聲波是物體在媒質中振動產生的。聲波是一種機械波，是物體的機械振動通過彈性媒質向遠處傳播的結果，產生聲波的振動系統稱為聲源。由聲波產生的機制可知，有振動產生或有空氣擾動的地方，就有聲波傳出。對沖床而言，其沖壓噪聲聲壓級一般在90～110dB之間。 　　沖床噪聲可分為運轉噪聲和工作噪聲。運轉噪聲是沖床空載運轉噪聲，它包括電機、皮帶、齒輪、曲柄連桿滑塊及軸承間隙、離合器等形成的噪聲。其中，主要是離合器和齒輪噪聲。工作噪聲是沖床沖壓時產生的噪聲，在相同的沖床上采用不同的沖壓工藝(如沖裁，拉深，彎曲)加工同樣材料所產生的噪聲不一致。 圖1工作噪聲歷程及聲能歷程［1］ (a)沖床工作噪聲歷程(b)聲能歷程 　圖1a是實測沖床一個工作循環的聲壓歷時曲線［1］，圖中清楚地表現了離合器噪聲、卸料噪聲、凸模接觸工件的碰撞聲以及材料斷裂時發出的噪聲。可以看出：材料斷裂時發出的噪聲和離合器工作時產生的噪聲最強烈(振幅大，衰減幅度大)。圖1b是相應聲能歷時曲線［2］。其聲能表達式為： 　　E＝∫p2dt(1) 　　式中E—聲能總和，N2m-4s 　　p—瞬時聲壓 　　圖2是沖床一個工作循環過程中，隨著時間的不同，各個頻帶的聲能分布情況。圖中的多面體表示該聲源的等效聲能的大小。由于峰值聲壓級同其頻率有關，據此可找出一些聲源的本質特性。從圖中也可看出沖裁噪聲和離合器噪聲多面體體積最大，其峰值最高。可見沖裁噪聲和離合器噪聲是沖床噪聲的兩個主要噪聲源。圖3是筆者利用分別運行法，在100kN沖床上沖裁2mm×φ30mm A3時的噪聲實測結果。 圖2 沖床工作時噪聲能量分布圖 圖3 100kN沖床沖裁噪聲實測值 1.離合器的接合和脫開噪聲 　　沖床常用的離合器有牙嵌式、摩擦片式、轉鍵式等。其中，轉鍵式在中小噸位沖床上應用最廣，噪聲相對較高。沖床轉鍵離合器接合的實質是轉鍵與開有三個(或四個)鍵位的中套的其中某個鍵位接合。離合器接合噪聲是由一系列的撞擊所引發的，在接合過程中，存在三個主要撞擊現象［3］： 　　(1)轉鍵與中套間的撞擊，即穩態轉鍵與旋轉著的中套接合過程中兩者的碰撞； 　　(2)轉鍵與曲軸間的撞擊，即轉鍵的一側與中套間撞擊的同時，另一側在前者反作用力的作用下與曲軸沖擊； 　(3)曲軸與其支承的滑動軸承間的撞擊。 　　圖4給出了前兩個撞擊現象所發生的位置。這些沖床構件之間的撞擊，產生了作用在大齒輪(大飛輪)及床身之上的作用力，這些作用力，是產生沖床離合器接合噪聲的根本原因之所在。 圖4兩種撞擊的發生區 1.轉鍵與曲軸的撞擊區2.轉鍵與中套的撞擊區 離合器接合噪聲的形成可用圖5來說明之。沖床在激振力F(ω)作用下，激起激振速度V1(ω)，振動能量在床身內部傳遞，當傳遞到發聲表面產生振動速度V2(ω)，使之與該表面接觸的空氣介質受到擾動而產生壓力變化P(ω)，從而輻射聲波。 圖5沖床離合器噪聲產生框圖 　圖5中B(ω)、T(ω)和σ(ω)是說明系統的激振力—振動—聲轉換特性的三個重要傳遞函數。它們都是頻率的復函數。B(ω)是構件間相互作用力點的機械導納，表示振動響應與激振力之間的關系；傳遞比T(ω)表示系統的傳遞特性；輻射系數σ(ω)描述了零件發聲表面振動多大程度上轉換成聲能了。激振力與聲壓(即F(ω)與P(ω))的關系可用下式［2］表示： 　　P(ω)＝F(ω)．B(ω)．T(ω)．σ(ω)(2) 　　總之，沖床轉鍵離合器噪聲是轉鍵與中套鍵位間撞擊、關閉器與鍵尾間撞擊等一系列撞擊所引發的，這些沖床構件之間的撞擊，首先產生一次噪聲，同時，產生了作用在大齒輪(大飛輪)及床身之上的作用力，這些作用力在床身內部傳遞，當傳遞到發聲表面產生振動速度，使之與該表面接觸的空氣介質受到擾動而產生壓力變化P(ω)，從而輻射聲波。