低噪音冲压模具落料装置设计

杨海洪　吴水清　王强

摘要：采用吸振法和隔离法两种方式，设计了冲压模具落料预压机构和隔音板结构。预压机构对冲压过程形成缓冲，降低落料凸模刚性碰撞產生的噪声。纤维板的凹槽结构增加声音的反射次数，吸收落料产生的噪音，并且和铁板相配合对冲压落料产生的噪音进行吸收并隔离。降低了噪音，提高了制件质量和模具寿命。

关键词：模具设计;噪音;冲压落料;模具寿命

0  引言

冲压生产特别是冲裁落料时，冲裁力越大，反作用力也越大，瞬间撞击产生的噪音也就越大，而且严重影响模具的使用寿命以及制件的质量。模具在正常工作时，会不可避免地产生噪声，噪声最高值可到120dB左右，导致冲压车间一般达100～130分贝的加工噪声。国家规定噪声标准是85dB，如果人长期处在90分贝以上噪声环境中工作，就会损伤听力、影响健康、降低工效。

设计低噪音冲压模具落料装置，能够解决现有的冲压模具落料机构的噪音防护不足问题，避免对操作工人的身体造成损害，提高制件质量和模具寿命。

1  结构设计方案

落料装置主要由机架、缓冲杆、压台、隔音板、预压杆、底座等零部件组成。

1.1 总体结构

图1为装置的结构主视图。缓冲杆11可以在机架1内部滑动，其底部固定连接在压台2上，外圈套有缓冲弹簧10。压台2两侧设计了上限位作用的上限位杆6，上限位杆6顶部焊接固定在机架1上，压台2与上限位杆6之间为滑动配合。顶料凸模12固定连接在机架1的底部，可以在压台2内部滑动。机架1两侧底部设计了下限位作用的下限位杆9，下限位杆9底部焊接在底座5上，下限位杆9与机架1之间为间隙配合。模具台7固定在底座5上，8为落料孔。底座5外侧设计了隔音板3，两者通过螺栓4固定连接。

1.2 预压机构

A为预压机构（如图2所示），压台2下方设置了回位弹簧13和预压杆14。预压杆14长度小于压台2凹槽的深度，可以在其内部滑动。橡胶垫15固定在预压杆14底部，以避免与模具台刚性接触。

2  隔音板设计

如图3所示，隔音板3设置了两组，在机架1两侧对称分布。目的是对噪音的传播途径进行隔断，以达到降噪的效果。

如图4所示，隔音板由铁板301和纤维板302组成，铁板301的左侧采用粘结方式与纤维板302固定连接。

铁板的高度大于纤维板的高度，底端超过纤维板底端的部分与底座外侧的凹槽结构相契合，通过螺栓与底座构成固定结构。纤维板的左侧面设计为均匀分布的凹槽结构，目的是增加声音的反射次数，吸收冲孔时产生的噪音，并且和铁板相配合，达到先吸音再隔音的效果，对噪音进行充分的衰减。通过隔音板的双层结构作用，能够对噪音进行有效地削弱。

3  技术原理

降低噪音可从振源和传播途径两个方面采取措施，主要有吸振法和隔离法两种方式。吸振法是在振源周围的空间内设置吸收振动、噪音的材料，以达到减振降噪目的;隔离法是在噪音传播途径中设置障碍物，进行阻挡使其不能直接通过。

3.1 预压机构减少噪声

冲压加工时，压台2下行过程中，预压杆14会首先接触模具台7，预压杆14底部的橡胶垫15可以减小接触瞬间的冲击。然后预压杆14顶部的回位弹簧13发生收缩，预压杆14向压台2内部的凹槽结构中移动，直至完全进入压台2的凹槽结构中，之后压台2才与工件形成接触。此过程中，回位弹簧13利用自身弹力，将预压杆14向下顶，对压台2进行缓冲，减小了压台2的瞬时冲击，从而达到减小噪音的产生的效果。

采用预压机构设计，对冲压过程形成缓冲，能够减小噪音的产生。预压杆通过回位弹簧与压台构成弹性结构，能够在压台与模具台接触之前预先形成接触，对压台的下行进行缓冲，从而减少冲击形成的噪音。由于预压杆的长度小于压台内部凹槽结构的深度，在压台与工件完全接触后能够完全收缩进入压台内部，因此不影响冲压操作的正常进行。

3.2 隔音板降低噪声

冲压加工的噪音会向机架1的外圈方向传播，机架1两侧对称分布的隔音板3能够对噪音的传播进行隔断。

纤维板302的左侧面均匀分布有凹槽结构，在噪音进入纤维板302的凹槽结构后，会发生多次反弹。而且纤维板材质本身具有极其细微的缝隙结构，噪音传播时还会发生无数次反弹，消耗其大量能量，降低噪音。

经过纤维板302削弱后，噪音传播至铁板301表面。在隔音材料中，质量越重、密度越大的物质隔音效果愈好。铁板密度较大，其声音的吸收和透过率低、反射能力强，对噪音的隔绝效果好。因此，使得噪音难以从其中穿过，达到隔离降噪的效果。

4  结束语

本装置采用预压机构和隔音板结构，降低了刚性碰撞产生的噪声，能够对冲压落料产生的噪音进行吸收并隔离。在冲压落料模具设计中运用效果良好，得到了生产实际验证，削弱了噪音的危害，延长了模具的使用寿命。

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基金项目：2018年江西省新产品试制计划（2018-0572）;2018年度吉安市重大科技研发专项。

作者简介：杨海洪（1969-），男，江西吉安人，高级工程师;王强（通讯作者）（1963-），男，江西安福人，硕士，教授，研究方向为材料加工、机电一体化。