超聲波模具設(shè)計【專業(yè) 精密】
來源:華拓技術(shù)部門 ??發(fā)布時間：2017-07-18 15:15??點擊：
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超聲波模具設(shè)計不像它的外形那樣簡單，它是需要很多的專業(yè)知識和技能——如何保證焊頭能夠最經(jīng)濟的工作？如何保證焊頭能夠?qū)⒊暡〒Q能器轉(zhuǎn)換的機械振動能有效地傳遞到工件上，我們的工程師將每一個環(huán)節(jié)都考慮得非常充分。
超聲波熔接模具是超聲波焊接技術(shù)中最具有技術(shù)深度的一個方面。即使已經(jīng)擁有幾年的設(shè)計和開發(fā)經(jīng)驗，我們還是堅信只有通過嚴(yán)格的測試和質(zhì)量控制才能生產(chǎn)出最好的超聲波焊接機模具。我們的工程師將焊頭的聲學(xué)特性和機械特性完美的結(jié)合起來，設(shè)計出最符合客戶需要的超聲波模具。
好的一套超聲波模具設(shè)計要全面做到：模具振幅參數(shù)設(shè)計、模具頻率參數(shù)設(shè)計、模具振動節(jié)點設(shè)計、模具加工精度設(shè)計這4個方面。
1：超聲波模具的振幅參數(shù)設(shè)計：振幅對于需要焊接的材料來說是一個關(guān)鍵參數(shù)，相當(dāng)于鉻鐵的溫度，溫度達不到就會熔接不上，溫度過高就會使原材料燒焦或?qū)е陆Y(jié)構(gòu)破壞而強度變差。因其選擇的超聲波換能器不同，超聲波換能器輸出的振幅都有所不同，經(jīng)過適配不同變比的變幅桿及超聲波焊頭，能夠校正超聲波焊頭的工作振幅以符合要求，通常換能器的輸出振幅為10—20μm，而工作振幅一般為30μm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)，形狀來說如指數(shù)型變幅、函數(shù)型變幅、階梯型變幅等，對變比影響很大，前后面積比與總變比成正比。如選用的是不同的超聲波焊接機，最簡單的方法是按已工作的超聲波焊頭的比例尺寸制作，能保證振幅參數(shù)的穩(wěn)定。
2：超聲波模具頻率參數(shù)設(shè)計：超聲波焊接機都有一個中心頻率，例如15KHz、20KHz、35KHz、40KHz等，超聲波焊接機的工作頻率主要由超聲波換能器、變幅桿、和超聲波模具的機械共振頻率所決定，發(fā)生器的頻率根據(jù)機械共振頻率調(diào)整，以達到一致，使超聲波焊頭工作在諧振狀態(tài)，每一個部份都設(shè)計成一個半波長的諧振體。超聲波發(fā)生器及機械共振頻率都有一個諧振工作范圍，如一般設(shè)定為±0.5KHz，在此范圍內(nèi)焊接機基本都能正常工作.其每一個超聲波焊頭制作時，都會對諧振頻率作調(diào)整，要求做到諧振頻率與設(shè)計頻率誤差小于0.1KHZ，如 20KHz 超聲波焊頭，超聲波焊頭的頻率會控制在19.90—20.10 KHz，誤差為5‰。
3：超聲波模具振動節(jié)點設(shè)計：超聲波焊頭、變幅桿均被設(shè)計為一個工作頻率的半波長諧振體，在工作狀態(tài)下，兩個端面的振幅最大，應(yīng)力最小，而相當(dāng)于中間位置的節(jié)點振幅為零，應(yīng)力最大。節(jié)點位置一般設(shè)計為固定位，但通常的固定位設(shè)計時厚度要大于3mm，或者是凹槽固定，所以固定位并不是一定為零振幅，這樣就會引致一些叫聲和一部分的能量損失，對于叫聲通常用橡膠圈同其它部件隔離，或采用隔聲材料進行屏蔽，能量損失在設(shè)計模具振幅參數(shù)時予以考慮。
4：超聲波模具加工精度設(shè)計：超聲波焊頭因為工作于高頻振動情況下，應(yīng)盡量保持一個對稱設(shè)計，以避免聲波傳遞的不對稱性導(dǎo)致的不均衡應(yīng)力及橫向振動（所用于焊接的超聲波焊頭利用的是超聲波振動的縱向傳遞，對于整個諧振系統(tǒng)而言），不均衡振動能導(dǎo)致焊頭發(fā)熱及斷裂。超聲波焊接應(yīng)用于不同行業(yè)對加工精度要求是不同的，對于特別薄的工件如鋰離子電池極片與極耳的焊接、金箔等的包覆等對加工精度的要求非常高，所有的加工設(shè)備均采用數(shù)控設(shè)備（如加工中心等），這樣才能保證加工出來的精度符合要求。
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