利用有限元软件ANSYS的参数化分析技术,对大尺寸长条形超声塑焊焊头进行了优化设计。基于工程实际确定焊头长度、槽宽度及槽长度为设计变量,纵向谐振频率和频率间隔值为状态变量,振幅均匀度为目标函数,指出了编程中应注意的问题并给出了解决思路,最后编制了优化程序。通过优化设计实例说明该方法能很好地解决大尺寸超声塑焊焊头的设计问题,既缩短了设计周期,也降低了设计成本。
焊头是超声塑料焊接设备中一个很重要的部件,其设计的好坏直接关系到焊接质量。将长条形焊头通过合理开槽划分为若干相等的单元,每个单元可作为复合阶梯形变幅杆来处理,用传递矩阵法得出了焊头单元的频率方程,为长条形开槽焊头的设计提供了理论依据。实验表明,利用该方程设计的长条形焊头,其实测频率与设计频率符合很好。本设计方法物理意义明显,计算简单,非常适合工程设计。此外利用该方法可方便的求出开槽数、槽宽度以及槽长度等因素对焊头尺寸的影响,也为焊头的优化设计提供了一定的理论依据。
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