长条形超声塑料焊接模具的振动分析.pdfVIP

深 圳 职 业 技 术 学 院 学 报 2003 年第 4 期 Journal of Shenzhen Polytechnic No.4, 2003 长条形超声塑料焊接模具的振动分析 1,2 1 2 梁明军 ，周光平 ，王家宣 （1.深圳职业技术学院 电子通信工程系，广东深圳 518055； 2.南昌航空工业学院，江西南昌 330034） 摘 要：基于表观弹性法，作者研究了大尺寸长条形超声塑料焊接模具的二维耦合振动，并建立了相应的 设计理论。并用通用有限元软件对这一理论进行了验证。该方法为大尺寸超声塑料焊接模具的分析和设计提供 了一条途径。 关键词：超声塑料焊接模具；耦合振动；有限元 中图分类号：TB 124 ；O32 ；O241.82 文献标识码：A 文章编号：1672-0318 （2003 ）04-0005-04 超声波塑料焊接模具因焊件形状不同而不 基本单元：中间单元和端部单元，如图 2 所示。模 同，模具类型很多，需要专门设计。模具设计的 具结构各部分的名称也在图中标出：槽部、柱部和 好坏直接关系到焊接质量，因此它是工程中一个 桥部。在工作频率下，模具在 Y 方向产生一阶纵向 十分重要的问题。对于横向尺寸小于四分之一波 振动，各柱部作同位相、同振幅振动。柱部在 Y 方 长的模具，可以利用一维理论来分析和设计，对 向伸缩变形，桥部在X 方向产生伸缩变形。为使上 于横向尺寸大于四分之一波长的大尺寸模具，一 下端面产生同位相、同振幅，基本单元体桥部X 方 维设计理论已不适用，必须考虑耦合振动。在工 向为纵波的一个波长，各柱的中心为应力分布的波 程应用当中，目前主要依赖于实践经验，采用传 腹位置。桥部起着横向传递振动能量的作用。 统的开槽方法，来解决横向尺寸小于一个波长的 模具设计问题。对于横向尺寸大于一个波长、甚 至达几个波长的模具，由于存在耦合振动而变得 复杂，目前还没有很好的设计理论，而数值方法， 如有限元法，尽管分析准确，但工程设计中使用 不方便。因此超声波塑料焊接模具的分析理论， 是工程中亟待解决的问题。 本文以表观弹性法为理论基础，对一种大尺 图 1 恒截面长条形模具实体模型 寸长条形超声塑料焊接模具的耦合振动进行了分 槽部 柱部 桥部 析，并提出了设计理论。 1 大尺寸长条形超声塑料焊接模 端 中 个 中 端 部 间 中 间 部 具的振动分析 单 单 间 单 单 元 元 单 元 元 体 体 元 体 体 本文分析的一种大尺寸长条形超声塑料焊接