沖床噪聲分析及應(yīng)對措施

王　蕾　楊雪玲

摘要：隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，噪聲對環(huán)境的污染及對人類的危害也日益嚴(yán)重。沖壓噪聲是主要的工業(yè)噪聲源之一。沖床沖壓噪聲的產(chǎn)生與傳播途徑多樣，影響因素很多。文章分析了沖床噪聲的來源，闡述了沖床噪聲的危害性，從機床結(jié)構(gòu)、模具結(jié)構(gòu)、吸音隔音、個人防護(hù)以及廠房布置等方面提出了一些降噪的措施。

關(guān)鍵詞：沖床噪聲；空載噪聲；負(fù)載噪聲；降噪量；模具結(jié)構(gòu)

中圖分類號：TG385文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-2374（2009）16-0187-02

隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，噪聲對環(huán)境的污染及對人類的危害也日益嚴(yán)重。沖壓噪聲是主要的工業(yè)噪聲源之一。沖床沖壓噪聲的產(chǎn)生與傳播途徑多樣，影響因素很多。本文將對沖床噪聲的產(chǎn)生原因作簡單的分析，并結(jié)合實際提出一些應(yīng)對措施。

一、沖壓噪聲的來源分析

沖床噪聲主要可分為空載噪聲和負(fù)載噪聲?？蛰d噪聲是沖床空載運轉(zhuǎn)噪聲，它包括電動機噪聲、工作機構(gòu)間隙產(chǎn)生的沖擊噪聲、離合器與齒輪撞擊噪聲等。其中，主要是離合器和齒輪的撞擊噪聲。負(fù)載噪聲是沖床沖壓時產(chǎn)生的噪聲，在相同的沖床上采用不同的沖壓工藝（如沖裁，拉深，彎曲）加工同樣材料所產(chǎn)生的噪聲不一致。

（一）空載噪聲

1．電動機噪聲。做為動力源，電機工作時產(chǎn)生的噪聲包括電機繞組的電磁噪聲、空氣動力噪聲及機械噪聲。電機噪聲的聲壓級與電機的功率、轉(zhuǎn)速等有關(guān)。電機的電磁噪聲，主要是由交變電磁場相互作用激發(fā)轉(zhuǎn)子和定子振動產(chǎn)生的。電磁噪聲一般為高頻噪聲。電機的空氣動力噪聲主要是冷卻風(fēng)扇噪聲，對于相當(dāng)多的電機，冷卻風(fēng)扇噪聲是主要噪聲源。機械噪聲主要包括一些旋轉(zhuǎn)運動部件的非平衡力激發(fā)產(chǎn)生的噪聲和一些零部件振動時產(chǎn)生的噪聲。

2．工作機構(gòu)間隙噪聲。沖床的曲柄連桿滑塊機構(gòu)共有三對摩擦副：曲軸軸頸與曲軸瓦；曲柄頸與連桿大頭軸瓦；連桿小頭（球頭）與滑塊球頭座。由于制造和裝配誤差以及工作需要，它們之間不可避免存在間隙。它們之間彼此的移動，從自由移動過渡到接觸移動時，必然要帶來強烈的撞擊，這種噪聲頻帶寬，高頻部分強。間隙越大，噪聲越高。另外，間隙一定時，滑塊行程次數(shù)越高，噪聲比例升高。

3．離合器噪聲。當(dāng)離合器結(jié)合時，不少沖床都會發(fā)生“叮當(dāng)”聲。這是滑塊、連桿在往復(fù)運動時的慣性力和曲軸的回轉(zhuǎn)質(zhì)量的離心力產(chǎn)生碰撞發(fā)出的間斷聲響。影響離合器噪聲因素有：離合器接合時受到的沖量的大小，在質(zhì)量一定的條件下決定于沖擊速度的高低；還與接觸材料本身的剛度和阻尼特性有關(guān)。離合器有剛性的和摩擦式的兩種，其中轉(zhuǎn)鍵式在中小噸位沖床上應(yīng)用最廣，噪聲相對較高，噪聲是由一系列的撞擊所引發(fā)的。

