超聲波塑焊機接工具頭模型快速設計

超聲波塑焊機是通過超聲波發生器將50/60赫茲電流轉換成15、20、30或40 KHz 電能。被轉換的高頻電能通過換能器再次被轉換成為同等頻率的機械運動，隨后機械運動通過一套可以改變振幅的變幅桿裝置傳遞到焊頭。焊頭將接收到的振動能量傳遞到待焊接工件的接合部，在該區域，振動能量被通過摩擦方式轉換成熱能，將塑料熔化。超聲波不僅可以被用來焊接硬熱塑性塑料，還可以加工織物和薄膜及金屬.

今天主要講超聲波塑料焊接，超聲波塑料焊接加工是一種重要的塑料連接方法。焊接設備的關鍵部件—焊接工具包含多個關鍵的聲學振動特性如共振長度、放大系數、應變極大點和位移節點位置等。簡單和常用的超聲焊接工具按外形分為指數形、懸鏈線形、圓錐形和階梯形等，它們都屬于單一變幅桿。應根據不同的焊接應用單獨設計開發焊接工具。

本文從超聲波塑料焊接的原理入手，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。