冲裁工艺噪声发射及其控制的理论与实验研究

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1、摘要冲压加工是现代制造业中应用最为广泛的生产技术之一。对于冲压生产技术存在的美中不足一噪声、振动及不安全问题，正在愈来愈多地引起世人的关注。显然，研究冲压加工中的噪声问题，在社会效益、技术经济和学术理论上都具有十分重要的意义。各种冲压工艺所产生的噪声中，以冲裁工艺噪声为最严重，也最具典型性。因此，本文选择普通冲裁中产生的工艺噪声作为具体研究对象，采取理论分析与实验验证相结合的手段，进行了较为深入、系统的研究，探讨了其噪声发射的理论规律与特点，提出了从积极主动角度降低其噪声峰值的对策。主要研究工作包括；冲裁工艺噪声测试系统

2、的搭建，噪声测试实验与分析、噪声发射机理的研究；冲裁突然分离阶段冲头自由振动微分方程的建立、突然分离阶段冲裁工艺噪声声压级与冲裁力的数学关系、冲裁工艺噪声发射峰值预报模型的建立与实验验证；板料冲裁加工有限元模拟及变形过程分析、两步法冲裁降噪效果的理论分析、级进模两步法冲裁模设计、级进模两步法冲裁降噪工艺实验研究；反顶力作用下冲裁模具设计与强度校核问题、反顶力作用下冲裁降噪工艺实验研究。并取得了以下主要研究成果：(1)采用较先进的测试方法，获得了与典型的冲裁力曲线相协调的冲裁噪声发射声压波形图；采用包络线法对冲裁工艺噪声发

3、射声压波形图的整体外轮廓进行描述，得到了冲裁工艺噪声发射树的物理模型，定量地验证了冲裁变形到突然分离阶段噪声最大的结论；较全面地描述了整个冲裁加工过程中噪声发射情况；(2)系统地推导出冲裁突然分离阶段噪声声压级与冲裁力的数学关系式，即冲裁工艺噪声发射峰值的数学计算模型。该模型表明，冲裁力愈大，则冲裁噪声声压级分贝值愈大；(3)首次提出了分别用板料的强度极限和用板料的硬度Hv值预报冲裁工艺噪声发射峰值的数学模型；并推荐采用板料维氏硬度Hv值预报突然分离阶段冲裁工艺噪声发射声压级的数学模型；摘要(4)通过钢板、黄铜板和铝板这

4、3种金属板料的冲裁变形模拟结果，较为准确地找到了板料突然分离的位置；理论上得出一个重要结论：在冲裁加工中，当冲头切入金属板料深度达到板料厚度的(50％～60％)时，金属板料的变形到达突然分离阶段；(5)针对提出的一种级进模两步法冲裁新工艺的目的之—一可降低冲裁工艺噪声，通过对板料冲裁变形进行有限元模拟及结果分析，从理论上指导该工艺的实际应用，并作了实验验证，还介绍了4种两步法冲裁级进模的结构形式：(6)提出了一种带有反顶力作用的冲裁工艺，即在普通冲裁凹模内设置聚氨酯弹性垫块进行冲裁。该工艺与普通冲裁工艺的操作完全相同，可

5、行性好，并可保持原有的生产效率。且通过实验测试验证，也可谓之是又一种新的冲裁降噪工艺。关键词：冲裁变形；噪声发射；预报模型；级进模两步法冲裁：反顶力作用下冲裁ⅡAbstmctABSTRACTPressworkingisoneofthe删uctiontccllImlogyusedwidelyinmcHd锄m趾妇tIlring．Howev盯，tlle托麟ist∞i∞，“bration锄dins∞IlrityproblenlsinpressworkingtechIlology，Whicha∞mo∞孤dmo糟al删onedill

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