沖壓車間的降噪工程

沖壓生產(chǎn)線上的噪聲污染嚴(yán)重威脅著操作人員的身體健康，隨著自動(dòng)化水平的不斷提高，生產(chǎn)節(jié)奏的不斷加快，這種污染也更加劇烈，為了解決這一問(wèn)題，廣州本田做出了不懈的努力。

噪聲是汽車沖壓車間危害工人職業(yè)健康最主要的因素。如果按現(xiàn)有的沖壓條件，特別是隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷應(yīng)用，沖壓生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)奏越來(lái)越快，產(chǎn)生的噪聲也越來(lái)越密集。一般沖壓車間操作崗位的平均噪聲都在90dB（A）以上，部分區(qū)域甚至達(dá)到100dB（A）以上。因此，從保護(hù)員工聽力及構(gòu)建綠色工廠的角度出發(fā)，沖壓車間必須進(jìn)行噪聲控制工程。

沖壓線降噪工程的基本思路

汽車沖壓車間的噪聲控制手段較多，一般主要有以下3種：

1、采用低噪聲的生產(chǎn)設(shè)備，重點(diǎn)解決噪聲源的問(wèn)題。隨著壓力機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使用伺服壓力機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)機(jī)械壓力機(jī)，可以將沖壓的噪聲控制在75dB以下，達(dá)到非常理想的效果。

2、對(duì)崗位管理和工件加工工藝進(jìn)行調(diào)整。通過(guò)輪崗的方式減少操作人員受噪聲影響的時(shí)間；同樣的零件采用5工序加工要比4工序加工產(chǎn)生的噪聲小。

3、隔絕噪聲的傳播途徑，減少車間的混響時(shí)間。由于車間混響時(shí)間長(zhǎng)，聲音衰減較慢，因而聲源通過(guò)反射傳至各受聲點(diǎn)的噪聲也就越多，所以必須利用特殊的介質(zhì)隔斷噪聲的傳播途徑以減輕噪聲對(duì)操作人員健康的損害。

由于現(xiàn)有沖壓線已經(jīng)無(wú)法在設(shè)備和工藝上進(jìn)行大范圍的改動(dòng)，因此，在設(shè)備、工藝及周圍環(huán)境已經(jīng)確定的情況下，隔絕噪聲的傳播途徑是沖壓線降噪的主要手段和基本思路。

通常情況下，進(jìn)行噪聲控制有吸聲、隔聲和吸聲隔聲共用3種方法。吸聲是利用疏松、多孔的材料將部分聲能轉(zhuǎn)化成熱能加以吸收，如超細(xì)玻璃棉、巖棉等；隔聲是利用質(zhì)密的材料將聲音隔絕于某個(gè)空間，如一定厚度的鋼板就是很好的隔聲材料；為了實(shí)現(xiàn)更好的噪聲控制，往往采取“吸隔共用”的方法，將隔聲材料和吸聲材料制成專用的吸音板，表面為隔聲層，內(nèi)腔填充吸聲材料進(jìn)行吸聲處理，這樣的復(fù)合結(jié)構(gòu)可以有效地增強(qiáng)整體的降噪效果。

基本方案的制定

從以上分析中可以看出，制作專門的吸音板對(duì)大型沖壓線進(jìn)行全封閉處理，能起到很好的降噪作用，但有以下幾個(gè)方面需要加以注意：

□ 降噪工程實(shí)施后，不能降低整線的生產(chǎn)安全。

□ 壓力機(jī)周邊1m范圍內(nèi)的噪聲降低至85dB（A）以下，達(dá)到國(guó)家相關(guān)法律的規(guī)定。

□ 降噪工程實(shí)施后，不降低整線的生產(chǎn)效率。

□ 降噪工程實(shí)施后，不能增加模具的自動(dòng)更換時(shí)間。

圖1所示為生產(chǎn)線全封閉處理的外觀圖，從圖中可以看出在生產(chǎn)線的周圍加裝吸音板使之成為一個(gè)相對(duì)封閉的空間，在全線自動(dòng)化生產(chǎn)時(shí)操作人員處于隔音墻的外面，以達(dá)到隔絕噪聲的目的。

