數(shù)碼電子雷管裝配生產(chǎn)線的實踐

李治國

(安徽雷鳴科化有限責(zé)任公司,安徽 淮北235000)

數(shù)碼電子雷管是一種將普通雷管與電子控制技術(shù)相結(jié)合,用電子模塊實現(xiàn)延時和安全控制等功能的工業(yè)雷管。將電子智能芯片植入雷管中,每發(fā)雷管中的芯片都存儲了各自的特定密碼,只有在專用起爆器上輸入該密碼,數(shù)碼電子雷管才能被起爆,可有效防止因數(shù)碼雷管或起爆器丟失、被盜等引起的社會安全問題[1-2]。數(shù)碼電子雷管本質(zhì)安全、延時精度高、起爆精度高,有利于全生命周期的精準(zhǔn)管控,為爆破領(lǐng)域監(jiān)管的信息化、數(shù)字化和智能化開辟了新時代[3-4]。

2018年,工信部印發(fā)的《工業(yè)和信息化部關(guān)于推進(jìn)民爆行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的意見》《民用爆炸物品行業(yè)技術(shù)發(fā)展方向及目標(biāo)(2018年版)》中均提出“工業(yè)雷管要逐步全面升級換代為數(shù)碼電子雷管,滿足全生命周期公共安全管控標(biāo)準(zhǔn)的要求?！睌?shù)碼電子雷管作為“十三五”時期產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整的主要方向,近幾年產(chǎn)量呈快速增長趨勢。截至“十三五”末,我國數(shù)碼電子雷管生產(chǎn)許可能力為5.35億發(fā)。根據(jù)2020年民爆行業(yè)經(jīng)濟(jì)運行分析報告的數(shù)據(jù),2020年數(shù)碼電子雷管產(chǎn)量為1.17億發(fā),同比增長96.48%,占雷管總產(chǎn)量的12.24%,所占比例比2019年增長6.8個百分點。隨著數(shù)碼電子雷管技術(shù)的不斷發(fā)展和普及,數(shù)碼電子雷管替代普通雷管成為行業(yè)進(jìn)步的趨勢,也成為保障社會生產(chǎn)穩(wěn)定和安全的重要組成部分[5-6]。

2020年6月,《工業(yè)和信息化部關(guān)于進(jìn)一步加強工業(yè)行業(yè)安全生產(chǎn)管理的指導(dǎo)意見》指出要不斷提升安全技術(shù)水平,建立健全民爆行業(yè)智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系,推動智能制造技術(shù)的推廣應(yīng)用。推廣數(shù)碼電子雷管裝配自動化生產(chǎn)技術(shù)和裝備。

為適應(yīng)民爆市場需求,有效落實行業(yè)政策,安徽雷鳴科化有限責(zé)任公司將原有工業(yè)電雷管裝配生產(chǎn)線和導(dǎo)爆管雷管裝配生產(chǎn)線進(jìn)行技術(shù)改造,完成數(shù)碼電子雷管裝配生產(chǎn)線建設(shè)。生產(chǎn)線設(shè)計改造以先進(jìn)性、適用性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性為原則,充分利用原有工房,減少建設(shè)投入。設(shè)置引火元件對焊工房和導(dǎo)爆管雷管、數(shù)碼電子雷管裝配工房,完成年產(chǎn)200萬發(fā)數(shù)碼電子雷管的任務(wù)。

1 數(shù)碼電子雷管裝配生產(chǎn)線設(shè)計

數(shù)碼電子雷管裝配生產(chǎn)線采用分段式輸送技術(shù),每個工序之間的傳送帶是獨立傳送,既有效地防殉爆,又提高了生產(chǎn)效率。全線采用PLC、工控機(jī)、視頻等綜合遠(yuǎn)程監(jiān)控,實現(xiàn)人機(jī)隔離、自動化,具有安全性高、產(chǎn)能高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、性能好等特點[7]。

1.1 設(shè)計內(nèi)容

數(shù)碼電子雷管裝配生產(chǎn)線的技術(shù)改造不新建工房,不改變廠區(qū)現(xiàn)有各生產(chǎn)線布局,僅根據(jù)項目建設(shè)需要,對個別建筑物功能進(jìn)行調(diào)整。生產(chǎn)線中主要危險性建筑物的危險等級及計算藥量見表1。

表1 危險性建筑物的危險等級及計算藥量

原剛性藥頭焊接工房調(diào)整為引火元件對焊工房,利用原有設(shè)備、設(shè)施進(jìn)行數(shù)碼電子雷管的芯片蘸藥及烘干。新增一臺焊接機(jī),進(jìn)行數(shù)碼電子雷管的腳線和芯片的鉚接和激光焊接,避免了采用普通錫焊容易出現(xiàn)兩點粘連、虛焊、焊接效率低等問題,保證焊接質(zhì)量穩(wěn)定[8]。引火元件對焊工房工藝設(shè)備的布置情況如圖1所示。

