電雷管卡口設備的自動化剖析

李強

摘 要：目前國內電雷管生產中卡口工序還屬于人工手工操作，不能徹底實現自動化生產，這制約著電雷管的生產效率和產品質量，通過提高卡口設備的自動化水平，在保障人員和設備安全、提高電雷管生產過程安全性的同時，也使電雷管的生產效率得以有顯著提高，對企業品牌的樹立和經濟效益的提升都大有裨益。文章簡單闡述了國內電雷管生產現狀，并通過人機隔離方案設計、電雷管卡口方案設計兩個方面解析電雷管卡口設備自動化，以為相關工作和研究人員的工作和研究，提供有用參考。

關鍵詞：電雷管；卡口設備；自動化

中圖分類號：TQ565.2 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）11-0097-02

隨著建筑行業發展的日新月異，施工工藝以及設備不斷精進，工程中的爆破作業安全性也一直是施工單位關注的重點，雷管卡口自動化的實現和推廣，使得施工設備和人員的安全保障大大提高。各種先進的新型工業生產技術在電雷管領域的有效運用使得其生產機械化以及產品自動化的程度都得到了顯著提高。因此探析國內電雷管生產現狀，進而對電雷管卡口設備自動化進行詳細剖析，有著十分重要的技術價值和社會價值。

1 國內電雷管的生產現狀

電雷管的生產線主要包括裝填線、裝配線。裝填線作業內容是把爆炸材料（引爆劑和延期體等）依照一定順序填裝于基礎雷管中，裝配線的作業內容是在前者的基礎上，將基礎雷管和引火元件的頭部加以配合與密封處理，進而完成卡腰和卡口，最后在雷管上實施激光打碼，完成電雷管的裝配。

調查數據表明，在電雷管的工業生產過程中，雷管裝配作業是安全事故出現幾率最高的環節，裝配作業中安全事故高發工位是卡口。

當前國內電雷管生產領域的裝配技術和作業水平大多基本都能實現各工位的連續和自動化生產，包括殼排管、藥劑填裝、藥劑壓實、藥量檢查、延期體填裝以及廢品的篩查和剔除等，均能達到人機隔離的要求，激光打碼以及驗電仍處于半自動化水平，人工干預仍是必要的輔助措施，而電雷管的卡腰和卡口工位仍舊是人員手工作業，在電雷管整個生產全線內難以實現真正的人機隔離，電雷管生產中卡口設備的自動化是電雷管安全生產的本質要求[1]。

電雷管最主要的三個組成部分是基礎雷管、火藥以及用于引火的元件頭。而電雷管工業生產工序中的卡口具體指在基礎雷管內裝填火藥之后，再導入引火用的元件頭，然后借助機械設備把基礎雷管和該元件頭加以密封。引火用的元件頭尾部帶有長約1.5 m的導線，由于該柔性組件的存在，卡口工序在銜接時經常出現問題，也增加了運用機械設備把雷管殼與引火用的元件頭相配合的難度，加之雷管制造生產商所使用的運輸模具有限，實施卡口密封作業的實際物理空間難以滿足生產要求，這就造成在電雷管的工業生產中對多發電雷管同步卡口的難度很大，但若實施單發卡口的自動化作業，其生產效率比人工作業效率還要低，因此，單發卡口的設備自動化在企業生產中推廣運用的難題就難以克服，也因此使得電雷管生產過程中的裝配作業自動化工藝鏈難以實現完整閉環，也就造成該工序勞動強度是最大的、人員是最密集的、安全隱患是最多的現狀。

2 對電雷管卡口設備自動化的分析

電雷管卡口設備自動化分析主要從人機隔離方案設計和電雷管卡口方案設計兩個方面進行。

2.1 人機隔離方案設計

工業生產自動化水平越來越高，電雷管生產實現多發連續作業的需求越來越強烈，要實現電雷管生產中卡口工位自動化，就要實現人機隔離，使生產設備把位于基礎模內的引火用的元件頭和基礎雷管分別導入進卡口工位的隔爆空間，進而對其實施卡口作業。