圖1  生產(chǎn)線全封閉處理的外觀

壓力機(jī)周圍隔音墻的高度通常與壓力機(jī)橫梁底面高度一致，對(duì)于生產(chǎn)線前端拆垛機(jī)部分的隔音墻應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況稍微降低一些；由于壓力機(jī)的操作屏和原壓力機(jī)工作臺(tái)開出的滑升門都封閉在了隔音墻里面，因此為了操作的方便，在隔音墻上開設(shè)滑升門，對(duì)于其他需要進(jìn)入的地方出于成本的考慮則采用手動(dòng)外開門；為了能夠方便地觀察生產(chǎn)線內(nèi)部情況，在隔音墻上適當(dāng)位置安裝由雙層玻璃制作的觀察窗。

由于降噪工程是對(duì)原有生產(chǎn)線的改造，必然會(huì)對(duì)整線的安全（S）、管理（M）、操作（D）等方面帶來(lái)一定影響。因此在制定方案時(shí)，必須預(yù)測(cè)到可能產(chǎn)生的影響，并采取防范措施（見表）。

降噪工程的實(shí)施

1、車間混響時(shí)間和各噪聲源噪聲值的確定

混響時(shí)間是指室內(nèi)聲音達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，聲源停止發(fā)聲后殘余聲音在房間內(nèi)往復(fù)反射經(jīng)壁面吸收，平均聲能密度下降為原有數(shù)值的百萬(wàn)分之一的時(shí)間（或聲能密度衰減60dB所需要的時(shí)間）?；祉憰r(shí)間越長(zhǎng)，則表明聲音在車間內(nèi)多次被反射，能量衰減速度慢，在同樣聲源的條件下混響時(shí)間長(zhǎng)的車間比混響時(shí)間短的車間噪聲要大。

圖2是車間測(cè)量的混響時(shí)間頻率特性。從圖中可以看出車間的混響時(shí)間比較長(zhǎng)。

對(duì)噪聲源噪聲值的準(zhǔn)確測(cè)定是降噪工程的主要依據(jù)。測(cè)量車間噪聲時(shí)，首先需要確定測(cè)試點(diǎn)，一般選取壓力機(jī)周圍1m范圍的點(diǎn)，測(cè)試點(diǎn)高度為1.5m，圖3所示為對(duì)18個(gè)測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行噪聲測(cè)量的結(jié)果。可以清楚地看到，測(cè)定值遠(yuǎn)高于國(guó)家規(guī)定的85dB標(biāo)準(zhǔn)，必須進(jìn)行降噪處理。

在測(cè)量各點(diǎn)噪聲值的同時(shí)，還應(yīng)記錄各測(cè)試點(diǎn)噪聲的頻普，以便于掌握噪聲的特點(diǎn)，為選擇什么樣的降噪材料提供依據(jù)。圖4和圖5分別為某噪聲源的頻普，可以看出圖4所示的噪聲在各個(gè)頻率段的值基本相同，說(shuō)明在降噪時(shí)需要考慮各個(gè)頻率段的情況；圖5所示的噪聲值在低頻階段較高，在高頻階段較低，說(shuō)明在降噪時(shí)主要進(jìn)行低頻段的處理。

2、吸音材料的選擇

圖6所示為隔音板基本組成結(jié)構(gòu)，從圖中可以看出，隔音板共有5部分組成，噪聲通過(guò)穿孔板的小孔進(jìn)入吸音棉，一部分通過(guò)玻璃棉絲的振動(dòng)將能量轉(zhuǎn)化成熱能消耗掉，另一部分被外層的鋼板隔絕，達(dá)到吸隔共用的目的。

（1）厚度為2mm的外層鋼板，起隔音和支撐作用，并且是吸音板的外表面。

（2）吸音板中間部位為吸音材料，材質(zhì)為玻璃棉制品，用于吸收聲音能量，是降噪材料的主要組成部分。

（3）纖維板粘貼在吸音棉的外面，以防止吸音棉下墜。

（4）透音薄膜貼在吸音棉的兩側(cè)，起防潮和防止吸音棉絲從內(nèi)層穿孔板的網(wǎng)孔中脫落的作用。

（5）穿孔板為帶網(wǎng)眼的鋼板，穿孔率約35％～40％，孔徑2～3mm，噪聲可以通過(guò)這些小孔進(jìn)入吸音棉內(nèi)部，同時(shí)該板還起有支撐作用。