原導(dǎo)爆管雷管裝配工房調(diào)整為導(dǎo)爆管雷管、數(shù)碼電子雷管裝配工房。導(dǎo)爆管雷管和數(shù)碼電子雷管生產(chǎn)不同時進(jìn)行。利用原有工房內(nèi)閑置的鋼板防護(hù)間,設(shè)置卡口、排模、包裝工位,新增一臺卡口機(jī)和一臺自動檢測注碼綁定激光編碼機(jī)。其工藝設(shè)備布置情況如圖2所示。

1.2 數(shù)碼電子雷管生產(chǎn)工藝流程

數(shù)碼電子雷管生產(chǎn)工藝流程如圖3所示,具體操作步驟為:

微課已然成為熱詞，教育者如何在紛雜的環(huán)境中保持應(yīng)有的姿態(tài)，如何在各類評比中把握正確的微課制作方向，尤其是如何從微課的技術(shù)思維轉(zhuǎn)變?yōu)榻虒W(xué)思維，是非常難以解決的問題。

圖1 引火元件對焊工房工藝設(shè)備布置

圖2導(dǎo)爆管雷管、數(shù)碼電子雷管裝配工房工藝設(shè)備布置

1)芯片蘸藥頭及烘干。在引火元件焊接工房內(nèi)利用原有設(shè)備設(shè)施進(jìn)行數(shù)碼芯片蘸藥頭及烘干。

2)腳線焊接。在引火元件焊接工房內(nèi)進(jìn)行雷管腳線和芯片的鉚接和激光焊接后,人工傳遞到基礎(chǔ)雷管卡口工位。

3)基礎(chǔ)雷管傳遞?；A(chǔ)雷管由人工從基礎(chǔ)雷管暫存庫傳遞至卡口工位,一次傳遞不超過200發(fā)。

4)基礎(chǔ)雷管卡口。由操作人員在鋼板防護(hù)間內(nèi)卡口設(shè)備上完成單發(fā)卡口,通過氣動鋼板防護(hù)窗傳遞到排模工位。

5)排模。由人工將卡口成品和線卡排列在裝配模具上,線卡和雷管本體交錯排布,共5發(fā),腳線放置在方形空間內(nèi),方形空間可容納5根25 m以內(nèi)的打把腳線。排模工位設(shè)置1個,排好后通過氣缸將裝配模具送入抗爆間室內(nèi)進(jìn)行裝配生產(chǎn)。

6)數(shù)碼電子雷管自動檢測、注碼、三碼綁定及管殼碼線卡碼自動激光蝕刻編碼。載有卡口成品的裝配模具由排模間推入氣缸送到位后,底部頂升定位氣缸動作,同時下壓定位動作。完全定位后,芯片檢測氣缸頂升,完成芯片檢測,如果檢測合格,注碼和三碼綁定,該工位的數(shù)據(jù)由系統(tǒng)自動傳輸?shù)郊す饩幋a機(jī)上存儲備用,如果該模具上有不合格品,不合格品由控制系統(tǒng)自動標(biāo)識提醒,該模具上的5發(fā)產(chǎn)品均不參與編碼,該模具送出后聲光報警系統(tǒng)提示不合格品位置,操作工進(jìn)行人工分揀。已經(jīng)檢測注碼綁定完畢,且均是合格品的裝配模具由左右氣缸推動到編碼工位,激光編碼機(jī)按系統(tǒng)要求對線卡進(jìn)行二維碼(或條形碼)蝕刻,對管殼進(jìn)行數(shù)字編碼。該工序間最大產(chǎn)品數(shù)為10發(fā)。

7)退模、裝箱。進(jìn)行成品的收集、裝箱,成品轉(zhuǎn)運至成品中轉(zhuǎn)庫。

圖3 數(shù)碼電子雷管生產(chǎn)工藝流程圖

2 數(shù)碼電子雷管產(chǎn)品規(guī)格及性能指標(biāo)

表2 數(shù)碼電子雷管產(chǎn)品規(guī)格

數(shù)碼電子雷管主要性能指標(biāo)需符合WJ 9085—2015《工業(yè)數(shù)碼電子雷管》要求。

1)延期時間:根據(jù)用戶要求在0～16 000 ms范圍自行設(shè)定。

2)延期時間精度:在-20℃、70℃及常溫試驗條件下,延期時間≤150 ms時,誤差≤±1.5 ms；延期時間＞150 ms時,相對誤差≤±1%。

3)抗震性能:將數(shù)碼電子雷管置于凸輪轉(zhuǎn)速(60±1)r/min,落高為(150±2)mm的震動試驗機(jī)中,連續(xù)震動10 min。震動過程中不會發(fā)生爆炸、結(jié)構(gòu)松散或損壞等現(xiàn)象,測試結(jié)束后數(shù)碼電子雷管還能正常起爆。

