厚板沖壓噪聲的研究和控制

盧正峰

（陜西重型汽車集團(tuán)有限公司，陜西 西安 721200）

厚板沖壓噪聲的研究和控制

盧正峰

（陜西重型汽車集團(tuán)有限公司，陜西 西安 721200）

沖壓加工過(guò)程產(chǎn)生的噪聲和振動(dòng)對(duì)人員、模具、設(shè)備等產(chǎn)生較大影響，厚板零件沖壓的影響更大。本文通過(guò)測(cè)量厚板沖壓各環(huán)節(jié)的噪聲，對(duì)上料、沖裁和摞料三個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)比試驗(yàn)，并重點(diǎn)對(duì)沖裁噪聲的各種影響因素進(jìn)行研究，確定出各環(huán)節(jié)有效減振降噪措施，從工藝分析、模具設(shè)計(jì)和使用階段減振降噪提供依據(jù)。

厚板模具；沖裁；跟蹤；控制措施

CLC NO.:TG386.2Document Code:AArticle ID:1671-7988(2015)07-93-03

引言

沖壓加工過(guò)程產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲，不僅對(duì)加工人的聽力系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)和消化系統(tǒng)等造成影響，而且增加了模具和設(shè)備的故障率。厚板模具沖裁過(guò)程中的噪聲和振動(dòng)的影響更大，甚至造成模具無(wú)法批量生產(chǎn)、小車電機(jī)差點(diǎn)跌落的情況。不管從員工身心健康還是模具設(shè)備考慮，很有必要研究沖壓加工噪聲規(guī)律和控制措施。

沖壓噪聲分為運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲和工作噪聲。運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲是沖床運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲，它包括電機(jī)、皮帶、齒輪、曲柄連桿滑塊及軸承間隙、離合器等形成的噪聲。工作噪聲是模具加工時(shí)產(chǎn)生的噪聲。而控制噪聲，都是從降低聲源噪聲、限制噪聲的傳播和阻斷噪聲的接收三個(gè)方面采取措施。在已經(jīng)投入使用的沖壓?jiǎn)卧?，要降低運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲、限制噪聲傳播，需要投入很大的費(fèi)用，國(guó)內(nèi)在這方面研究制的資料較多。降低工作噪聲相對(duì)比較容易實(shí)施，是一種投入少見效快的方法，但國(guó)內(nèi)對(duì)工作噪聲研究的資料較少。

1、存在問(wèn)題

沖壓過(guò)程中，人們能夠感受到有振動(dòng)和噪聲。實(shí)際上，沖壓產(chǎn)生振動(dòng)，振動(dòng)以噪聲的形式展現(xiàn)出來(lái)。對(duì)厚板模具沖壓過(guò)程跟蹤，了解沖壓各階段的噪聲大小及影響因素，為后續(xù)模具設(shè)計(jì)和改進(jìn)選用減振降噪措施提供依據(jù)。

工作噪聲不僅僅是沖壓過(guò)程產(chǎn)生噪聲，而且上料、沖壓、摞料和廢料清理各階段都產(chǎn)生噪聲。國(guó)內(nèi)已經(jīng)有沖壓噪聲樹理論，但對(duì)整個(gè)過(guò)程和各階段的影響因素國(guó)內(nèi)研究資料比較少。

沖壓加工按照工藝分為沖裁和壓形，沖裁過(guò)程一般在機(jī)械壓力機(jī)，是沖壓車間噪聲振動(dòng)的主要發(fā)生源；壓形過(guò)程主要在油壓機(jī)，噪聲振動(dòng)較小。所以重點(diǎn)對(duì)沖裁噪聲研究。

本次跟蹤試驗(yàn)，以噪音為主要觀察對(duì)象，以測(cè)量數(shù)據(jù)的前后對(duì)比作為判斷依據(jù)。采用符合國(guó)際委員會(huì)IEC651 TYPE2和美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)ANSI S1.4 TYPE2的數(shù)字式噪音計(jì)，該噪音計(jì)精確度為±1.5分貝，測(cè)量范圍30-130分貝。對(duì)同一人進(jìn)行對(duì)比測(cè)量，被測(cè)物的距離和高度前后保持一致，每次測(cè)量數(shù)據(jù)都不少于30個(gè)。

