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超聲波模具開(kāi)槽的原因，簡(jiǎn)單的說(shuō)就是為了破壞超聲波模具的橫振現象，眾所周知，超聲波模具中超聲波是需要以縱波形式來(lái)傳輸的，因此一定尺寸的尺寸會(huì )出現橫波現象。一個(gè)好的模具是焊接穩定的前提，如果模具設計不好會(huì )導致一些列焊接問(wèn)題，如焊接不均勻，模具發(fā)熱，噪音、開(kāi)裂甚至會(huì )損壞超聲波換能器等等。
超聲波模具開(kāi)槽大多是設計大尺寸超聲波模具時(shí)需要考慮的，設計超聲波模具重要的指標包括頻率間隔性、諧振頻率、振幅均勻度。超聲波模具縱向長(cháng)度、槽寬度及槽長(cháng)度為設計變量,縱向諧振頻率和頻率間隔值為狀態(tài)變量,振幅均勻度為目標函數,利用有限元軟件ANSYS的參數化分析技術(shù),對大尺寸立方體超聲塑焊開(kāi)槽工具頭進(jìn)行了優(yōu)化設計。結果表明,該優(yōu)化方法能很好地解決大尺寸超聲波模具的設計問(wèn)題,既提高了設計效率,也降低了設計成本。
超聲波模具因焊件形狀不同而不同,焊頭類(lèi)型很多,需要專(zhuān)門(mén)設計。就焊頭形狀而言,常見(jiàn)的有長(cháng)方形、立方形及圓柱形。對超聲波模具的基本要求是在其工作頻率上,焊頭處于縱向振動(dòng)模態(tài),且其輸出端面要有均勻的振幅分布。
為了有效地抑制超聲波模具的橫向振動(dòng), 必須首先利用頻率方程求出超聲波模具的縱向及橫向諧振頻率, 對接近超聲波模具縱向振動(dòng)基頻的橫向振動(dòng)模式進(jìn)行開(kāi)槽抑制。開(kāi)槽必須位于超聲波模具橫向振動(dòng)模式的節點(diǎn)處, 并且合理選擇開(kāi)糟尺寸, 為了達到經(jīng)濟有效, 應該對強的橫向振動(dòng)加以抑制,只有這樣, 才能有效地抑制大尺寸工具的橫向振動(dòng), 并且改善超聲波模具聲波輻射面的位移分布均勻程度,提高超聲波振動(dòng)系統的縱向工作效率,取得理想的超聲波焊接效果。
