超声波焊接线结构设计-基本型.阶梯型

超声波焊接线的设计焊接热塑性制件的最普通的方法是超声焊接.这种方法是采用低振幅,高频率(超声)振动能量使表面和分子摩擦产生焊接相连垫塑性制件所需的热量.(正弦超声振动)超声焊接在20-50kHz的频率范围内发生,其一般振幅范围为15-60um.在低达15kHz(较高振幅)的声频有时用于较大制件或较软材料.焊接过程通常在0.5-1.5s内发生.焊接工艺娈量包括焊接时间,焊.＊剪切接头当焊接半结晶聚合物（或其它难以焊接的聚合物）和需要密封接头号时，一般推荐使用剪切接。

需要高强度，高质量接碚的环形和矩形制件都用剪切接头。

剪切接头号具有搭接制件壁部分，当接头被焊接和相互依次嵌入时，搭接部分产生公差和局部剪切。

为了促进制件找平，接头包含了调节部分。

为了集中熔融能量，一边上的阻碍物的顶角在初始接触面上降低。

因为融化材料的温度在整个接触面上保持一致，制件被焊接时，两表面熔融均匀。

深度为1.0-2.0mm的使用0.13-0.5mm范围内的公差值。

为了防止在焊接过程中由于公差而产生的外部侧壁翘曲，垂直的制件应尽可能浅，但在一边用剪切制件改进的槽舌接头可与较深的拉伸制件一起使用，提供中壁接头，它使由于公差而产生的侧壁翘曲最小。

如图执着用典型的斜坡接合设计（a ） 斜坡接合； 改进的斜坡接合（附加公差）1- 溢料槽；2-夹具斜坡接合具有30°-60°的角且应该在±1°内装配。

为附加的熔区材料厚度增加的0.10-0.25mm 如图7所示接头制超声焊接制件通常需要密超声焊接设备也可在不需图10 用超声焊接形成机械互锁的示例1-带软化和变形铆钉的热塑性部件；2-具有倒角的啮合部件；3-超声波焊头＊超声焊接的材料因素超声焊接操作适合于多数热塑性材料。

