超聲波模具的設(shè)計(jì)需要具備的條件

1、超聲波模具的設(shè)計(jì)需要具備的條件一、需要相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)：一、需要相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)： 超聲波模具的設(shè)計(jì)絕不像它的外形那樣簡(jiǎn)單，相反需要很多的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技能如何保證焊頭能夠最經(jīng)濟(jì)的工作？如何保證焊頭能夠?qū)Q能器轉(zhuǎn)換的機(jī)械振動(dòng)能有效地傳遞到工件上，形成持續(xù)穩(wěn)定的焊接等，每一個(gè)環(huán)節(jié)都考慮得非常充分。二、需要嚴(yán)格的測(cè)試和質(zhì)量控制：二、需要嚴(yán)格的測(cè)試和質(zhì)量控制：超聲波模具是超聲波技術(shù)中最具有技術(shù)深度的一個(gè)方面。即使已經(jīng)擁有幾年的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，我們還是堅(jiān)信只有通過(guò)嚴(yán)格的測(cè)試和質(zhì)量控制才能生產(chǎn)出最好的焊頭。需要將焊頭的聲學(xué)特性和機(jī)械特性完美的結(jié)合起來(lái)，設(shè)計(jì)出最符合客戶(hù)需要的產(chǎn)品。其生產(chǎn)的每一套焊頭和模具，不管是標(biāo)準(zhǔn)

2、產(chǎn)品還是根據(jù)用戶(hù)要求定制的，都是用最好的材料制成的同時(shí)經(jīng)過(guò)反復(fù)的測(cè)試。焊頭的外形、強(qiáng)度以及音頻等各種參數(shù)經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，能符合最為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，焊頭和模具達(dá)到最完美的匹配。 三、考慮設(shè)計(jì)因素：三、考慮設(shè)計(jì)因素：生產(chǎn)一套超聲波模具，要考慮以下各項(xiàng)因素： 1.產(chǎn)品的要求： 決定模具的使用壽命，磨損率，因而決定采用何種金屬。2.產(chǎn)品的形狀： 采用何種熔接工藝，設(shè)定模具的大小，壓力傳達(dá)區(qū)，產(chǎn)品在熔合時(shí)可能產(chǎn)生的變形，需要多大功率和何種功能。是否可以一次熔接 完成工作。 3.產(chǎn)品的塑料性質(zhì)：決定模具的工作震幅，那一件工作應(yīng)接受超聲能量，導(dǎo)能線的形式，位置，大小。在不同的塑料組合時(shí)，應(yīng)怎樣設(shè)計(jì)接觸位？ 四、選

3、用材質(zhì)：四、選用材質(zhì)：一只焊頭的使用壽命關(guān)鍵決定于兩個(gè)方面：一、材料，二、工藝材料方面：超聲波焊接要求金屬材料有柔順性好（聲波傳遞過(guò)程中機(jī)械損耗小）好的特點(diǎn)，所以最常用的材料為鋁合金及鈦合金，材料是保證超聲波模具壽命于熔接產(chǎn)品效果的主要原因之一，模具完成的過(guò)程是復(fù)雜的。所以不僅是模具工程師設(shè)計(jì)務(wù)必慎重選擇材質(zhì)，亦需了解本身產(chǎn)品要求該使用何種材質(zhì)，避免因疏忽而影響其時(shí)效與品質(zhì)?，F(xiàn)將目前各種材料的特性略述如下：（一）金(7075-T651,2024-T651,6061-T651)：1、7075T651：使用于振動(dòng)系統(tǒng)及Horn制造，該材料具有極高的機(jī)械屈服強(qiáng)度，硬度高，熱傳導(dǎo)性強(qiáng)，是理想的超聲波模

