电雷管卡口设备的自动化剖析

摘 要：目前国内电雷管生产中卡口工序还属于人工手工操作，不能彻底实现自动化生产，这制约着电雷管的生产效率和产品质量，通过提高卡口设备的自动化水平，在保障人员和设备安全、提高电雷管生产过程安全性的同时，也使电雷管的生产效率得以有显著提高，对企业品牌的树立和经济效益的提升都大有裨益。文章简单阐述了国内电雷管生产现状，并通过人机隔离方案设计、电雷管卡口方案设计两个方面解析电雷管卡口设备自动化，以为相关工作和研究人员的工作和研究，提供有用参考。

关键词：电雷管；卡口设备；自动化

中图分类号：TQ565.2 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）11-0097-02

随着建筑行业发展的日新月异，施工工艺以及设备不断精进，工程中的爆破作业安全性也一直是施工单位关注的重点，雷管卡口自动化的实现和推广，使得施工设备和人员的安全保障大大提高。各种先进的新型工业生产技术在电雷管领域的有效运用使得其生产机械化以及产品自动化的程度都得到了显著提高。因此探析国内电雷管生产现状，进而对电雷管卡口设备自动化进行详细剖析，有着十分重要的技术价值和社会价值。

1 国内电雷管的生产现状

电雷管的生产线主要包括装填线、装配线。装填线作业内容是把爆炸材料（引爆剂和延期体等）依照一定顺序填装于基础雷管中，装配线的作业内容是在前者的基础上，将基础雷管和引火元件的头部加以配合与密封处理，进而完成卡腰和卡口，最后在雷管上实施激光打码，完成电雷管的装配。

调查数据表明，在电雷管的工业生产过程中，雷管装配作业是安全事故出现几率最高的环节，装配作业中安全事故高发工位是卡口。

当前国内电雷管生产领域的装配技术和作业水平大多基本都能实现各工位的连续和自动化生产，包括壳排管、药剂填装、药剂压实、药量检查、延期体填装以及废品的筛查和剔除等，均能达到人机隔离的要求，激光打码以及验电仍处于半自动化水平，人工干预仍是必要的辅助措施，而电雷管的卡腰和卡口工位仍旧是人员手工作业，在电雷管整个生产全线内难以实现真正的人机隔离，电雷管生产中卡口设备的自动化是电雷管安全生产的本质要求[1]。

电雷管最主要的三个组成部分是基础雷管、火药以及用于引火的元件头。而电雷管工业生产工序中的卡口具体指在基础雷管内装填火药之后，再导入引火用的元件头，然后借助机械设备把基础雷管和该元件头加以密封。引火用的元件头尾部带有长约1.5 m的导线，由于该柔性组件的存在，卡口工序在衔接时经常出现问题，也增加了运用机械设备把雷管壳与引火用的元件头相配合的难度，加之雷管制造生产商所使用的运输模具有限，实施卡口密封作业的实际物理空间难以满足生产要求，这就造成在电雷管的工业生产中对多发电雷管同步卡口的难度很大，但若实施单发卡口的自动化作业，其生产效率比人工作业效率还要低，因此，单发卡口的设备自动化在企业生产中推广运用的难题就难以克服，也因此使得电雷管生产过程中的装配作业自动化工艺链难以实现完整闭环，也就造成该工序劳动强度是最大的、人员是最密集的、安全隐患是最多的现状。

2 对电雷管卡口设备自动化的分析

电雷管卡口设备自动化分析主要从人机隔离方案设计和电雷管卡口方案设计两个方面进行。

2.1 人机隔离方案设计

工业生产自动化水平越来越高，电雷管生产实现多发连续作业的需求越来越强烈，要实现电雷管生产中卡口工位自动化，就要实现人机隔离，使生产设备把位于基础模内的引火用的元件头和基础雷管分别导入进卡口工位的隔爆空间，进而对其实施卡口作业。