●1无定形聚合物，特别是室温下外于玻璃态的无定形物，通常是焊接工艺的好的候选材料。

玻璃态无定形聚合物具有良好的透射性能，允许用看近场和远场焊接技术成功焊接。

超声波焊接线设计标准一、概述超声波焊接是一种高效、环保的连接工艺，广泛应用于塑料、金属、陶瓷等材料的连接。

本文旨在提供超声波焊接线设计的基本标准，帮助工程师和设计师在产品开发中更好地应用超声波焊接技术。

二、设计标准1. 材料选择：选择适合超声波焊接的材料是关键。

一般来说，高分子材料如塑料、橡胶等较易焊接，而金属、陶瓷等硬质材料则较难焊接。

2. 结构设计：超声波焊接线的结构设计应遵循简单、稳定的原则。

避免有过多的转折、弯曲等复杂结构，以减少能量的损失和焊接不良的风险。

3. 声学匹配：在超声波焊接过程中，声学匹配是影响焊接效果的重要因素。

声学匹配包括声阻抗、声速等参数的匹配，确保超声波在焊接线中传播时能量损失最小。

4. 焊接参数设置：正确设置焊接参数是保证焊接质量的关键。

包括超声波频率、振幅、功率、焊接时间等参数，应根据材料类型和厚度等因素进行合理设置。

5. 焊接质量检测：为确保焊接质量，应在生产过程中定期对焊接线进行检查和测试。

可以采用目视检查、破坏性试验等方法，以确保产品的可靠性。

6. 安全性考虑：超声波焊接过程中会产生高频振动和高温，因此设计时应考虑安全性，包括设备固定、防护措施等。

7. 生产效率：设计超声波焊接线时，应考虑生产效率。

选择合适的设备型号和配置，以提高生产效率。

8. 维护与保养：为确保超声波焊接线的长期稳定运行，应定期对设备进行维护和保养。

包括检查紧固件、更换易损件、清洁设备等。

9. 环境适应性：考虑到生产环境可能存在的温差、湿度等因素，设计时应选择适应性强、耐用的设备及部件。

10. 经济性：在满足生产需求的前提下，应考虑设备的经济性。

选择性价比高的设备型号和配置，以降低生产成本。

三、总结超声波焊接线的设计标准是确保焊接质量和生产效率的关键因素。

在设计过程中，应充分考虑材料选择、结构设计、声学匹配、焊接参数设置、质量检测、安全性、生产效率、维护保养、环境适应性和经济性等方面的要求，以确保设计的有效性。

基于超声振动加工的阶梯形变幅杆焊头设计与性能分析刘兵华1 席燕辉2(1.延锋汽车饰件系统(长沙)有限公司 湖南长沙 410000;2.长沙理工大学 湖南长沙 410114)摘要： 超声变幅杆是超声振动复合加工工艺中超声振动系统的重要部件，在塑料超声波焊接加工中，常常把变幅杆与焊接工具设计在一起，即业内通俗说的超声波变幅杆焊头。

该文结合实际应用情况，通过理论计算得到阶梯形变幅杆焊头的几何模型，并基于Ansys Workbench 分析软件对阶梯形变幅杆焊头进行模态分析和谐响应分析，获得了阶梯形变幅杆放大系数、截面突变处的过渡圆弧与最大应力的变化规律，为阶梯形复合变幅杆焊头的设计提供了参考，优化设计的阶梯形变幅杆焊头工作性能得到大幅度提升。

关键词： 阶梯形 变幅杆焊头 有限元 模态分析中图分类号： TG663文献标识码： A文章编号： 1672-3791(2023)10-0071-05Design and Performance Analysis of the Stepped Horn WeldingHead Based on Ultrasonic Vibration MachiningLIU Binghua 1 XI Yanhui 2(1.Yanfeng Automotive Trim Systems (Changsha) Co., Ltd., Changsha, Huhan Province, 410000 China;2.Changsha University of Science and Technology, Changsha, Hunan Province, 410114 China)Abstract: The ultrasonic horn is an important part of the ultrasonic vibration system in the ultrasonic vibration composite processing technology. In the plastic ultrasonic welding process, the horn and welding tools are often de‐signed together, and that is commonly known as the ultrasonic horn welding head. Combined with the actual ap‐plication situation, this paper obtains the geometric model of the stepped horn welding head through theoretical calculation, conducts the modal analysis and harmonious response analysis of the stepped horn welding head based on Ansys Workbench analysis software, and obtains the variation law of the amplification coefficient, transition arc at the abrupt change of cross-section and maximum stress of the stepped horn, which provides reference for the design of the stepped horn welding head. The working performance of the stepped horn welding head that is optimally designed has been greatly improved.Key Words: Stepped; Horn welding head; Finite element; Modal analysis超声振动加工是一种重要的特种加工技术，其中超声振动系统是超声加工的核心部分，由换能器、变幅杆、工具等构成。

