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恒 波 超 声 波

超声波模具的设计制作

发表时间:2021-04-17 10:32

对不同的焊接对象需要有不同工具头,不管是近场焊接还是传输焊接,只有半波长的工具头才能使焊接端面达到最大的振幅。工具头,有带振幅放大的和不带振幅放大的两种,塑料焊接机应用声学原理制作工具头。

   超声波模具的设计和生产一定是非常的简单。千万不要被误导,当使用一个加工不当或是未经过调谐的焊头,将给你的生产带来昂贵的损失--它会破坏焊接效果,甚至更严重的会直接导致换能器或发生器的损坏。


因此超声波模具的设计绝不像它的外形那样简单,相反需要很多的专业知识和技能--如何保证焊头能够最经济的工作?如何保证焊头能够将换能器转换的机械振动能有效地传递到工件上,我们的工程师将每一个环节都考虑得非常充分。


焊头是超声塑料焊接设备中一个很重要的部件, 其设计的好坏直接关系到焊接质量。将长条形焊头通过合理 开槽划分为若干相等的单元, 每个单元可作为复合阶梯形变幅杆来处理, 用传递矩阵法得出了焊头单元的频率方 程, 为长条形开槽焊头的设计提供了理论依据。

实验表明, 利用该方程设计的长条形焊头, 其实测频率与设计频率符 合很好。本设计方法物理意义明显, 计算简单, 非常适合工程设计。此外利用该方法可方便的求出开槽数、槽宽度以及槽长度等因素对焊头尺寸的影响, 也为焊头的优化设计提供了一定的理论依据。


   超声塑料焊接设备一般由超声波电源、超声振动系统和压力机构组成, 而超声振动系统又由超声换能器、变幅杆和焊头组成。超声换能器和变幅杆一 般被设计谐振于一定频率, 对不同的焊件不需改变, 而焊头则需按焊件的形状来专门设计, 其设计的好 坏直接关系到焊接质量, 所以它是焊接设备中非常 重要的部件。

对于较大的焊件, 需要大尺寸的焊头, 其尺寸有 时接近或超过一个纵波波长, 这时焊头将产生严重 的横向振动, 导致其辐射面的位移分布不均匀。为了 得到满意的振幅分布, 人们提出了开槽、开细缝、增 加附加弹性体及二次设计等方法来对大尺寸焊头的

   振动进行控制, 其中开槽是用于拟制焊头横向振动 最常用的方法[1]。对于开槽的大尺寸焊头, 由于形状 复杂, 很难得到严格的解析解, 此时人们更多地采用 有限元等数值计算方法分析这类问题。从前人的 研究来看数值方法更适合焊头后期的优化设计, 对 设计初期焊头的尺寸及频率估算并无优势。为了保 证能得到更好的优化结果, 首先估算能大致满足设计需求的结构尺寸至关重要, 所以研究具有开槽结 构的大尺寸焊头的设计理论具有现实意义。

对开槽后的长条形焊头进行了振动分析, 将焊头分 为端部单元体和中间单元体, 利用表观弹性法和等 效传输线法, 分别给出了四个不同单元体长度和高 度方向的频率方程, 利用这些频率方程可以设计长条形焊头, 但是设计过程比较复杂, 一些参数的选取 要靠经验, 不便于工程应用。本文将长条形焊头通 过合理开槽分成若干相等的单元, 利用传递矩阵法得出了焊头单元的频率方程, 为长条形焊头的设计 提供了理论基础。该设计理论计算简单, 物理意义 明显, 为长条形焊头的工程设计提供了一种简单易 行的方法。


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