上海热板机告诉你为什么要给超声波模具开槽?

  前文上海热板机已经分析了超声波模具的三种振动状态。本文接着来聊聊为什么要给超声波模具开槽?

  在超声波模具的三种振动状态分析中, 我们知道大尺寸超声波模具的福合振动存在三个轴向的谐振频率, 其中只有一个是实际所需要的。为抑制横向振动,目前普遍采用在振动体上开槽的方法。

  3.1 开槽位置的确定

  设有一超声波焊接模具, 换能器的激励方向沿着模具的Z轴, 因此, 开槽必须能够抑制模具在X与Y这两个方向的振动。若模具的几何尺寸为l z≥21.、, 而ly与1 2可相比拟。相应的谐振频率为fr, 、 fy, 、 f:m, 实际中要求f二, 等一f换能器的工作频率。 如前所述, 模具在X方向的横向振动对纵向振动的影响可以忽略。而Y方向的振动将对Z方向产生大的影响。根据上文分析, 图1为大尺寸超声塑料焊接模具相合振动的位移分布, 其中实线1代表工具纵向振动基频的位移分布, 其振动频率为fz, 。虚线1和2分别表示工具在Y方向上 横向振动的基频及二次谐频振动模式的位移分布, 它们对应的频率分别为ff, 及fy2, 由位移分布图可以清楚地看出和f, , 超声波模具为什么要开槽接近的振动模式, 则可对其分别进行抑制。比教简单且行之有效的方法是沿着工具的 Y方向开一些平行于 Z方向的小长糖, 图2所示为一带有开槽的超声波模具的 Y-Z平面示意图, 槽的位置必须位于模具Y方向横向振动模式的节点处, 这是因为节点处应力较集中, 最易产生横向振动, 且对纵向振动影响最小 。对于频率为 f, , 的横向振动模式, 其振动节点的位置可由下式决定,

  Yn:=与 +(n-')与(n=', 2……j)

  式中, 入, 为对应的波长, 另外, 为了减少开槽对模具纵向振动的影响, 槽的位置也必须位于超声波模具纵向振动的节点处, 并且对称于超声波模具纵向震动节点。

  3.2 开槽宽度的确定

  槽的位置决定以后, 还必须合理选择槽的宽度, 当开糟宽度太小时, 不能产生有效的抑制作用;而宽度太大时, 由于工具质量改变较大, 容易使超声波模具的纵向振动状态发生变化, 因而也影响超声波模具的纵向共振频率。经反复实验, 开糟的较理想宽度约为入1/25~ 入, /20。由此可以看出, 为了抑制不同振动構式的横向振动, 需要在超声波模具上开设不同宽度的槽子。

  3.3 开槽长度的确定

  开槽长度对超声波模具的振动有较大的影响, 当开槽长度太短时, 由于超声波模具的横向振动是分布于模具整个侧面上的, 因此, 不能有效地消除横向振动, 同时也不能有效地改善模具振动辐射面的位移分布。但是, 当开糟长度太长时, 由于开相高模具辐射面太近, 使工具的声波辐射面上出现位移分布不均匀现象, 影响模具辐射效率及产品质量, 因此, 综合上述两种情况, 结合实际工作经验, 最有效且不明显影响工具振动分布的开精长度约为l/4~1/3入 , “入”为模具纵向振动基频模式的波长。

  上面, 我们讨论了超声波模具辐射面为一狭长矩形面情况, 如果超声波模具沿X及Y方向的尺寸都较大, 则必须对超声波模具的两个横向振动分别加以开精抑制。 可以预见, 在这种情况下, 工作正在进行。

  为了有效地抑制工具的横向振动, 必须首先利用频率方程求出超声波模具的纵向及横向谐振频率, 对最接近超声波模具纵向振动基频的横向振动模式进行开槽抑制。开槽必须位于超声波模具横向振动模式的节点处, 并且合理选择开糟尺寸, 为了达到经济有效, 应该对最强的横向振动加以抑制, 只有这样, 才能有效地抑制大尺寸工具的横向振动, 并且改善超声波模具声波辐射面的位移分布均匀程度, 提高超声波振动系统的纵向工作效率, 取得理想的超声波焊接效果。

超声波模具

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[来源:blesonic] [作者:江苏热板机] [日期:2018-10-24] [点击:]