在選擇吸音材料時(shí)，確認(rèn)吸音棉的吸音能力是關(guān)鍵。圖7所示為吸音材料的吸音能力曲線。從圖中可以看出厚度100mm的吸音棉比厚度50mm的吸音棉的吸音能力高，同時(shí)也可以看出吸音棉對(duì)高頻段的噪聲吸音效果較好，對(duì)低頻段的噪聲吸音效果較差。以吸音棉厚度100mm的材料為例，當(dāng)噪聲頻率在250Hz時(shí)，吸音能力已經(jīng)達(dá)到約35dB，隨著頻率的增加，吸音能力逐漸增加。

聲學(xué)研究結(jié)果表明，隔聲材料質(zhì)量增加1倍，隔聲效果可以增加6dB。因此為了有效達(dá)到需要的噪聲值，必須合理選擇隔音材料的厚度。主要包括兩個(gè)方面，一方面是外層鋼板的厚度，特別是低頻噪聲比較大的場(chǎng)所，外層的鋼板需要加厚，因?yàn)槲裘迣?duì)低頻噪聲的吸音效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)差于對(duì)高頻噪聲的吸收；另一方面是吸音棉厚度的選擇，一般根據(jù)噪聲的大小，50～100mm是常用的一個(gè)厚度范圍值，在本次降噪工程中由于噪聲值超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)較多，為了保證降噪效果，確定吸音棉厚度為100mm。

3、吸音板的密封處理

由于整個(gè)生產(chǎn)線的封閉處理是將多個(gè)小的吸音板拼接成為一個(gè)封閉體，因此為了保證降噪效果，在設(shè)計(jì)制造時(shí)需要控制好各個(gè)吸音板之間的間隙，一般為1～2mm。為了盡量不讓噪聲通過(guò)這些縫隙傳出以影響降噪的效果，通常采用密封膠進(jìn)行縫隙密封。

4、通風(fēng)處理

由于設(shè)備本身運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的熱量，加之吸音材料玻璃棉具有的保溫特性，生產(chǎn)線內(nèi)部在封閉后溫度往往比外部高3～5℃。在實(shí)施降噪工程時(shí)，通常在隔音墻頂安裝抽風(fēng)機(jī)，抽走封閉空間內(nèi)的熱空氣，使內(nèi)部形成負(fù)壓，外部空氣可經(jīng)隔音墻流入內(nèi)部。在選用抽風(fēng)機(jī)時(shí)選用低噪聲的風(fēng)機(jī)以免影響降噪的效果。

5、照明處理

由于封閉工程實(shí)施后使設(shè)備內(nèi)部與外部車間照明隔絕，因此封閉體內(nèi)需要增加照明系統(tǒng)。為了保證生產(chǎn)及后期設(shè)備維護(hù)需要的照明，設(shè)計(jì)照度達(dá)到500流明以上。封閉體內(nèi)的照明系統(tǒng)進(jìn)行單獨(dú)布線，獨(dú)立開關(guān)，保證方便使用而且不影響原有供電系統(tǒng)。另外，為了防止車間突然停電，在封閉體內(nèi)加裝了應(yīng)急照明系統(tǒng)以保證設(shè)備和人員的安全。

6、生產(chǎn)線監(jiān)視系統(tǒng)

生產(chǎn)線全封閉后不可避免地產(chǎn)生很多盲區(qū)，雖然在封閉墻上留有一定的觀察窗，但可視范圍已經(jīng)大大減小，例如，在全自動(dòng)換模（ADC）過(guò)程中，操作側(cè)的對(duì)面為盲區(qū)，壓力機(jī)工作臺(tái)的移動(dòng)存在著很大的安全隱患。所以，加裝生產(chǎn)線監(jiān)視系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控生產(chǎn)線內(nèi)外的生產(chǎn)情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)內(nèi)部的異常情況發(fā)生，保證設(shè)備和操作人員的安全。

結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)沖壓線實(shí)施降噪工程，并經(jīng)第3方專業(yè)噪聲檢測(cè)機(jī)構(gòu)的檢測(cè)，生產(chǎn)線各點(diǎn)的噪聲值均達(dá)到85dB（A）以下，完全滿足了設(shè)計(jì)要求并達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。在這方面，廣州本田努力探索，并大膽采用國(guó)產(chǎn)材料，努力培養(yǎng)國(guó)內(nèi)本地供應(yīng)商，無(wú)論在成本控制方面還是在降噪效果方面都取得了很好的效益。