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超声波焊接工装的设计

超声波焊接工装的设计相重要。国内超声波设备供应商一般自行生产焊接工装，已有焊接工装，然后不断的修整工装、测试，通过这种反复调整的方法达到装与设备频率协调的目的。本文通过有限元方法，在设计工装时就能把频率确定，制造出来的工装测试结果与设计频率误差不过1%。同时，对工装进行优化和设计。设计的理念是在设计过程中充分收集客户心声进行针对性的设计；并且预先考虑生产过程可能出现的偏差，保证终产品的质量分布在合理的水平，从制定设计指标开始，首先根据已有经验初步设计工装的结构和外型尺寸，建立参数化模型，然后通过实验设计（ DOE ）方法确定模型中的重要参数要求，确定数值，接着对其他参数用子问题法进行寻优。考虑到工装在制造和使用过程中材料、环境参数的影响，还对其进行了公差设计，满足制造成本的要求。后是制造、式检验理论设计和实际的误差，满足设计指标即交付使用。以下逐步进行详细介绍。

超声波熔接条件不当的因素：

产品实施无法达到水、气密，除了超音波导熔线、治具定位、产品本身定位等因素外，超声波设定的条件也是一项主因。我们在此更深入探讨影响水气密的另一原因（熔接条件），在我们实施超声波焊接作业时，求效率求快是基本目标，但往往也忽略了其求效率的要领。

我们将从下面二个条件来探讨：

1、下降速度、缓冲太快：此一形成的速度，使动态压力加上重力加速度将把超声波导熔线压扁，使导熔线无法发挥导熔的作用，形成假相熔；

2、熔接时间过长：塑料产品因接收过长时间的热能，不仅使塑料材质熔化，刀片超高频诱导加热 脱漆去漆，更进而造成塑料组织焦化现象，产生砂孔，水或气即由此砂孔渗透而出。这是一般生产技术者不易发现之处。

焊接产品要达到想到的水、气密的密封性时一定要按以上的要求严格执行。

由于熔化的塑料体积较大，剪切焊缝设计的焊接时间是其它设计的3-4倍。焊接后零件表面容易有

压伤或者热损伤等问题。这个可以通过焊头和参数优化进行改善。

图9是剪切焊缝设计的其它形式。

5.斜搭焊缝设计

斜搭焊缝设计如下图10所示，一般建议用于圆形或椭圆形的零件焊接上，能够实现高强度密封，特别适用于半结晶树脂材料。

斜搭焊缝要求两个零件各自的角度在30度到60度之间，且两者差异在1.5度以内。如果壁厚

斜搭焊缝靠外侧的零件壁厚应≥0.76mm，防止焊接过程中侧壁胀裂或者熔穿。

该搭接焊缝设计不常用，是因为其对零件的同心度和尺寸公差要求高。然而，当有限的壁厚不允许使用剪切焊缝时，强烈推荐使用这种接头设计。

下图11是搭接设计的其它形式。