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超聲波模具開槽的原因，簡單的說就是為了破壞超聲波模具的橫振現(xiàn)象，眾所周知，超聲波模具中超聲波是需要以縱波形式來傳輸?shù)模虼艘欢ǔ叽绲某叽鐣霈F(xiàn)橫波現(xiàn)象。一個好的模具是焊接穩(wěn)定的前提，如果模具設(shè)計(jì)不好會導(dǎo)致一些列焊接問題，如焊接不均勻，模具發(fā)熱，噪音、開裂甚至?xí)䲟p壞超聲波換能器等等。
超聲波模具開槽大多是設(shè)計(jì)大尺寸超聲波模具時需要考慮的，設(shè)計(jì)超聲波模具重要的指標(biāo)包括頻率間隔性、諧振頻率、振幅均勻度。超聲波模具縱向長度、槽寬度及槽長度為設(shè)計(jì)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(biāo)函數(shù),利用有限元軟件ANSYS的參數(shù)化分析技術(shù),對大尺寸立方體超聲塑焊開槽工具頭進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。結(jié)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(shè)計(jì)問題,既提高了設(shè)計(jì)效率,也降低了設(shè)計(jì)成本。
超聲波模具因焊件形狀不同而不同,焊頭類型很多,需要專門設(shè)計(jì)。就焊頭形狀而言,常見的有長方形、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, 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基頻的橫向振動模式進(jìn)行開槽抑制。開槽必須位于超聲波模具橫向振動模式的節(jié)點(diǎn)處, 并且合理選擇開糟尺寸, 為了達(dá)到經(jīng)濟(jì)有效, 應(yīng)該對強(qiáng)的橫向振動加以抑制,只有這樣, 才能有效地抑制大尺寸工具的橫向振動, 并且改善超聲波模具聲波輻射面的位移分布均勻程度,提高超聲波振動系統(tǒng)的縱向工作效率,取得理想的超聲波焊接效果。