影響離合器噪聲因素有：離合器接合時受到的沖量的大小，在質量一定的條件下決定沖擊速度的高低；還與接觸材料本身的剛度和阻尼特性有關。 　　2.沖裁工藝噪聲 　　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件的變形而積蓄了彈性能。當沖頭進入板料約一半厚度時，沖裁力達到最大值。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釋放出來，將激起機身及各部件的振動，使部件間產生沖擊，與此同時，滑塊以相當大的速度下沖，引起滑塊周圍空氣的壓力擾動，從而輻射噪聲。前者激發的噪聲稱振鳴噪聲，后者引起的噪聲為加速度噪聲。由分析可知，振鳴噪聲與引起機身等構件振動的沖裁力—時間歷程有關。此外，沖裁噪聲還包括板料斷裂聲、沖頭與板料的撞擊聲及兩者接觸時的空氣擠出聲共5種噪聲。 　　3.電動機噪聲 　　做為沖床的動力源，電機工作時也產生噪聲，它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、轉速等有關。 　　電機的電磁噪聲，主要是由交變電磁場相互作用激發轉子和定子振動產生的。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扇噪聲，對于相當多的電機，冷卻風扇噪聲是主要噪聲源。機械噪聲主要包括一些旋轉運動部件的非平衡力激發產生的噪聲和一些零部件振動時產生的噪聲。 　　電機噪聲的聲功率級可用下式計算［4］ 　　L＝20lgW+15lgN+k3 　　式中W—電機額定功率，kW 　　N—電機轉速，r/min 　　k3—信號頻率修正值 　　4.工作機構間隙產生的沖擊噪聲 　　沖床的連桿和曲軸，滑塊與連桿等連接零件組成的曲柄連桿滑塊機構中，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本身的需要，不可避免存在間隙。這些摩擦副之間雖然都承受交變載荷，但不一定都引起強烈的沖擊噪聲。它們之間彼此的移動，可能是有接觸的移動，也可能是無接觸的自由移動。但當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。顯然間隙越大，噪聲越高。另外，間隙一定時，滑塊行程次數越高，噪聲比例升高。 　　在沖床諸噪聲源中，沖裁噪聲和離合器噪聲是主要噪聲源。 　　5.齒輪嚙合噪聲 　　沖床上大小兩個齒輪在運轉過程中出現節線沖擊力和嚙合沖擊力，從而激起齒輪的嚙合噪聲。節線沖擊力是由兩輪齒嚙合時齒面摩擦力方向的改變而產生的。如圖6所示為齒輪嚙合時摩擦力的變化情況。齒輪的接觸線在嚙合過程中沿嚙合線從A向B移動。B是節點，在接觸點由A向B的移動中，速度逐漸減小，到達B點時速度為零。而在由B向C的移動過程中相對速度方向改變。因而，B點是速度方向的轉折點。由于相對滑動，因而也存在摩擦力。摩擦力的方向隨相對速度的改變而改變。所以，B點又是摩擦力方向的轉折點。節線沖擊力與傳遞力矩，齒面間摩擦系數及相對滑動速度的大小有關。齒傳遞功率越大，齒面粗糙度越大，轉速越高，齒輪的節線沖擊力就越大。 　嚙合沖擊力是在齒輪運轉過程中所發生的齒與齒之間碰撞而產生的沖力。實際齒輪在運轉過程中要發生變形，再加上齒輪的制造安裝誤差等，使得齒輪在運轉過程中發生齒與齒之間相互撞擊而輻射噪聲。其中齒輪的轉速對其噪聲的影響最大。當轉速升高，輻射聲壓級隨之提高。若用ω1表示初始速度，ω2表示改變后的速度，則聲壓級的變化量為［4］： 　　ΔL＝20lgω1/ω2(3) 信息來源于：機床產業網