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超聲波焊頭設計

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發表時間:2016-07-05 08:35作者:李工 13510929282來源:深圳市恒波超聲波設備有限公司技術部網址:http://www.thisweekendsmovies.com/h-nd-195.html

超聲波焊頭絕對不像它的外形那樣,看起來非常簡單。一般人都會說,“它不就是一個鐵塊嗎?”其實超聲波焊頭是一個聲學諧振體,它牽扯到機械、聲學、材料等理論,不恰當的設計,會造成超聲波振動異常,嚴重的將會造成整個超聲波系統損壞。

恒波超聲波設備公司設計制造超聲波焊頭,嚴格遵守一套完善的理論和方法。會根據產品結構材料和所配超聲波機型制定焊接方案,從有限元軟件模擬分析論證、合理的振幅設計、材料的選取、精密機械的加工,最終才能達到完美焊接要求。

 

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超聲波焊接技術已經廣泛應用于金屬、塑料焊接工藝中。焊接工裝(Horn),因其對結構動力學方面的高性能要求,傳統的仿造、修模設計方法已不能適應塑料產品多變的要求。超聲波焊接的原理入手,通過有限元法進行固有頻率和模態分析,設計新型工裝,滿足有效傳遞和均勻分配振動能量的功能要求。在設計過程中結合ANSYS的參數化建模、全因子實驗設計優化(DOE)和概率設計系統(PDS)模塊,進行參數設計和健壯性設計,調整幾何尺寸,使得工裝的固有頻率和超聲波頻率匹配,對應的模態在工作面振幅均勻,減少了局部結構應力集中的問題,同時對材料和環境的參數變化有較好的適應性。所設計的工裝一次加工完成投入使用,避免了反復修整工裝所帶來的時間和成本上的浪費。

   

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  焊接工裝的設計相當重要。國內有不少超聲波設備供應商自行生產焊接工裝,但是他們中有相當一部分是仿制已有,然后不斷的修整工裝、測試,通過這種反復調整的方法達到工裝與設備頻率協調的目的。我司通過有限元方法,在設計工裝時就能把頻率確定,制造出來的工裝測試結果與設計頻率誤差不過1%。同時,引入DFSS(Design For Six Sigma)的理念,對工裝進行優化和健壯設計。設計的理念是在設計過程中充分收集客戶心聲進行針對性的設計;并且預先考慮生產過程可能出現的偏差,保證最終產品的質量分布在合理的水平內。設計流程如圖二所示,從制定設計指標開始,首先根據已有經驗初步設計工裝的結構和外型尺寸,在ANSYS中建立參數化模型,然后通過仿真實驗設計(DOE)方法確定模型中的重要參數,根據健壯要求,確定數值,接著對其他參數用子問題法進行尋優??紤]到工裝在制造和使用過程中材料、環境參數的影響,還對其進行了公差設計,滿足制造成本的要求。最后是制造、測試檢驗理論設計和實際的誤差,滿足設計指標即交付使用。

超聲波焊頭

  每顆焊頭3D設計都經過有限元分析,保證產品焊接部位超聲波焊頭振幅的一致性,以達到最均勻、最穩定的塑件焊接效果。

  紅色部分代表超聲波焊頭振幅的分布情況,以及最大振幅輸出點。

更多超聲波焊頭的理論與設計,請移步 http://www.chaoshengbomuju.com

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