超聲波模具的設計需要具備的條件

1、超聲波模具的設計需要具備的條件一、需要相關專業(yè)知識：一、需要相關專業(yè)知識： 超聲波模具的設計絕不像它的外形那樣簡單，相反需要很多的專業(yè)知識和技能如何保證焊頭能夠最經(jīng)濟的工作？如何保證焊頭能夠將換能器轉換的機械振動能有效地傳遞到工件上，形成持續(xù)穩(wěn)定的焊接等，每一個環(huán)節(jié)都考慮得非常充分。二、需要嚴格的測試和質量控制：二、需要嚴格的測試和質量控制：超聲波模具是超聲波技術中最具有技術深度的一個方面。即使已經(jīng)擁有幾年的設計和開發(fā)經(jīng)驗，我們還是堅信只有通過嚴格的測試和質量控制才能生產(chǎn)出最好的焊頭。需要將焊頭的聲學特性和機械特性完美的結合起來，設計出最符合客戶需要的產(chǎn)品。其生產(chǎn)的每一套焊頭和模具，不管是標準

2、產(chǎn)品還是根據(jù)用戶要求定制的，都是用最好的材料制成的同時經(jīng)過反復的測試。焊頭的外形、強度以及音頻等各種參數(shù)經(jīng)過多次試驗，能符合最為嚴格的標準，焊頭和模具達到最完美的匹配。 三、考慮設計因素：三、考慮設計因素：生產(chǎn)一套超聲波模具，要考慮以下各項因素： 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，設定模具的大小，壓力傳達區(qū)，產(chǎn)品在熔合時可能產(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：決定模具的工作震幅，那一件工作應接受超聲能量，導能線的形式，位置，大小。在不同的塑料組合時，應怎樣設計接觸位？ 四、選

3、用材質：四、選用材質：一只焊頭的使用壽命關鍵決定于兩個方面：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（聲波傳遞過程中機械損耗小）好的特點，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，模具完成的過程是復雜的。所以不僅是模具工程師設計務必慎重選擇材質，亦需了解本身產(chǎn)品要求該使用何種材質，避免因疏忽而影響其時效與品質?，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：使用于振動系統(tǒng)及Horn制造，該材料具有極高的機械屈服強度，硬度高，熱傳導性強，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，熱傳導性強，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，質較軟。（二）、鈦合金： 用于連續(xù)發(fā)振的機種，軔性較高，熱傳導佳，硬度高，而成本昂貴。（三）、國產(chǎn)硬質鋁合金：國產(chǎn)料，用于普通鋁材加工，熱傳導低，對超音波機械損耗高，成本 低。五、模具的振幅參數(shù)五、模具的振幅參數(shù) 設計：設計：振幅對于需要焊接的材料來說是一個關鍵參數(shù)，相當于鉻鐵的溫度，溫度達不到就會熔接不上，溫度過高就會使原材料燒焦或導致結構破壞而強度變差。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，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。如選用的是不同的焊機，最簡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)設計：六、模具頻率參數(shù)設計：超聲波焊接機都有一個中心頻率，例如20KHz、40 KHz等，焊接機的工作頻率主要由換能器（Transducer）、變幅桿（Booster）、和焊頭（Horn）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)

6、整，以達到一致，使焊頭工作在諧振狀態(tài)，每一個部份都設計成一個半波長的諧振體。發(fā)生器及機械共振頻率都有一個諧振工作范圍，如一般設定為0.5 KHz，在此范圍內(nèi)焊接機基本都能正常工作.其制作每一個焊頭時，都會對諧振頻率作調(diào)整，要求做到諧振頻率與設計頻率誤差小于0.1 KHZ，如 20KHz 焊頭，焊頭的頻率會控制在19.9020.10 KHz，誤差為5。七、振動節(jié)點七、振動節(jié)點 設計：設計：焊頭、變幅桿均被設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，應力最小，而相當于中間位置的節(jié)點振幅為零，應力最大。節(jié)點位置一般設計為固定位，但通常的固定位設計時厚度要大于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，能量損失在設計振幅參數(shù)時予以考慮。八、八、 加工精度設計：加工精度設計： 超聲波焊頭因為工作于高頻振動情況下，應盡量保持一個對稱設計，以避免聲波傳遞的不對稱性導致的不均衡應力及橫向振動（所用于焊接的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），不均衡振動能導致焊頭發(fā)熱及斷裂。超聲