4、具制造材料；2、2024T651：一般使用與HORN制造，軔性佳，熱傳導(dǎo)性強(qiáng)，硬度適中，用于一般塑膠制品。3、6061T651：使用于較低出力之HORN制造，軔性佳，質(zhì)較軟。（二）、鈦合金： 用于連續(xù)發(fā)振的機(jī)種，軔性較高，熱傳導(dǎo)佳，硬度高，而成本昂貴。（三）、國(guó)產(chǎn)硬質(zhì)鋁合金：國(guó)產(chǎn)料，用于普通鋁材加工，熱傳導(dǎo)低，對(duì)超音波機(jī)械損耗高，成本 低。五、模具的振幅參數(shù)五、模具的振幅參數(shù) 設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)：振幅對(duì)于需要焊接的材料來(lái)說(shuō)是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，相當(dāng)于鉻鐵的溫度，溫度達(dá)不到就會(huì)熔接不上，溫度過(guò)高就會(huì)使原材料燒焦或?qū)е陆Y(jié)構(gòu)破壞而強(qiáng)度變差。因其選擇的換能器不同，換能器輸出的振幅都有所不同，經(jīng)過(guò)適配不同變比的變幅桿

5、及焊頭，能夠校正焊頭的工作振幅以符合要求，通常換能器的輸出振幅為1020m，而工作振幅一般為30m左右，變幅桿及焊頭的變比同變幅桿及焊頭的形狀，前后面積比等因素有關(guān)，形狀來(lái)說(shuō)如指數(shù)型變幅、函數(shù)型變幅、階梯型變幅等，對(duì)變比影響很大，前后面積比與總變比成正比。如選用的是不同的焊機(jī)，最簡(jiǎn)單的方法是按已工作的焊頭的比例尺寸制作，能保證振幅參數(shù)的穩(wěn)定。六、模具頻率參數(shù)設(shè)計(jì)：六、模具頻率參數(shù)設(shè)計(jì)：超聲波焊接機(jī)都有一個(gè)中心頻率，例如20KHz、40 KHz等，焊接機(jī)的工作頻率主要由換能器（Transducer）、變幅桿（Booster）、和焊頭（Horn）的機(jī)械共振頻率所決定，發(fā)生器的頻率根據(jù)機(jī)械共振頻率調(diào)

6、整，以達(dá)到一致，使焊頭工作在諧振狀態(tài)，每一個(gè)部份都設(shè)計(jì)成一個(gè)半波長(zhǎng)的諧振體。發(fā)生器及機(jī)械共振頻率都有一個(gè)諧振工作范圍，如一般設(shè)定為0.5 KHz，在此范圍內(nèi)焊接機(jī)基本都能正常工作.其制作每一個(gè)焊頭時(shí)，都會(huì)對(duì)諧振頻率作調(diào)整，要求做到諧振頻率與設(shè)計(jì)頻率誤差小于0.1 KHZ，如 20KHz 焊頭，焊頭的頻率會(huì)控制在19.9020.10 KHz，誤差為5。七、振動(dòng)節(jié)點(diǎn)七、振動(dòng)節(jié)點(diǎn) 設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)：焊頭、變幅桿均被設(shè)計(jì)為一個(gè)工作頻率的半波長(zhǎng)諧振體，在工作狀態(tài)下，兩個(gè)端面的振幅最大，應(yīng)力最小，而相當(dāng)于中間位置的節(jié)點(diǎn)振幅為零，應(yīng)力最大。節(jié)點(diǎn)位置一般設(shè)計(jì)為固定位，但通常的固定位設(shè)計(jì)時(shí)厚度要大于3mm，或者是凹槽固定，所以固定位并不是一定為零振幅，這樣就會(huì)引致一些叫聲和一部分的能量損失，對(duì)于叫聲通常用橡膠圈同其它部件隔離，或采用隔聲材料進(jìn)行屏蔽，能量損失在設(shè)計(jì)振幅參數(shù)時(shí)予以考慮。八、八、 加工精度設(shè)計(jì)：加工精度設(shè)計(jì)： 超聲波焊頭因?yàn)楣ぷ饔诟哳l振動(dòng)情況下，應(yīng)盡量保持一個(gè)對(duì)稱(chēng)設(shè)計(jì)，以避免聲波傳遞的不對(duì)稱(chēng)性導(dǎo)致的不均衡應(yīng)力及橫向振動(dòng)（所用于焊接的焊頭利用的是超聲波振動(dòng)的縱向傳遞，對(duì)于整個(gè)諧振系統(tǒng)而言），不均衡振動(dòng)能導(dǎo)致焊頭發(fā)熱及斷裂。超聲