超声波焊接线设计标准超声波焊接作为一种高效、优质的焊接工艺，在电子、汽车、医疗器械等领域得到了广泛的应用。

为了保证超声波焊接线的设计符合标准，我们需要建立一份针对超声波焊接线设计的标准，从材料选型、结构设计、工艺流程等方面进行规范。

下面是一份关于超声波焊接线设计标准的草案，希望可以帮助到你。

一、引言超声波焊接线是用于超声波焊接的装置，主要由超声波传感器、变换器、焊接头等部件组成。

制定超声波焊接线设计标准的目的在于规范超声波焊接线的设计和制造，提高超声波焊接线的质量和性能，保证超声波焊接的效果。

二、材料选型1. 超声波传感器材料应选用优质的陶瓷材料，具有优良的耐高温、耐腐蚀、优质的超声波传递特性，并符合相关的环保标准。

2. 变换器应选用优质的钛合金材料或者铝合金材料，具有高强度、低能量损耗、耐腐蚀等特性。

3. 焊接头应选用具有良好传导性能的材料，保证超声波能够有效地传递到焊接部件上。

三、结构设计1. 超声波传感器应设计成适合焊接工艺要求的形状和尺寸，保证超声波能够均匀地传递到焊接部件上。

2. 变换器应设计成适合超声波焊接工艺的形状和尺寸，保证能够有效地将电能转化为超声波能量。

3. 焊接头应设计成适合焊接工件的形状和尺寸，保证焊接头与工件之间的匹配度和接触度。

四、工艺流程1. 超声波传感器的安装应符合相关标准要求，安装位置应能够满足工件的焊接需求。

2. 变换器的安装应符合相关标准要求，安装位置应固定、稳定，以保证超声波的传递效果。

3. 焊接头的安装应符合相关标准要求，确保与工件的接触面光滑、平整，以保证焊接效果。

五、质量检验1. 对超声波传感器、变换器、焊接头等关键部件进行质量检验，包括外观检查、尺寸测量、性能测试等。

2. 对焊接线的整体性能进行测试，包括焊接效果、工作稳定性、耐久性等。

六、安全环保1. 超声波焊接线的设计应符合国家相关的安全标准和环保标准，包括材料选择、工艺流程和废弃物处理等方面。

超声波焊接线设计标准一、引言超声波焊接线作为工业生产中常见的焊接设备，其设计标准对于设备的稳定性、安全性和生产效率至关重要。

本标准旨在规范超声波焊接线的设计要求，以确保设备在使用过程中能够满足相关的安全和质量要求。

二、标准适用范围本标准适用于生产厂家设计制造的超声波焊接线，旨在规定其结构、性能、安全等方面的要求。

三、术语和定义1. 超声波焊接线：利用超声波振动产生热量，实现材料的焊接的设备。

2. 控制系统：指超声波焊接线的自动控制系统，用于控制焊接参数、监测设备状态等。

3. 脉冲功率：焊接过程中超声波振动产生的功率。

4. 工作台面积：焊接线工作台的有效焊接面积。

四、设计要求1. 结构设计1.1 确保超声波焊接线的结构设计符合相关机械设计标准，具有足够的稳定性和承载能力。

1.2 设备应采用模块化设计，易于维护和更换零部件。

1.3 为确保操作人员的安全，设备应具有防护装置，避免操作人员接触运动部件和高温部件。

2. 功能设计2.1 控制系统应具备稳定可靠的功能，能够实现焊接参数的准确控制和自动监测。

2.2 设备应具备自动化功能，能够实现自动开启、关闭、调节焊接参数等操作。

2.3 设备应具备故障诊断功能，能够对设备状态进行实时监测，并在出现故障时自动停机。

3. 焊接性能3.1 设备应具备稳定的脉冲功率输出，能够满足不同材料的焊接要求。

3.2 工作台面积应根据生产需要设计，确保能够容纳相应的工件进行焊接。

五、质量要求1. 设备应符合相关国家标准和法规的要求，具有合格的检测报告。

2. 设备应具有完整的生产和质量记录，确保生产过程的可追溯性和可控制性。

3. 在出厂前，设备应经过严格的性能测试和质量检验，确保设备的正常运行和使用寿命。

