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数控转塔冲床降噪办法研讨

肖军，高级工程师，首要从事机械伺服数控转塔冲床技术研讨。

数控转塔冲床作为金属板材加工领域中的关键设备，至今已有近60年的开展进程。现代制造业不只要求数控转塔冲床可以高速、重载工作，还应愈加节能环保。近年来，跟着数控转塔冲床向着高速度、大吨位的方向开展，随之而来的噪声问题逐步引起人们的高度重视，据测算，数控转塔冲床冲裁噪声声压级一般在90～110dB之间，振荡和噪声已经成为产品层次的重要指标，对数控转塔冲床的噪声控制进行研讨具有现实意义。

现在国内外数控转塔冲床的冲头干流结构有四种，分别为日本村田的肘杆结构、芬兰FINN-POWER的丝杆楔块结构、德国通快的中空电机结构以及AMADA公司的曲柄连杆结构。曲柄连杆结构相对其他结构尽管存在所需电机功率大、公称力行程规模小等缺陷，但其胜在结构简略，传动组织刚性好，保护便利且可靠性高，国内的转塔冲床生产厂家如亚威、金方圆、扬力等仍选用该冲头结构。本文也将以此结构转塔冲床为剖析目标，对其噪声发生的原因及降噪办法进行研讨。

噪声源剖析

数控转塔冲床的噪声是脉冲式的瞬态噪声，其声压级峰值到达100～120dB，分为工作噪声和冲裁噪声。冲裁噪声首要发生在模具与板料触摸瞬间和板料开裂瞬间，一般远大于工作噪声，首要由组织运动副空隙磕碰发生的噪声、模具与板材碰击发生的噪声以及机身贮存的能量经过振荡辐射发生的噪声构成。模具与板材碰击的噪声可经过优化冲床运动速度、改善模具刃角办法进行降噪；机身振荡辐射噪声比较消沉，且远小于组织磕碰发生的噪声。因而本文首要就冲床空隙发生的噪声机理及降噪办法进行研讨。

噪声发生机理

空隙发生噪声机理

冲床的传动组织由曲轴、连杆、滑块组成，曲轴与机身、连杆间经过轴承衔接，连杆与滑块间经过柱销衔接，轴承内圈选用过盈合作，因而，冲床的传动组织空隙首要坐落轴承外圈和柱销衔接处。

滑块向下死点方向工作过程中，其速度逐步减小，阐明此时滑块的加速度方向向上，即惯性力方向向上，滑块在竖直方向的效果力由连杆经过柱销传递，因而连杆上接受的是拉应力载荷，传动组织的空隙示意图如图1（a）所示。

滑块上的模具与板材触摸瞬间，连杆上的拉伸应力瞬间转换为紧缩应力，传动组织中运动副空隙瞬间从图1（a）的状况转变为图1（b）状况，这种瞬间磕碰必定发生巨大的冲击噪声，空隙越大，发生的冲击噪声越大。

机身能量开释发生噪声机理

冲裁时，模具一旦触摸金属板料，冲裁力开端添加。与此同时，因为机身及其他受力构件的变形而积储了弹功能。板料开裂瞬间，机身贮存的弹性变形能瞬间开释，机身上横梁与传动组织快速向下运动，上横梁运动到初始方位后将不再持续向下运动，而是转为环绕初始方位振荡，经过振荡办法开释机身贮存的能量，但传动组织仍持续向下运动，因为上横梁的运动俄然中止，传动组织相对于上横梁将发生较大的相对加速度，且方向向下；曲柄连杆的运动副触摸状况别离，并撞向空隙侧，从而发生二次冲击噪声。

降噪办法

施加预冲裁力

冲床在冲裁板材前，传动组织的空隙如图1（a）所示，如果在滑块下端施加一个效果力，将传动组织的空隙调整到图1（b）所示状况，将很好的防止冲裁瞬间传动组织空隙发生的噪声。

常用的效果力施加办法如图2所示，在滑块下端规划一个气缸，内通高压气体，高压气效果于滑块上的效果力要大于滑块本身的惯性力，才干使连杆上的拉伸应力转变为紧缩应力，传动组织空隙到达图1（b）状况。

板料开裂瞬间，机身能量开释会形成传动组织空隙二次冲击，高压气的效果类似于阻尼绷簧，可以减小二次冲击力，传动组织的质量越小，其惯性力越小，二次冲击力也越小。单从下降噪声视点而言，气压越高越好，但气压过高，必定分管一部分电机扭矩，冲床的许用冲裁力减小，因而高压气的气压挑选应结合冲床的冲裁力进行裁决。

冲床冲裁板材过程中，板材开裂前，机身贮存一定的变形能，贮存能量的巨细与机身的刚度有关，界说机身上横梁刚度为k1，立柱刚度为k2，板材对冲床的效果力为p，机身的刚度k=k1k2/(k1+k2)，机身贮存的能量Q=p2/2k。由此可看出，在冲裁力不变的情况下，机身贮存的能量与其刚度成反比，机身刚度越大，冲裁过程中其变形量越小，贮存的能量越少，机身的振荡噪声及传动组织空隙的二次冲击噪声越小。

减振垫能量转换

在机身与地基间安装减振垫，经过减振垫，在冲床冲裁板材过程中，确保机身的加速度方向向上，进而减小机身上横梁吸收的变形能；在板材开裂瞬间，将机身贮存的变形能转换为机身的全体运动，减小机身内部振荡，进而到达下降冲床噪声意图。

改变运动副衔接办法

与球头式衔接组织相比，柱销式衔接组织尽管加工简单，安装便利，但其安装空隙较大，且运动副间的触摸面积小，相同的冲击力情况下，球头的触摸面积更大，对应的冲击噪声也较小。

结束语

本文对曲柄式数控转塔冲床的传动组织空隙噪声机理，以及机身储能开释发生的二次冲击噪声机理进行了剖析，提出了四种下降冲床冲裁噪声的办法，分别为提前施加预冲裁力、增强机身刚度减小机身贮存能量、经过减振垫的能量转化减小机身内部振荡、增大运动副间的触摸面积下降冲击噪声。后续还有两点需求进一步研讨：

⑴效果于滑块上的预冲裁力详细需求多大，才干确保机身开释能量时传动组织的运动副不别离，气压挑选过大，空气噪声必定增大，可否用电磁悬浮办法替代气缸。

⑵减振垫怎么挑选才干确保冲床冲裁过程中减小机身储能，板料开裂后减小机身内部振荡。

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