淺談超聲波模具的設計方法 發(fā)布者:管理員 發(fā)布時間:2014/9/18 17:21:18 瀏覽4106次 |
模具的振幅參數(shù) 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?qū)е陆Y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10—20μm,而工作振幅一般為30μm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。 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)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19.90—20.10 KHz,誤差為5‰。 模具振動節(jié)點 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,能量損失在設計模具振幅參數(shù)時予以考慮。 模具加工精度設計: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。超聲波焊接應用于不同行業(yè)對加工精度要求是不同的,對于特別薄的工件如鋰離子電池極片與極耳的焊接、金箔等的包覆等對加工精度的要求非常高,所有的加工設備均采用數(shù)控設備(如加工中心等),這樣才能保證加工出來的精度符合要求。 |