【正文】 高溫融化，冷卻后物料結(jié)合到一起，實(shí)現(xiàn)焊接。本文從超聲波塑料焊接的原理入手，通過(guò)有限元法進(jìn)行固有頻率和模態(tài)分析，設(shè)計(jì)新型工裝，滿足有效傳遞和均勻分配振動(dòng)能量的功能要求。為了達(dá)到良好的超聲波焊接效果，需要設(shè)備、物料和工藝參數(shù)等幾方面的配合。國(guó)內(nèi)有不少超聲波設(shè)備供應(yīng)商自行生產(chǎn)焊接工裝，但是他們中有相當(dāng)一部分是仿制已有，然后不斷的修整工裝、測(cè)試，通過(guò)這種反復(fù)調(diào) 整的方法達(dá)到工裝與設(shè)備頻率協(xié)調(diào)的目的。對(duì)此模型在 ANSYS 中進(jìn)行常規(guī)的參數(shù)化建模，然后進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。兩個(gè)參數(shù)的水平都是 “高 ”較好，即半徑取 DOE 中偏大的值，槽寬也取偏大的值。 PDS 參數(shù)設(shè)置和進(jìn)行計(jì)算 按照 DFSS 的思路，應(yīng)該對(duì)重要設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行公差擴(kuò)展分析，其他一般公差按照經(jīng)驗(yàn)確定即可。由此說(shuō)明設(shè)計(jì)是成功的，而且制造過(guò)程沒(méi)有反復(fù)修改、調(diào)整，節(jié)省了時(shí)間和人力物力。因?yàn)樽铌P(guān)心的指標(biāo)一階軸向模態(tài)頻率，所以將加速度傳感器貼在工作面上，沿軸向敲擊另一端，通過(guò)譜分析 可以得到工裝的實(shí)際頻率。至此，工裝設(shè)計(jì)基本確定，接下來(lái)是為生產(chǎn)設(shè)計(jì)制造公差。然后分析因素間的交互影響，目的是確定因素的水平，使得設(shè)計(jì)變量之間的耦合程度減少。 U 型槽的目的是減少工裝橫向振動(dòng)的損耗，位置、大小和個(gè)數(shù)根據(jù)工裝整體尺寸確定。工作面的形狀要與物料配合良好，在振動(dòng)時(shí)才不至于損傷塑料表明；同時(shí)其一階縱向振動(dòng)固由頻率要與焊接機(jī)的輸出頻率協(xié)調(diào)，否則振動(dòng)能量會(huì)被內(nèi)耗掉。各種故障對(duì)生產(chǎn)造成了相當(dāng)嚴(yán)重的影響。尤其是現(xiàn)在的塑 料制品，大多采用超聲波焊接，因?yàn)槭∪チ寺葆斀Y(jié)構(gòu)，可以使得外觀更完美，而且還有防水防塵的功能。在塑料焊接中，機(jī)械振動(dòng)是以縱波的形式傳遞的，如何有效傳遞能量和調(diào)整振幅是設(shè)計(jì)的要點(diǎn)。圖三 a）是最為常見(jiàn)焊接工裝的設(shè)計(jì)，在一個(gè)近似長(zhǎng)方體的材料上沿振動(dòng)方向豁開(kāi)若干個(gè) U型槽。因此，我們利用 APDL編寫 DOE 循環(huán)計(jì)算并提取計(jì)算結(jié)果的程序，然后將這些數(shù)據(jù)放到 Minitab里面進(jìn)行分析。因此本文采用先進(jìn)行模態(tài)分析，然后用模態(tài)疊加法得出頻響曲線，通過(guò)找頻響曲線的峰值可以 確保對(duì)應(yīng)的是需要的模態(tài)頻率。 據(jù)此，可以將目標(biāo)公差分配到各個(gè)設(shè)計(jì)變量中，完成公差設(shè)計(jì)的任務(wù)。最后工裝一次制造成功，通過(guò)實(shí)驗(yàn)頻率測(cè)試和實(shí)際生產(chǎn)的驗(yàn)證，證明了該設(shè)計(jì)是合理的。這里相關(guān)的材料屬性是密度，彈性模量和聲波傳播速度。 目標(biāo)參數(shù)優(yōu)化（工裝頻率） 設(shè)計(jì)優(yōu)化的參數(shù)設(shè)置和 DOE 的類似，不同的是其中 2 個(gè)重要參數(shù)的數(shù)值已經(jīng)確定，另外有 3 個(gè)參數(shù)和材料屬性相關(guān)，視為噪音，不 能作優(yōu)化。因此，在做目標(biāo)參數(shù)優(yōu)化前應(yīng)先進(jìn)行篩選，挑出對(duì)結(jié)構(gòu)有重要