2、厚板沖壓過(guò)程各階段的噪聲

沖壓零件生產(chǎn)過(guò)程中的流程為:零件放置在模具上、操作按鈕沖壓加工、取出零件放置在工位器具、定時(shí)清理廢料。在這個(gè)過(guò)程中，每個(gè)階段都產(chǎn)生噪聲。以一種較大厚板零件沖裁為例，各階段的平均噪聲如圖1:

上料噪聲是零件與模具撞擊的聲音，摞料噪聲是把零件摞在工位器具中的撞擊噪聲，扔廢料噪聲是定時(shí)清理的廢料與廢料箱的撞擊噪聲。不管零件大小，測(cè)量發(fā)現(xiàn)，沖裁噪聲即使比其他噪聲小，但都傳播的遠(yuǎn)，振動(dòng)特別大的噪聲傳播的更遠(yuǎn)；而其他噪聲傳播距離都很近，沒有明顯的振動(dòng)。上料噪聲、沖裁噪聲和摞料噪聲每次沖壓過(guò)程都發(fā)生，重點(diǎn)跟蹤研究。

3、沖壓過(guò)程各階段噪聲的影響因素

沖裁噪聲是重點(diǎn)中的重點(diǎn)，從沖床噸位、模具外形大小、工藝差異、板料平直度等方面進(jìn)行對(duì)比研究。

3.1 沖裁噪聲影響因素

3.1.1 沖裁噪聲與設(shè)備的關(guān)系

以某零件的沖裁模分別在630T和1625T沖床上進(jìn)行對(duì)比，前者平均噪聲增加12分貝，振動(dòng)也明顯增大。沖床設(shè)備的噸位、臺(tái)面尺寸和厚度、整體剛性等參數(shù)與沖裁的振動(dòng)噪聲有一定關(guān)系，與沖床是否采用減振裝置有較大關(guān)系。

3.1.2 沖裁噪聲與模具外形大小的關(guān)系

相同沖裁力的模具，投影面積不同，單位面積承載力不同，振動(dòng)和噪聲就會(huì)有差異。選取的甲模具沖裁力是乙模具的1.01倍，但面積是1.42倍。在同一臺(tái)沖床上，甲乙模具的平均沖裁噪聲分別為111.8和116.5分貝。相同條件下，單位面積承載力小，沖裁噪聲大。

3.1.3 工藝與沖裁噪聲相關(guān)

常見的沖裁工藝有切邊、沖孔等幾類。切邊沖孔模和沖孔模沖裁力相近，即使沖孔模的單位面積承載力小，但平均噪聲要大5.9分貝。

3.1.4 毛坯料平面度與沖裁噪聲也相關(guān)

毛坯料的平面度對(duì)噪聲有影響。有一摞料，上面幾件平面度超差較多，噪聲明顯小，后續(xù)的板料平面度符合要求，噪聲就大了。對(duì)兩批平面度不同的相同零件，平面度好的零件平均噪聲大6.1分貝。

3.1.5 沖裁噪聲與涂油相關(guān)

沖裁過(guò)程中零件表面涂油，不僅能起到潤(rùn)滑和冷卻的作用，而且能降低沖裁噪聲值，并會(huì)持續(xù)一定的件數(shù)。一般涂油后，噪聲能降低1-3分貝，能影響3-5件。模具采取過(guò)減振措施，噪聲降低和持續(xù)數(shù)量都有明顯增加。

3.1.6 常見沖裁工藝的降噪措施

對(duì)于最常見的切邊、沖孔兩類沖裁工藝，經(jīng)過(guò)大量的對(duì)比試驗(yàn)，在結(jié)構(gòu)上采取不同的措施，噪聲降低的差異很明顯。

1）對(duì)以切邊為主的某零件進(jìn)行測(cè)試，切邊鑲塊分別用平刃和斜刃對(duì)比。斜刃平均噪聲降低了5.9分貝，振動(dòng)的幅度和傳播范圍降低的特別明顯。根據(jù)多次對(duì)比測(cè)試，切邊模具采用斜刃是簡(jiǎn)單有效減振降噪措施，噪聲降低幅度與斜刃高度差相關(guān)。