引起負(fù)荷運轉(zhuǎn)噪聲的原因有刀具與工件或卸料板與坯料間的撞擊、沖壓工藝過程的扭擊與沖剪。其中沖壓過程的扭擊與沖剪噪聲最大。

1．扭擊噪聲。同類沖床的扭擊噪聲與沖壓部件的板厚、硬度、幾何形狀、錘擊速度、沖模間隙等因素有關(guān)，噪聲隨這些量值增大而提高。沖床工作時，沖頭與板料及卸料板與坯料的碰撞沖擊大大增強，隨著撞擊速度的增加撞擊聲也隨之升高，如圖1所示。碰撞噪聲與其后發(fā)生的材料斷裂聲可分別測得，這一測量方法已付諸實施。在同一臺沖床上，沖裁厚、硬料比沖裁薄、軟料的噪聲大。對于厚的延展性板料，撞擊噪聲與斷裂聲達(dá)到一樣大小。

2．沖剪噪聲。沖壓工藝工序不同，噪聲差別很大。板料沖裁要比彎曲、拉深的噪聲大，而壓印、壓波、翻邊、彎曲、拉深等成形工序的噪聲較小。

下面以沖裁為例，分析沖裁噪聲的產(chǎn)生。沖裁過程大致可分為彈性變形，塑性變形和斷裂分離三個階段。沖裁時，沖頭一旦接觸金屬板料，沖裁力開始增加。與此同時，由于機身及其它受力構(gòu)件的變形而積蓄了彈性能。當(dāng)沖頭進(jìn)入板料約一半厚度時，沖裁力達(dá)到最大值。板材的突然斷裂使沖頭突然失荷，機身等積蓄的彈性能在極短時間內(nèi)釋放出來，將激起機身及各部件的振動，使部件間產(chǎn)生沖擊，與此同時，滑塊以相當(dāng)大的速度下沖，引起滑塊周圍空氣的壓力擾動，從而輻射噪聲。

除以上的分析之外，沖床的間距，包括與左右、前后沖床的間隔小于工廠設(shè)計規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)尺寸時，沖壓噪聲將增大。安裝沖床的密度過大，噪聲將大幅度地增大。沖壓車間凈空間不能太小，屋架下弦標(biāo)高低于4米，會增大噪聲折射混響，加大噪聲。

二、沖床噪聲的危害

工業(yè)噪聲對環(huán)境是一種污染，沖壓噪聲據(jù)實測結(jié)果都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超標(biāo)并超過人的聽覺限度，它直接危害人的健康。長期在噪聲環(huán)境中工作使人煩躁不安、產(chǎn)生“聲音催眠”效應(yīng)，使人精神委靡不振。一定強度的持續(xù)噪聲，傷害人的聽覺，輕者造成耳沉，重者引起耳聾，這就是“噪聲性耳聾”，亦稱“職業(yè)性耳聾”，這是長期處在噪聲環(huán)境中工作，內(nèi)耳受損所致。

強烈的噪聲，極易形成差拍型次聲波，作用于人的軀體。有資料表明人體各部位都存在固有頗率，身體為7 ～13HZ，內(nèi)臟為4 ～6HZ，頭部為8 ～12HZ，這些固有頻率剛好在次聲波頻帶內(nèi)，所以沖壓工人在強烈噪聲環(huán)境中工作，常有頭昏腦脹、惡心和心悸之感。若噪聲波及到附近，會影響別人的休息及降低他人的工作效率。這類噪聲在噪聲控告事件中已居首位，不少廠區(qū)廠群矛盾已趨劇化。降低沖床噪聲已成為噪聲控制工程中的當(dāng)務(wù)之急。

三、噪聲的應(yīng)對措施

由于噪聲治理方案必須兼顧車間內(nèi)外工人和廠外環(huán)境，因此必須根據(jù)實際情況采取綜合性的多種治理方法。

（一）消除工作機構(gòu)噪聲

機械式?jīng)_床常用曲柄滑塊式的傳動機構(gòu)，為了減少間隙，軸承應(yīng)按規(guī)定要求安裝，裝配的配合間隙要適當(dāng)。因運動而增大間隙，軸承處可使用粘度較高的潤滑油，以增大阻尼，可使沖床的空載噪聲下降。還可在金屬薄板上粘貼阻尼層，金屬件相互撞擊部位墊入橡膠、塑料或其它防振墊層，并用螺栓等加以緊固，甚至也可用高強度非金屬代替部分金屬部件。

（二）改進(jìn)機床結(jié)構(gòu)

