低噪音沖壓模具落料裝置設計

楊海洪　吳水清　王強

摘要：采用吸振法和隔離法兩種方式，設計了沖壓模具落料預壓機構和隔音板結構。預壓機構對沖壓過程形成緩沖，降低落料凸模剛性碰撞產生的噪聲。纖維板的凹槽結構增加聲音的反射次數，吸收落料產生的噪音，并且和鐵板相配合對沖壓落料產生的噪音進行吸收并隔離。降低了噪音，提高了制件質量和模具壽命。

關鍵詞：模具設計;噪音;沖壓落料;模具壽命

0 ?引言

沖壓生產特別是沖裁落料時，沖裁力越大，反作用力也越大，瞬間撞擊產生的噪音也就越大，而且嚴重影響模具的使用壽命以及制件的質量。模具在正常工作時，會不可避免地產生噪聲，噪聲最高值可到120dB左右，導致沖壓車間一般達100～130分貝的加工噪聲。國家規定噪聲標準是85dB，如果人長期處在90分貝以上噪聲環境中工作，就會損傷聽力、影響健康、降低工效。

設計低噪音沖壓模具落料裝置，能夠解決現有的沖壓模具落料機構的噪音防護不足問題，避免對操作工人的身體造成損害，提高制件質量和模具壽命。

1 ?結構設計方案

落料裝置主要由機架、緩沖桿、壓臺、隔音板、預壓桿、底座等零部件組成。

1.1 總體結構

圖1為裝置的結構主視圖。緩沖桿11可以在機架1內部滑動，其底部固定連接在壓臺2上，外圈套有緩沖彈簧10。壓臺2兩側設計了上限位作用的上限位桿6，上限位桿6頂部焊接固定在機架1上，壓臺2與上限位桿6之間為滑動配合。頂料凸模12固定連接在機架1的底部，可以在壓臺2內部滑動。機架1兩側底部設計了下限位作用的下限位桿9，下限位桿9底部焊接在底座5上，下限位桿9與機架1之間為間隙配合。模具臺7固定在底座5上，8為落料孔。底座5外側設計了隔音板3，兩者通過螺栓4固定連接。

1.2 預壓機構

A為預壓機構（如圖2所示），壓臺2下方設置了回位彈簧13和預壓桿14。預壓桿14長度小于壓臺2凹槽的深度，可以在其內部滑動。橡膠墊15固定在預壓桿14底部，以避免與模具臺剛性接觸。

2 ?隔音板設計

如圖3所示，隔音板3設置了兩組，在機架1兩側對稱分布。目的是對噪音的傳播途徑進行隔斷，以達到降噪的效果。

如圖4所示，隔音板由鐵板301和纖維板302組成，鐵板301的左側采用粘結方式與纖維板302固定連接。

鐵板的高度大于纖維板的高度，底端超過纖維板底端的部分與底座外側的凹槽結構相契合，通過螺栓與底座構成固定結構。纖維板的左側面設計為均勻分布的凹槽結構，目的是增加聲音的反射次數，吸收沖孔時產生的噪音，并且和鐵板相配合，達到先吸音再隔音的效果，對噪音進行充分的衰減。通過隔音板的雙層結構作用，能夠對噪音進行有效地削弱。

3 ?技術原理

降低噪音可從振源和傳播途徑兩個方面采取措施，主要有吸振法和隔離法兩種方式。吸振法是在振源周圍的空間內設置吸收振動、噪音的材料，以達到減振降噪目的;隔離法是在噪音傳播途徑中設置障礙物，進行阻擋使其不能直接通過。

3.1 預壓機構減少噪聲

沖壓加工時，壓臺2下行過程中，預壓桿14會首先接觸模具臺7，預壓桿14底部的橡膠墊15可以減小接觸瞬間的沖擊。然后預壓桿14頂部的回位彈簧13發生收縮，預壓桿14向壓臺2內部的凹槽結構中移動，直至完全進入壓臺2的凹槽結構中，之后壓臺2才與工件形成接觸。此過程中，回位彈簧13利用自身彈力，將預壓桿14向下頂，對壓臺2進行緩沖，減小了壓臺2的瞬時沖擊，從而達到減小噪音的產生的效果。

采用預壓機構設計，對沖壓過程形成緩沖，能夠減小噪音的產生。預壓桿通過回位彈簧與壓臺構成彈性結構，能夠在壓臺與模具臺接觸之前預先形成接觸，對壓臺的下行進行緩沖，從而減少沖擊形成的噪音。由于預壓桿的長度小于壓臺內部凹槽結構的深度，在壓臺與工件完全接觸后能夠完全收縮進入壓臺內部，因此不影響沖壓操作的正常進行。

3.2 隔音板降低噪聲

沖壓加工的噪音會向機架1的外圈方向傳播，機架1兩側對稱分布的隔音板3能夠對噪音的傳播進行隔斷。

纖維板302的左側面均勻分布有凹槽結構，在噪音進入纖維板302的凹槽結構后，會發生多次反彈。而且纖維板材質本身具有極其細微的縫隙結構，噪音傳播時還會發生無數次反彈，消耗其大量能量，降低噪音。

經過纖維板302削弱后，噪音傳播至鐵板301表面。在隔音材料中，質量越重、密度越大的物質隔音效果愈好。鐵板密度較大，其聲音的吸收和透過率低、反射能力強，對噪音的隔絕效果好。因此，使得噪音難以從其中穿過，達到隔離降噪的效果。

4 ?結束語

本裝置采用預壓機構和隔音板結構，降低了剛性碰撞產生的噪聲，能夠對沖壓落料產生的噪音進行吸收并隔離。在沖壓落料模具設計中運用效果良好，得到了生產實際驗證，削弱了噪音的危害，延長了模具的使用壽命。

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基金項目：2018年江西省新產品試制計劃（2018-0572）;2018年度吉安市重大科技研發專項。

作者簡介：楊海洪（1969-），男，江西吉安人，高級工程師;王強（通訊作者）（1963-），男，江西安福人，碩士，教授，研究方向為材料加工、機電一體化。