超聲波技術已經(jīng)廣泛應用于金屬,、塑料焊接工藝中。超聲波焊接模具（Horn）,，因其對結構動力學方面的高性能要求,，傳統(tǒng)的仿造、修模設計方法已不能適應塑料產(chǎn)品多變的要求。從超聲波焊接原理入手,，通過有限元法進行固有頻率和模態(tài)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(shù)化建模,、全因子實驗設計優(yōu)化（DOE）和概率設計系統(tǒng)（PDS）模塊，進行參數(shù)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(tài)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(huán)境的參數(shù)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,，避免了反復修整超聲波模具工裝所帶來的時間和成本上的浪費,。

　　超聲波模具的設計相當重要。國內(nèi)有不少超聲波設備供應商自行生產(chǎn)超聲波模具,，但是他們中有相當一部分是仿制已有,，然后不斷的修整工裝、測試,，通過這種反復調整的方法達到工裝與設備頻率協(xié)調的目的,。我司通過有限元方法，在設計工裝時就能把頻率確定,，制造出來的工裝測試結果與設計頻率誤差不過1％,。同時，引入DFSS（Design For Six Sigma）的理念,，對模具進行優(yōu)化和健壯設計,。設計的理念是在設計過程中充分收集客戶心聲進行針對性的設計；并且預先考慮生產(chǎn)過程可能出現(xiàn)的偏差,，保證最終產(chǎn)品的質量分布在合理的水平內(nèi),。

　　設計流程如圖所示，從制定設計指標開始,，首先根據(jù)已有經(jīng)驗初步設計超聲波模具的結構和外型尺寸,，在ANSYS中建立參數(shù)化模型，然后通過仿真實驗設計（DOE）方法確定模型中的重要參數(shù),，根據(jù)要求,，確定數(shù)值，接著對其他參數(shù)用子問題法進行尋優(yōu),?？紤]到工裝在制造和使用過程中材料、環(huán)境參數(shù)的影響，還對其進行了公差設計,，滿足制造成本的要求,。最后是制造,、測試檢驗理論設計和實際的誤差,，滿足設計指標即交付使用。

    每顆超聲波焊頭3D設計都經(jīng)過有限元分析,保證產(chǎn)品焊接部位超聲波焊頭振幅的一致性,，以達到最均勻,、最穩(wěn)定的塑件焊接效果。紅色部分代表超聲波焊頭振幅的分布情況,，以及最大振幅輸出點,。

    你可能經(jīng)常會有這樣的想法：超聲波模具的設計和生產(chǎn)一定是非常的簡單。千萬不要被誤導,，當使用一個加工不當或是未經(jīng)過調諧的焊頭,，將給你的生產(chǎn)帶來昂貴的損失——它會破壞焊接效果，甚至更嚴重的會直接導致?lián)Q能器或發(fā)生器的損壞,。

因此超聲波模具的設計絕不像它的外形那樣簡單,，相反需要很多的專業(yè)知識和技能——如何保證焊頭能夠最經(jīng)濟的工作？如何保證焊頭能夠將換能器轉換的機械振動能有效地傳遞到工件上,，形成持續(xù)穩(wěn)定的焊接——在恒波超聲,，我們的工程師將每一個環(huán)節(jié)都考慮得非常充分。 超聲波模具是超聲波技術中最具有技術深度的一個方面,。即使已經(jīng)擁有幾年的設計和開發(fā)經(jīng)驗,，我們還是堅信只有通過嚴格的測試和質量控制才能生產(chǎn)出最好的焊頭。我們的工程師將焊頭的聲學特性和機械特性完美的結合起來,，設計出最符合客戶需要的產(chǎn)品,。 我們生產(chǎn)的每一套超聲波焊頭和超聲波模具，不管是標準產(chǎn)品還是根據(jù)客戶要求定制的,，都是用最好的材料制成的同時經(jīng)過反復的測試,。焊頭的外形、強度以及音頻等各種參數(shù)經(jīng)過多次試驗,，能符合最為嚴格的標準,，超聲波焊頭和超聲波模具能夠達到最完美的匹配。