將系列開式雙柱固定臺壓力機和系列開式雙拄可傾壓力機改用摩擦離合器。沖床的傳動系統(tǒng)多用正齒輪傳動，開動沖床齒輪嚙合就會發(fā)出聲響，如果改用斜齒或人字齒輪傳動，就可基本上消除這種摩擦噪聲。盡量少用或不用高壓壓縮空氣吹卸沖件，推薦使用簡易機械手或傾斜床身15°以上，使沖件自動下落到零件箱。

（三）改進(jìn)模具結(jié)構(gòu)

用斜口模具代替平口模，利用刀口的斜面，使板料逐漸分離，從而延遲了沖切時間，可起到一定降噪效果。降噪聲與剪切角有關(guān)，剪切角越大，沖切時間也隨之增加，噪聲級降低量也相應(yīng)增大，圖2為剪切角與降噪量之關(guān)系，最佳剪切角以8°～10°為宜。

厚板沖孔、落料沖裁模，可采用沖擊限位沖裁，即在模具上設(shè)計限位塊或限位柱，并在其沖擊接觸面設(shè)置加厚的聚氮酚之類的彈性板，能獲得很好的消振減噪效果。

合理地選擇沖模的徑向百分比間隙，沖模百分比間隙對材料斷裂形式和受力特性都有較大的影響。間隙較小時，噪聲級較低。

（四）設(shè)置吸音、減振裝置

把沖床的飛輪及其傳動系統(tǒng)加罩殼封閉起來，能顯著降低傳動部分的噪聲。對于功率大、噪聲高的電動機還應(yīng)配置局部隔聲罩或封閉式隔聲罩。在沖床滑塊下部或模具工作區(qū)外側(cè)，裝活動防護(hù)柵或隔音罩。如果在模具外裝上隔音罩，罩內(nèi)壁再貼上吸聲材料，消減噪聲效果更為顯著?？梢栽跊_壓車間沖床機群的上方屋架下弦吊吸音板，建吸音天棚和吸音墻，還可使用活動吸音屏。安裝沖床時，在裝地腳螺釘部位安放減震墊。模具內(nèi)可裝置緩沖器，如橡膠類、金屬彈簧、空氣彈簧、液壓緩沖器等，其中以液壓效果為佳。

（五）合理布置廠房

一般沖壓車間的沖床多采用機群式布置，除專用件沖壓生產(chǎn)線、多機聯(lián)動自動線外，經(jīng)常將沖床按噸位分組成群排列。為了消減噪聲，便于作業(yè)，按噸位分組的每組沖床數(shù)應(yīng)不超過5臺，組與組之間至少空一排機床位置作為緩沖地帶，平?？蔀榱慵涞亩褕?。中小型機械壓力機，前后間距不少于1～1.5m，左右間距應(yīng)平均大于1m。每臺沖床占有車間有效生產(chǎn)面積12～15m2較為適宜。

（六）噪聲的個人防護(hù)

用防護(hù)藥棉、防聲棉、橡膠耳塞、塑料耳塞把耳朵塞上，防止或消減噪聲對人體聽覺的危害。還可佩戴防聲耳罩，可以把整個耳輪和外耳道全部罩蓋上，不僅隔聲效果好，而且沒有異常感覺。如果把耳塞與耳罩組合使用，其隔音效果更佳。

除以上提出的措施外還可調(diào)整生產(chǎn)組織形式，以縮短工人在大噪聲場的暴露時間。如每個工作日調(diào)換幾次工位或每兩小時加一次工間休息，使聽覺松弛與恢復(fù)，以減少噪聲的危害。

四、結(jié)語

沖床噪聲與振動對環(huán)境的污染問題由來已久，過去往往以遷離居民區(qū)的辦法來解決，但問題并未根本解決。本文提出的一些應(yīng)對措施可有效降噪，工廠在實踐中可靈活運用，爭取做到環(huán)保部門、工人、居民三滿意。

參考文獻(xiàn)

[1]陳威．沖床噪聲產(chǎn)生的原因、頻譜特性及傳播途徑分析[J]．鍛壓技術(shù)，1999，（5）．

[2]周新祥．噪聲控制技術(shù)及其新進(jìn)展[M]．北京：冶金工業(yè)出版社，2007．

[3]徐安祥．沖床的振動與噪聲[J]．機械工人（冷加工），1995，（8）．

作者簡介：王蕾（1963－），女，河南南陽人，河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院助教，研究方向：模具設(shè)計；楊雪鈴（1966－），女，河南南陽人，河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院工程師，研究方向：模具設(shè)計。