料带很可能会随着时间的推移而受损。

金属类型的安全带有多种设计和结构。有些是铸铁的;有些是机加工碳钢的。有些看起来像狗骨头;有些能旋转或转动。还有一种独特的设计,当模具安装在设备中时可自动解锁,并在取出模具时锁定。这些安全带中的一些在设计中包含了肩螺栓,但大多数使用的是标准合金钢SHCS(内六角螺丝)。螺丝的主要用途是将一个物件紧固到另一个物件上。在安全带应用中,它们受到垂直于紧固件轴向的剪切。螺栓的剪切强度远小于其拉伸强度。

笔者认为,如果有人试图打开系着安全带的模具,一般在发生其他损害之前,安全带都会发生断裂。当然,这是一件好事。有的模具零部件供应商也发表了免责声明:“为了确保足够的保护,请使用具有足够尺寸和数量的模具安全带。”但如何确定足够的尺寸和数量呢?

在理想情况下,安全带应具有足够的强度,以防止模具在各种不可预见的情况下打开,但这个强调应该始终低于模具夹具的抓力和机器的开模力。根据成型机类型和规格的不同,开模力也有很大的区别,范围在5~100t。无论是液压式还是电动设备,开模力通常为合模吨位的10%。

一些安全带的强度等级为2000lb、3000lb或5000lb。这是静态负载等级。因此没有办法能准确地测量或预测模具在每种情况下所承受的动态载荷。假设安全带比它的安装螺栓的强度高,笔者会根据机器的开模力选择螺栓尺寸,这样可以确保更高的安全系数。例如,对于拥有10t开模力的100t设备,笔者可能会使用5/16in的ASTM A574合金钢螺栓,而不是SAE 8级螺栓。从表中可看到,一个5/16in螺栓的单剪切强度等级为4.4t。在此例子中,它略小于开模力的一半,并且在发生事故时仍具有非常大的抓力。

表 ASTM A574合金钢螺栓的单剪切强度

表ASTM A574合金钢螺栓的单剪切强度

总之,一个好的安全带和模具设计会拥有以下特点:

1. 每根分型线一条安全带;

2. 位于操作人员的一侧;

3.用碳钢制造;

4. 采用尺寸合适的ASTM A574合金钢螺栓;

5. 通过涂漆、粉末涂层或其他装饰方法施加带光泽的OSHA黄色;

6. 上面的提醒标语要采用大而不透明的黑色字母盖章或刻印;

7. 齐面安装在一个凹处;

8.不需要从模具中取出;

9. 包含相应的模具编号。

图2中所示的安全带是笔者经过多年的经验积累而开发的一种,它具有上面列出的所有设计特征。要解开安全带需要取下一个螺丝,将其滑动,再重新安装这个螺丝。要重新接合也是要拆下一个螺丝,将它滑动,再重新安装这个螺丝。

图2 一副精心设计的模具和安全带
图2 一副精心设计的模具和安全带

除了本文中所介绍的内容外,好的安全带还可以起到起重杆的作用。这些升降杆都有一个大螺栓固定在模具的每个半模上,以防止分离,并且模具重心处的一个环首螺栓孔在提升时使其保持水平。尽管在打开模具之前需要移除这些大而坚固的提升带,但是它们仍应该涂上OSHA黄色。如果安装人员忘记拆下带有大螺栓的提升杆,模具夹具有可能直接弄坏压板。

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