前面提到由于运输基础雷管模具的尺寸有限，所以首先要对基础雷管的提取问题加以解决，把它转运至具有足够大物理空间的模具内。

基于这种思路，对基础雷管的提取方式加以优化设计，形成基础模中需进行卡口处理的基础雷管提取图。假设有50发电雷管需要进行卡口处理，在基础模中从X和Y两个方向实施提取，提取过程共分10次进行，每次提取的电雷管数为5发，X方向共提取30发、Y方向共提取20发，最终把位于基础模内的所有基础雷管提取完毕。

基础模提取的问题解决之后，需要进一步解决导入引火用的元件头的问题，将引火用的元件头的制作更加标准化，在防爆钢板以外把元件拖头导入到元件模内，通过设备运输带实现在卡口模块中导入元件模进而和雷管体准确对接完成卡口[2]。

2.2 电雷管卡口方案设计

2.2.1 卡口运动方案

卡口工位的运用形式详情描述如下。主模运转至预定位置后，气缸3先向下动作，把主模固定于Z轴方向，然后气缸1 和气缸2通过平台1的推动，带动主模在水平方向上往右运动，当其达到感应开关1处时，感应开关发出信号，气缸6随即启动工作，进而在X方向对木模加以定位。

气缸7和气缸9工作开始后，把电雷管依序压进卡口机构内，完成后工作台回复至初始位置。气缸1和气缸2推动主模继续向前，使其运动更远距离，随后两个气缸也回复至初始位置。

在此基础上，工作台1上引进辅助模，对辅助模实施依次对位与对压，在工作台2第二次返回初始位置时，卡口机构启动工作，辅助模随即退出。在感应开关第二次接收到信号时，气缸6执行收缩动作，木模在气缸1和气缸2的推力下离开工作台1而进入下一轮循环。

其他工作台工作机制均类似于该工作台的运行模式，50发木模需要该类型的工作台共10个，将工作台X方向的尺寸最大控制在1 m以内，以此满足尺寸限制的同时，提高工作效率和自动化程度[3]。

2.2.2 卡口效率的计算

在上述过程中，每一动作的所需时间不同，气缸传动工作行程满时（包含过程中的定位时间以及继续传动等），一共需要的时间为10 s。

气缸在X方向上每一完整定位动作的完成过程需要5 s，而Y方向上，包括对木模的定位和辅助模的定位两项，一个完整定位动作需要两个气缸共同完成，所需时间一共是 10 s，工作台2执行两次顶出、两次对压和往返过程，全程需要时间为10 s。

卡口机构单次可实现4发成品的同步完成，所需时间为 5 s，工作台引入辅助模之后，辅助模的等待时间为5 s，工作台和工作台间的等待时间为5 s，全部工位的预准备时间统共为10 s。每个工作台在50 s内同步完成4发电雷管的卡口处理，整个生产流水线可实现40发电雷管的同步卡口处理，耗时60 s，则整个生产线单日（工作时间8小时）生产量为2.4万发/d。

3 结 语

随着经济发展和社会进步，生产安全和生产效率是企业在市场竞争中树立品牌形象和提高竞争力的重要途径。电雷管卡口设备的自动化水平有利于保障人员和设备安全、提高电雷管生产过程安全性，因此重视研究电雷管卡口设备的自动化十分必要。在电雷管的工业生产中，通过人机隔离和提高卡口设备的自动化水平，不仅能够对提高生产安全具有重大意义，更是摆脱效率低下的人工作业、提升生产效率的有效措施，在电雷管的工业生产中必将发挥越来越重要的作用。

参考文献：

[1] 张东平.一种新的导爆管雷管装配自动化生产工艺技术[J].江西科学，2013，（5）.

[2] 严龙，李红军，王东风，等.气缸位置分布对管壳体卡痕的影响[J].机械 研究与应用，2013，（5）.

[3] 刘文波，陈白宁，段智敏.火工品自动转配技术[M].北京：国防工业出版 社，2010.