前面提到由于運輸基礎雷管模具的尺寸有限，所以首先要對基礎雷管的提取問題加以解決，把它轉運至具有足夠大物理空間的模具內。

基于這種思路，對基礎雷管的提取方式加以優化設計，形成基礎模中需進行卡口處理的基礎雷管提取圖。假設有50發電雷管需要進行卡口處理，在基礎模中從X和Y兩個方向實施提取，提取過程共分10次進行，每次提取的電雷管數為5發，X方向共提取30發、Y方向共提取20發，最終把位于基礎模內的所有基礎雷管提取完畢。

基礎模提取的問題解決之后，需要進一步解決導入引火用的元件頭的問題，將引火用的元件頭的制作更加標準化，在防爆鋼板以外把元件拖頭導入到元件模內，通過設備運輸帶實現在卡口模塊中導入元件模進而和雷管體準確對接完成卡口[2]。

2.2 電雷管卡口方案設計

2.2.1 卡口運動方案

卡口工位的運用形式詳情描述如下。主模運轉至預定位置后，氣缸3先向下動作，把主模固定于Z軸方向，然后氣缸1 和氣缸2通過平臺1的推動，帶動主模在水平方向上往右運動，當其達到感應開關1處時，感應開關發出信號，氣缸6隨即啟動工作，進而在X方向對木模加以定位。

氣缸7和氣缸9工作開始后，把電雷管依序壓進卡口機構內，完成后工作臺回復至初始位置。氣缸1和氣缸2推動主模繼續向前，使其運動更遠距離，隨后兩個氣缸也回復至初始位置。

在此基礎上，工作臺1上引進輔助模，對輔助模實施依次對位與對壓，在工作臺2第二次返回初始位置時，卡口機構啟動工作，輔助模隨即退出。在感應開關第二次接收到信號時，氣缸6執行收縮動作，木模在氣缸1和氣缸2的推力下離開工作臺1而進入下一輪循環。

其他工作臺工作機制均類似于該工作臺的運行模式，50發木模需要該類型的工作臺共10個，將工作臺X方向的尺寸最大控制在1 m以內，以此滿足尺寸限制的同時，提高工作效率和自動化程度[3]。

2.2.2 卡口效率的計算

在上述過程中，每一動作的所需時間不同，氣缸傳動工作行程滿時（包含過程中的定位時間以及繼續傳動等），一共需要的時間為10 s。

氣缸在X方向上每一完整定位動作的完成過程需要5 s，而Y方向上，包括對木模的定位和輔助模的定位兩項，一個完整定位動作需要兩個氣缸共同完成，所需時間一共是 10 s，工作臺2執行兩次頂出、兩次對壓和往返過程，全程需要時間為10 s。

卡口機構單次可實現4發成品的同步完成，所需時間為 5 s，工作臺引入輔助模之后，輔助模的等待時間為5 s，工作臺和工作臺間的等待時間為5 s，全部工位的預準備時間統共為10 s。每個工作臺在50 s內同步完成4發電雷管的卡口處理，整個生產流水線可實現40發電雷管的同步卡口處理，耗時60 s，則整個生產線單日（工作時間8小時）生產量為2.4萬發/d。

3 結 語

隨著經濟發展和社會進步，生產安全和生產效率是企業在市場競爭中樹立品牌形象和提高競爭力的重要途徑。電雷管卡口設備的自動化水平有利于保障人員和設備安全、提高電雷管生產過程安全性，因此重視研究電雷管卡口設備的自動化十分必要。在電雷管的工業生產中，通過人機隔離和提高卡口設備的自動化水平，不僅能夠對提高生產安全具有重大意義，更是擺脫效率低下的人工作業、提升生產效率的有效措施，在電雷管的工業生產中必將發揮越來越重要的作用。

參考文獻：

[1] 張東平.一種新的導爆管雷管裝配自動化生產工藝技術[J].江西科學，2013，（5）.

[2] 嚴龍，李紅軍，王東風，等.氣缸位置分布對管殼體卡痕的影響[J].機械 研究與應用，2013，（5）.

[3] 劉文波，陳白寧，段智敏.火工品自動轉配技術[M].北京：國防工業出版 社，2010.