厚板沖壓噪聲的研究和控制

盧正峰

（陜西重型汽車集團有限公司，陜西 西安 721200）

厚板沖壓噪聲的研究和控制

盧正峰

（陜西重型汽車集團有限公司，陜西 西安 721200）

沖壓加工過程產生的噪聲和振動對人員、模具、設備等產生較大影響，厚板零件沖壓的影響更大。本文通過測量厚板沖壓各環節的噪聲，對上料、沖裁和摞料三個環節對比試驗，并重點對沖裁噪聲的各種影響因素進行研究，確定出各環節有效減振降噪措施，從工藝分析、模具設計和使用階段減振降噪提供依據。

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

沖壓加工過程產生的振動和噪聲，不僅對加工人的聽力系統、神經系統、心血管系統和消化系統等造成影響，而且增加了模具和設備的故障率。厚板模具沖裁過程中的噪聲和振動的影響更大，甚至造成模具無法批量生產、小車電機差點跌落的情況。不管從員工身心健康還是模具設備考慮，很有必要研究沖壓加工噪聲規律和控制措施。

沖壓噪聲分為運轉噪聲和工作噪聲。運轉噪聲是沖床運轉噪聲，它包括電機、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產生的噪聲。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方面采取措施。在已經投入使用的沖壓單元，要降低運轉噪聲、限制噪聲傳播，需要投入很大的費用，國內在這方面研究制的資料較多。降低工作噪聲相對比較容易實施，是一種投入少見效快的方法，但國內對工作噪聲研究的資料較少。

1、存在問題

沖壓過程中，人們能夠感受到有振動和噪聲。實際上，沖壓產生振動，振動以噪聲的形式展現出來。對厚板模具沖壓過程跟蹤，了解沖壓各階段的噪聲大小及影響因素，為后續模具設計和改進選用減振降噪措施提供依據。

工作噪聲不僅僅是沖壓過程產生噪聲，而且上料、沖壓、摞料和廢料清理各階段都產生噪聲。國內已經有沖壓噪聲樹理論，但對整個過程和各階段的影響因素國內研究資料比較少。

沖壓加工按照工藝分為沖裁和壓形，沖裁過程一般在機械壓力機，是沖壓車間噪聲振動的主要發生源；壓形過程主要在油壓機，噪聲振動較小。所以重點對沖裁噪聲研究。

本次跟蹤試驗，以噪音為主要觀察對象，以測量數據的前后對比作為判斷依據。采用符合國際委員會IEC651 TYPE2和美國國家標準ANSI S1.4 TYPE2的數字式噪音計，該噪音計精確度為±1.5分貝，測量范圍30-130分貝。對同一人進行對比測量，被測物的距離和高度前后保持一致，每次測量數據都不少于30個。

2、厚板沖壓過程各階段的噪聲

沖壓零件生產過程中的流程為: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、定時清理廢料。在這個過程中，每個階段都產生噪聲。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，扔廢料噪聲是定時清理的廢料與廢料箱的撞擊噪聲。不管零件大小，測量發現，沖裁噪聲即使比其他噪聲小，但都傳播的遠，振動特別大的噪聲傳播的更遠；而其他噪聲傳播距離都很近，沒有明顯的振動。上料噪聲、沖裁噪聲和摞料噪聲每次沖壓過程都發生，重點跟蹤研究。

3、沖壓過程各階段噪聲的影響因素

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

3.1 沖裁噪聲影響因素

3.1.1 沖裁噪聲與設備的關系

以某零件的沖裁模分別在630T和1625T沖床上進行對比，前者平均噪聲增加12分貝，振動也明顯增大。沖床設備的噸位、臺面尺寸和厚度、整體剛性等參數與沖裁的振動噪聲有一定關系，與沖床是否采用減振裝置有較大關系。

3.1.2 沖裁噪聲與模具外形大小的關系

相同沖裁力的模具，投影面積不同，單位面積承載力不同，振動和噪聲就會有差異。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

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

毛坯料的平面度對噪聲有影響。有一摞料，上面幾件平面度超差較多，噪聲明顯小，后續的板料平面度符合要求，噪聲就大了。對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

沖裁過程中零件表面涂油，不僅能起到潤滑和冷卻的作用，而且能降低沖裁噪聲值，并會持續一定的件數。一般涂油后，噪聲能降低1-3分貝，能影響3-5件。模具采取過減振措施，噪聲降低和持續數量都有明顯增加。

3.1.6 常見沖裁工藝的降噪措施

對于最常見的切邊、沖孔兩類沖裁工藝，經過大量的對比試驗，在結構上采取不同的措施，噪聲降低的差異很明顯。

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

2）對某沖孔零件進行測試，采用階梯沖前后進行對比，噪聲降低9.7分貝，振動明顯減小。根據對比試驗，階梯沖是沖孔模減振降噪的有效手段。階梯沖級數、每級高度差以及沖頭布置方式都對降噪效果有影響。

根據以上影響因素，對一種零件工藝設計時，可從設備選用、模具外形尺寸、沖裁工藝搭配組合、采取降噪結構等方面提前從源頭控制噪聲。生產過程中，可通過對潤滑油品種、涂抹方式及頻次等進行選擇來控制噪聲。

4.2 上料噪聲的影響因素

一般上料環節，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生，較小零件是零件棱邊與模具碰撞產生。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，因為撞擊噪聲較小，噪音計無法區別是環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，從模具中雙手取出后，轉身扔在的工位器具上。為了保證扔到合適位置，一般都是對正后用力扔在工位器具上。在這個過程中，摞料噪聲與零件距離工位器具尺寸有關。

以某橫梁碼放在不同高度的工位器具上進行對比試驗，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量不到噪聲。

4、結論

根據跟蹤試驗結果，對沖壓各階段噪聲規律和沖裁噪聲的影響因素有了較為全面的認識，為后續工藝分析、模具設計和使用階段從源頭上控制噪聲提供了依據。這些結構降噪措施對模具改變小，無制造難度，增加費用少，是投入使用沖壓單元的一種簡單易行的減振降噪手段。我們已經在用模具和新制造模具中使用，取得了明顯的效果。

[1] 盧險峰.板材的沖裁力學研究及應用[J].應用科學學報，1992，10（3）:221-225.

[2] 盧險峰.沖壓加工噪聲樹---沖壓工藝噪聲發射模型[J].鍛壓技術.2008.6.19.

[3] 中國機械工程學會鍛壓學會編.鍛壓手冊[M].機械工業出版社出版.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，從事汽車沖壓技術工作16年。