塑性加工中的减振与降噪技术

　　摘要:本文综述目前在冲裁加工中减缓机身冲击振动和降噪的各种方法,如将压力机机身设计成夹层结构、利用减振材料代替普通钢板制作压力机;设计新型传动机构以降低冲裁速度;利用液体节流原理产生背压的阻尼油缸,即液压伺服-背压系统缓冲法;利用惯性原理的机械式惯性阻尼和液压式惯性阻尼的缓冲方法等。上述各种方法分别能降低噪声5~15dB(A)。

　　前 言

　　冷冲压车间中的噪声有80%是由机械式冲裁压力机的工作过程产生的。噪声源来自于四个方面:(1)压力机机身产生;(2)进料和上下料装置产生;(3)工作时从模具发出的噪声;(4)冲裁时由于压力机机身的振动辐射出来的噪声。其中(1)的噪声主要是压力机空载运行产生的,与压力机的型号、结构和制造精度有关。其噪声一般在90dB(A)以下,压力机空载运行的噪声可通过定期检修,控制传动件的间隙来控制噪声。

　　(3)和(4)是冲裁加工中的主要噪声源,与加工工艺、加工速度、模具结构、被加工材料以及压力机的结构有关,一般都超过100dB(A)。本文主要讨论冲裁加工过程中产生的噪声及其减振降噪的技术。

　　1 冲裁加工过程产生的噪声

　　冲裁过程产生的噪声主要来自于压力机的传动系统;气动离合器、压缩空气排气、电磁阀和上下料时的碰撞;工作时模具间的冲突、工具与金属间的碰撞;板材被冲孔或落料时的材料分离瞬间,由于滑块过冲,机身回弹引起的冲击振动等。图1是从一台曲柄压力机的单次冲裁中,实测得到的冲裁过程各个阶段产生的噪声波形图[1]。图中的为制动器松开时发出的声波;为凸模与板材接触并切入材料时的撞击声波;为凸模切断材料,材料断裂分离瞬间机身回弹引起的冲击振动声波;为凸模与材料分离时的声波;为制动器啮合时的声波。

　　由图1可知,的冲击振动噪声是机械压力机冲裁时发出噪声的主要部分,也称为“过冲”噪声。其原因是:在凸模冲切材料时,冲裁力传递到机身使机身弹性变形,当材料被切断时冲裁力突然下降,凸模与滑块出现过冲现象,导致储存在机身中的弹性变形能被突然释放,机身产生冲击振动,辐射出冲击噪声[1]。在冲裁力陡然下降的时段,滑块的位移速度明显增加[2]。

　　因此,许多学者都高度重视对滑块过冲时引起机身冲击振动的研究,设法减缓凸模切入材料时的速度和材料被切断的瞬间降低滑块的过冲速度。

　　2 各种降低冲裁加工噪声的技术

　　2.1 改进床身结构及其材料

　　(1)床身采用夹层结构

　　图2是一个转塔式压力机的床身,床身的壁板被设计成夹层结构,填入水泥或填入沙子[3]、[4]。通过实验研究表明,这种在夹层中填入沙子的结构制成的压力机,可降低噪声10dB(A)。这种夹层结构已成功地应用在数控转搭式冲裁压力机上,并已形成了产品。但是由于其设计、制造有一定的难度,夹层结构不适合于一般的冲裁压力机。