4)起爆能力:8號數(shù)碼電子雷管應(yīng)能炸穿5 mm厚鉛板,穿孔直徑應(yīng)大于數(shù)碼電子雷管外徑。

5)抗水性能:常溫下,浸入壓力為(0.05±0.002)MPa的水中保持4 h,取出后雷管可正常起爆。

6)抗拉性能:將雷管在19.6 N的靜拉力作用下持續(xù)1 min,雷管密封塞和腳線不發(fā)生目視可見的損壞和移動,雷管可正常起爆。

7)可燃?xì)獍踩?煤礦許用型數(shù)碼電子雷管在濃度為9%的可燃?xì)庵衅鸨瑫r,不應(yīng)引爆可燃?xì)狻?/p>

8)靜電感度:在電容為500 pF、串聯(lián)電阻為5 000Ω及充電電壓為25 kV條件下,對腳線-腳線、腳線-管殼放電,雷管不會發(fā)生爆炸。

9)耐溫性能:數(shù)碼電子雷管在85℃的環(huán)境下保持4 h,不會發(fā)生爆炸；取出后應(yīng)能正常起爆。在-40℃的環(huán)境中保持4 h應(yīng)能正常起爆。

3 數(shù)碼電子雷管裝配生產(chǎn)線安全設(shè)計

3.1 工藝安全聯(lián)鎖

1)相鄰工位之間的產(chǎn)品傳遞是通過落差20 cm的滑道進(jìn)行的,即采用民爆行業(yè)常用的落差方式防殉爆,或采用腳踏氣動鋼板隔離窗防殉爆。

2)數(shù)碼電子雷管檢測和激光編碼間與外面的操作人員用鋼板裝甲隔離,產(chǎn)品出入通過自動隔離窗進(jìn)行。在檢測或編碼時,自動隔離窗不允許打開,同時,自動隔離窗打開時,設(shè)備也不進(jìn)行檢測或編碼。

3)維修通道的門有安全聯(lián)鎖開關(guān),如果該門未處于關(guān)閉狀態(tài),生產(chǎn)設(shè)備停機(jī)報警。

3.2 鋼板防護(hù)

為了防止各工序間的傳殉爆,數(shù)碼電子雷管裝配生產(chǎn)線采用鋼板防護(hù)結(jié)構(gòu),在各個操作工位設(shè)置了鋼板防護(hù)?；A(chǔ)雷管暫存間和數(shù)碼電子雷管暫存間均為抗爆間室,門為抗爆門。人工操作工序與危險工序?qū)崿F(xiàn)人機(jī)隔離。各生產(chǎn)工房新增的鋼板防護(hù)要求為:

1)鋼板防護(hù)間隔離鋼板均應(yīng)落至地面,不留縫隙,鋼板之間應(yīng)連接牢固,鋼板與鋼板之間不應(yīng)存在縫隙。

2)鋼板防護(hù)間上方均應(yīng)獨立設(shè)置鋼絲網(wǎng),鋼絲網(wǎng)之間不應(yīng)相互連接。鋼絲網(wǎng)上應(yīng)獨立鋪設(shè)柔性透明且厚度為1～2 mm的PVC板(亦稱PVC水晶板),板應(yīng)具有難燃性和自熄性(火源移開后燃燒和微燃立即停止),PVC板應(yīng)與防護(hù)鋼板緊密連接,不留縫隙。

3)相鄰工位均存在基礎(chǔ)雷管的防護(hù)鋼板間,防護(hù)鋼板上不應(yīng)存在常開孔洞,若開孔洞,應(yīng)設(shè)置可靠的常閉自動防護(hù)窗(僅傳遞時可開啟)。

4)要完善鋼板防護(hù)間內(nèi)管理和技術(shù)措施,嚴(yán)禁防爆箱、工作臺面危險品超量；要及時清理干凈鋼板防護(hù)間內(nèi)防爆箱、工作臺面浮藥。

4 結(jié)語

數(shù)碼電子雷管裝配生產(chǎn)線利用了原有生產(chǎn)線的平面布局,布局簡潔、合理,各工序間安全聯(lián)鎖裝置及自動控制系統(tǒng)運行順暢,實現(xiàn)了生產(chǎn)過程的人機(jī)隔離、自動化、連續(xù)化作業(yè),提高了數(shù)碼電子雷管裝配生產(chǎn)的效率和本質(zhì)安全水平。