六、安全要求1. 设备应设置标识，清晰明确地标注相关的安全警示信息。

2. 设备应采用可靠的安全保护装置，避免因操作不当或设备故障导致的意外伤害。

3. 设备应符合相关的电气安全标准，保证设备在电气方面的安全性。

超声波点焊焊接结构设计超声波点焊是一种使用超声波能量将两个金属件连接在一起的焊接方法。

它具有高效、高强度和环保等优点，在许多工业领域得到广泛应用。

超声波点焊焊接结构设计涉及到选择合适的焊接头和优化结构参数，下面将详细介绍。

首先，超声波点焊的焊接头是焊接过程中将超声波能量传递给被焊接金属件的部分。

一般来说，焊接头通常采用钛合金、马氏体不锈钢等材料制成。

在设计焊接头时，需要考虑焊接头形状和尺寸、焊接头与被焊接件的接触面积等因素。

焊接头形状通常有半球形、柱形、锥形等，具体选择需要根据被焊接件的形状和连接需求来确定。

焊接头与被焊接件的接触面积越大，焊接质量越好，所以需要尽量增加焊接头的接触面积。

其次，焊接结构参数的选择也非常重要。

焊接参数包括超声波的频率、振幅、焊接时间等。

超声波的频率通常在15-60 kHz之间，振幅一般为10-100微米，焊接时间一般在0.1-3秒之间。

焊接参数的选择需要综合考虑被焊接件的材料、厚度和形状等因素。

对于较薄的材料，可以选择较高的超声波频率和振幅，以提高焊接质量。

而对于较厚的材料，需要选择较大的焊接头和较长的焊接时间。

此外，还需要考虑工件的夹持方式和夹持力度。

夹持工件的方式可以是手动夹持或机械夹持，夹持力度需要足够大，以确保被焊接件在焊接过程中不发生移动或变形。

在实际应用中，超声波点焊焊接结构的设计还需要考虑其他因素，如焊接头的冷却方式、焊接过程中的气氛和温度控制等。

冷却方式可以通过冷却水或气体进行，以防止焊接头过热。

焊接过程中的气氛需要控制好，避免氧化或腐蚀等问题。

温度控制需要在一定范围内进行，过高的温度可以导致材料变形或熔化。

总之，超声波点焊焊接结构设计需要注意选择合适的焊接头和优化结构参数。

合理的设计可以提高焊接质量和效率，确保焊接的可靠性和稳定性。

在实际应用中，还需要根据具体情况进行调整和改进，以满足不同的焊接需求。

第58问超声波焊接面设计一、各种焊面的设计方案:1.1导能三角形焊面;在两块塑胶焊接面的一边，沿着焊接面，加一条小小的三角形突缘，这突缘将超声波振动聚焦在三角的尖端，由此减小焊接的接触面积，而形成集中的超声波能量.溶解的塑胶均匀地流满焊面，产生坚强的接着力，而且大大地减短了焊接时间，焊面壁应小于2.5MM，才能得到较好的效果.下左图1.2台阶式焊面:台阶加三角形突缘使焊接力更为坚固，突缘材料溶化之后，流入预留的空隙，能产生较大的切力及拉力强度，这种设计也可避免外表上有形的焊痕。

下右图1.3峰与谷式焊面:一种加强的三角形突缘焊面.峰谷两边应有间隙，以容许塑胶件较易拼合，同时让熔融的材料有流动的空间;1.4剪切式焊面:不论矩形或圆形零件，这种焊面都有高度密封效果.由于大量材料需要流动，需耗费高振幅及高能量，在焊面间应预留凹孔，以容许适量的熔融塑胶不致于溢出外面，产生毛头.两塑胶件沿壁垂直相挤的结果，彻底消除缺口或间隙，特别适用于结晶组织而且有瞬熔特性的材料.焊接深度等于壁厚的1.25倍时，强度最好.二、各种塑胶的焊接的相溶性表:塑料名称ABS POM PMMA CA PC/ABSABS/PVCPMMA/PVC PA PA PC PE PP PS PU PVC SANPET或PBTABS 好好好良良良良POM 好PMMA 好好CA 好PC/ABS 良良好良良好良ABS/PVC 良良良好良良PMMA/PVC 良良良良好良PPO 好好良PA 好PC 良良好好良PE 好PP 好PC 好好良PS 良好PVC 良良好SAN 良良良良良好PET或PBT 好。