2）對(duì)某沖孔零件進(jìn)行測(cè)試，采用階梯沖前后進(jìn)行對(duì)比，噪聲降低9.7分貝，振動(dòng)明顯減小。根據(jù)對(duì)比試驗(yàn)，階梯沖是沖孔模減振降噪的有效手段。階梯沖級(jí)數(shù)、每級(jí)高度差以及沖頭布置方式都對(duì)降噪效果有影響。

根據(jù)以上影響因素，對(duì)一種零件工藝設(shè)計(jì)時(shí)，可從設(shè)備選用、模具外形尺寸、沖裁工藝搭配組合、采取降噪結(jié)構(gòu)等方面提前從源頭控制噪聲。生產(chǎn)過(guò)程中，可通過(guò)對(duì)潤(rùn)滑油品種、涂抹方式及頻次等進(jìn)行選擇來(lái)控制噪聲。

4.2 上料噪聲的影響因素

一般上料環(huán)節(jié)，都是先把制件扔到模具上，再推到正確位置。較大零件噪聲是零件與模具棱邊碰撞產(chǎn)生，較小零件是零件棱邊與模具碰撞產(chǎn)生。在較大零件模具的碰撞棱邊位置和較小零件模具碰撞工作面安裝橡膠滾輪，因?yàn)樽矒粼肼曒^小，噪音計(jì)無(wú)法區(qū)別是環(huán)境噪聲還是撞擊噪聲。

4.3 摞料噪聲的影響因素

不同零件碼放方式不同，較大零件一般要碼放整齊，而較小零件中間工序不要求。較大零件碼放時(shí)，從模具中雙手取出后，轉(zhuǎn)身扔在的工位器具上。為了保證扔到合適位置，一般都是對(duì)正后用力扔在工位器具上。在這個(gè)過(guò)程中，摞料噪聲與零件距離工位器具尺寸有關(guān)。

以某橫梁碼放在不同高度的工位器具上進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，工位器具高的明顯要小于工位器具低的。另外，較小零件隨意扔到放在放地上的工藝器具中的噪聲基本都在110分貝以上，而整理的碼放在約90cm高的敞開式工位器具中幾乎測(cè)量不到噪聲。

4、結(jié)論

根據(jù)跟蹤試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)沖壓各階段噪聲規(guī)律和沖裁噪聲的影響因素有了較為全面的認(rèn)識(shí)，為后續(xù)工藝分析、模具設(shè)計(jì)和使用階段從源頭上控制噪聲提供了依據(jù)。這些結(jié)構(gòu)降噪措施對(duì)模具改變小，無(wú)制造難度，增加費(fèi)用少，是投入使用沖壓?jiǎn)卧囊环N簡(jiǎn)單易行的減振降噪手段。我們已經(jīng)在用模具和新制造模具中使用，取得了明顯的效果。

[1] 盧險(xiǎn)峰.板材的沖裁力學(xué)研究及應(yīng)用[J].應(yīng)用科學(xué)學(xué)報(bào)，1992，10（3）:221-225.

[2] 盧險(xiǎn)峰.沖壓加工噪聲樹---沖壓工藝噪聲發(fā)射模型[J].鍛壓技術(shù).2008.6.19.

[3] 中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)鍛壓學(xué)會(huì)編.鍛壓手冊(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社出版.2002.1.

Study and control of plate stamping noise

Lu Zhengfeng
( Shaanxi Heavy Duty Automobile Group Co., Ltd., Shaanxi Xi’an 721200 )

The noise and vibration of punching process have great influence on the staff, mold, equipment, stamping parts and greater impact plate. In this paper, the noise in each link of the measuring plate stamping, the feeding and blanking and pile material three aspects contrast test, research and a variety of effects on the blanking noise factors, determined the process of vibration and noise reduction measures, and provide the basis from the process analysis, mold design and the use of vibration and noise reduction.

Slab mold; Punching; Track; Control Measures

TG386.2

A

1671-7988(2015)07-93-03

盧正峰，工程師，就職于陜西重型汽車有限公司車架廠，從事汽車沖壓技術(shù)工作16年。