超聲波技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于金屬、塑料焊接工藝中。超聲波焊接模具（Horn），因其對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)方面的高性能要求，傳統(tǒng)的仿造、修模設(shè)計(jì)方法已不能適應(yīng)塑料產(chǎn)品多變的要求。從超聲波焊接原理入手，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(mǎn)足有效傳遞和均勻分配振動(dòng)能量的功能要求。在設(shè)計(jì)過(guò)程中結(jié)合ANSYS的參數(shù)化建模、全因子實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化（DOE）和概率設(shè)計(jì)系統(tǒng)（PDS）模塊，進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)和健壯性設(shè)計(jì)，調(diào)整幾何尺寸，使得工裝的固有頻率和超聲波頻率匹配，對(duì)應(yīng)的模態(tài)在工作面振幅均勻，減少了局部結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中的問(wèn)題，同時(shí)對(duì)材料和環(huán)境的參數(shù)變化有較好的適應(yīng)性。所設(shè)計(jì)的工裝一次加工完成投入使用，避免了反復(fù)修整超聲波模具工裝所帶來(lái)的時(shí)間和成本上的浪費(fèi)。
超聲波模具的設(shè)計(jì)相當(dāng)重要。國(guó)內(nèi)有不少超聲波設(shè)備供應(yīng)商自行生產(chǎn)超聲波模具，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。我司通過(guò)有限元方法，在設(shè)計(jì)工裝時(shí)就能把頻率確定，制造出來(lái)的工裝測(cè)試結(jié)果與設(shè)計(jì)頻率誤差不過(guò)1％。同時(shí)，引入DFSS（Design For Six Sigma）的理念，對(duì)模具進(jìn)行優(yōu)化和健壯設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的理念是在設(shè)計(jì)過(guò)程中充分收集客戶(hù)心聲進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)；并且預(yù)先考慮生產(chǎn)過(guò)程可能出現(xiàn)的偏差，保證最終產(chǎn)品的質(zhì)量分布在合理的水平內(nèi)。
設(shè)計(jì)流程如圖所示，從制定設(shè)計(jì)指標(biāo)開(kāi)始，首先根據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)初步設(shè)計(jì)超聲波模具的結(jié)構(gòu)和外型尺寸，在ANSYS中建立參數(shù)化模型，然后通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（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(duì)其他參數(shù)用子問(wèn)題法進(jìn)行尋優(yōu)。考慮到工裝在制造和使用過(guò)程中材料、環(huán)境參數(shù)的影響，還對(duì)其進(jìn)行了公差設(shè)計(jì)，滿(mǎn)足制造成本的要求。最后是制造、測(cè)試檢驗(yàn)理論設(shè)計(jì)和實(shí)際的誤差，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)指標(biāo)即交付使用。
    每顆超聲波焊頭3D設(shè)計(jì)都經(jīng)過(guò)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(dá)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(diǎn)。
超聲波模具，超聲波焊頭  
超聲波模具
你可能經(jīng)常會(huì)有這樣的想法：超聲波模具的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)一定是非常的簡(jiǎn)單。千萬(wàn)不要被誤導(dǎo)，當(dāng)使用一個(gè)加工不當(dāng)或是未經(jīng)過(guò)調(diào)諧的焊頭，將給你的生產(chǎn)帶來(lái)昂貴的損失——它會(huì)破壞焊接效果，甚至更嚴(yán)重的會(huì)直接導(dǎo)致?lián)Q能器或發(fā)生器的損壞。
    因此超聲波模具的設(shè)計(jì)絕不像它的外形那樣簡(jiǎn)單，相反需要很多的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技能——如何保證焊頭能夠最經(jīng)濟(jì)的工作？如何保證焊頭能夠?qū)Q能器轉(zhuǎn)換的機(jī)械振動(dòng)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(gè)環(huán)節(jié)都考慮得非常充分。
   超聲波模具是超聲波技術(shù)中最具有技術(shù)深度的一個(gè)方面。即使已經(jīng)擁有幾年的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，我們還是堅(jiān)信只有通過(guò)嚴(yán)格的測(cè)試和質(zhì)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(xué)特性和機(jī)械特性完美的結(jié)合起來(lái)，設(shè)計(jì)出最符合客戶(hù)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(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品還是根據(jù)客戶(hù)要求定制的，都是用最好的材料制成的同時(shí)經(jīng)過(guò)反復(fù)的測(cè)試。焊頭的外形、強(qiáng)度以及音頻等各種參數(shù)經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，能符合最為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，超聲波焊頭和超聲波模具能夠達(dá)到最完美的匹配。