超声波塑料件的结构设计
产品结构设计04塑胶件设计指南
壁厚太大： 零件产生缩水、气孔和翘曲等质量问题； 零件冷却时间增加，成型周期加长，零件生产效率低； 零件用料增加，产品成本增加；
常用塑胶材料合适壁厚范围（单位mm）：
PE PP Nylon PS AS PMM PVC PC ABS POM A
最小 0.9 0.6 0.6 1.0 1.0 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 最大 4.0 3.5 3.0 4.0 4.0 5.0 5.0 5.0 4.5 5.0
B.降低零件材料成本：
降低零件厚度； 通过添加加强肋而不是增加壁厚的方法提高零件强度；
零件较厚的部分去除材料；
C. 简化零件设计，降低模具成本：
KISS原则（Keep it simple, stupid)，简单就是美！ 零件中的每一个特征必须有存在的理由，否则，该特征是能够去除的。
D.避免零件严格的公差：
容易发生破裂而失效； 在承受冲击载荷时，保持零件剖面的完整性，避免在冲击载荷方向上
零件剖面出现缺口和应力集中。
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8.提高塑胶件外观的设计
A.选择合适的塑胶材料； B. 避免零件外观表面缩水：
合适的零件壁厚； 通过设计掩盖缩水；
“U”形槽
“火山口”设计；
浅谈塑料超声波产品的设计
浅谈塑料超声波产品的设计摘要：在超声波产品实际设计的过程中，应结合当前的实际工作特点与要求等进行合理的设计与掌控，并制定完善的管理方案与控制方案，结合当前的情况进行分析，了解超声波原理和利处，加大设计工作力度，并针对产品的结构进行合理设计，明确各方面要求与内容，并建立现代化的管理与控制体系，优化整体工作方式与方法，为其后续发展奠定坚实基础。
关键词：选材；设计；优点基本纲要：一、塑料超声波的选材和设计二、塑料超声波焊接结构的设计三、塑料超声的优点塑料超声波简介塑料超声波是当超声波作用于热塑性的塑料接触面时，会产生每秒几万次的高频振动，这种达到一定振幅的高频振动，通过上焊件把超声能量传送到焊区，由于焊区即两个焊接的交界面处声阻大，因此会产生局部高温。
又由于塑料导热性差，一时还不能及时散发，聚集在焊区，致使两个塑料的接触面迅速熔化，加上一定压力后，使其融合成一体。
当超声波停止作用后，让压力持续几秒钟，使其凝固成型，这样就形成一个坚固的分子链，达到焊接的目的，焊接强度能接近于原材料强度。
一、塑料超声波产品材料的选择和设计塑料的性能影响超声波的成功焊接。
塑料的超声波焊接性取决于塑料对超声振动的衰减能力和熔化温度的高低以及物理性能如弹性模量、抗冲击性、摩擦系数及导热系数等等。
实验证明，塑料的焊接性G 正比于弹性模量E、导热系数λ、摩擦系数μ，反比于塑料的密度ρ、比热C、熔点t，如下式表示：G = K·E·λ·μ/ρ·C·t（W/m2·K）式中K －焊件形状因子，取决于焊件的壁厚、尺寸大小及焊头的形状尺寸E －塑料的弹性模量（GN/m2）λ －导热系数（W/m·K）μ －塑料的摩擦系数ρ －塑料的密度（kg / m3）C －比热（J /kg·K）t －熔点（K）通常限定选择特定用途材料的性能是那些使焊接变困难的性能如高的熔点或结晶度。
塑料超声波焊接结构
塑料超声波焊接结构摘要：I.塑料超声波焊接简介A.塑料焊接的定义B.超声波焊接的工作原理II.塑料超声波焊接结构分类A.结构形式1.点焊2.缝焊3.对接焊B.结构设计1.焊接模具2.超声波发生器3.焊接头III.塑料超声波焊接的应用领域A.电子行业B.汽车制造C.医疗设备D.包装行业IV.塑料超声波焊接的优势与局限A.优势1.焊接速度快2.焊接精度高3.节能环保B.局限1.焊接材料限制2.设备成本较高V.塑料超声波焊接技术的发展趋势A.自动化焊接B.超声波焊接新材料研究C.设备小型化、智能化正文：塑料超声波焊接是一种利用超声波振动能量将塑料材料熔接在一起的技术。
在塑料焊接中，超声波通过焊接模具传递到焊接材料上，使材料分子间产生摩擦热，从而实现熔接。
这种焊接方法具有速度快、精度高、节能环保等优点，广泛应用于电子、汽车、医疗设备、包装等行业。
塑料超声波焊接结构主要包括点焊、缝焊、对接焊等。
其中，点焊是在两个塑料部件的接触点产生焊接，常用于电子行业的连接器生产；缝焊是在两个塑料部件的接缝处进行焊接，广泛应用于汽车制造中的塑料零部件连接；对接焊是在两个塑料部件的端面进行焊接，常用于医疗设备和包装行业的容器及设备生产。
在塑料超声波焊接结构设计中，焊接模具、超声波发生器和焊接头是三个关键部件。
焊接模具用于固定待焊接的塑料部件，并传递超声波振动；超声波发生器产生超声波振动能量，通过焊接头传递给焊接材料；焊接头将振动能量集中于焊接部位，使塑料材料熔接在一起。
尽管塑料超声波焊接具有诸多优势，但也存在一定的局限性。
首先，焊接材料受到一定限制，仅适用于部分热塑性塑料；其次，设备成本较高，对生产成本有一定影响。
超声波焊接结构设计
( 0.5 )
0.37
0.4
45 °
超声焊接结构
阶梯型
Step Joint
0.40
0.03
( 0.30 )
0.17
0.20
超声焊接结构
阶梯型
Energy Director with Opposing Textured Surface
0.13～0.29 0.m 150 μm
M5 9.5 6.3 7.1 6.4 M6 12.7 7.9 8.7 8.0 M8 12.7 9.5 10.2 9.6
超声嵌插尺寸
Metric thread
M3
Length of bushing in
mm
5.5
M4
7.5
M5
9.0
Diameter In mm
D1
D2
4.0
4.7
5.2
6.15
6.4
焊接结构
1.超声焊接结构
焊接筋的角度
120 °
90 °
60 °
45 °
超声焊接结构
基本型
Basic Energy Director
W
W
4
8
W
64
W
超声焊接结构
阶梯型
Step Joint
1.5
0.05
( 0.5 )
0.5
0.5
60 °
超声焊接结构
阶梯型
Chisel Edge
W+ 8
Insertion
金属螺钉
塑件
超声嵌插尺寸
Metric thread
M3
M4
Length of bushing in
超声波模具的设计原理_概述说明以及解释
超声波模具的设计原理概述说明以及解释1. 引言1.1 概述超声波模具是一种应用超声波技术进行加工和成型的重要设备。
它可以通过超声波的传导和振动作用，有效地加工各种材料，并实现精确的形状控制和高效率生产。
随着现代科学技术的不断进步，超声波模具在许多领域得到了广泛应用，如塑料成型、金属焊接、食品加工等。
1.2 文章结构本文将首先介绍超声波原理简介，包括超声波的基本概念、传播方式以及其与材料相互作用的特点。
接着我们将详细阐述超声波模具的设计要点，包括模具结构、材料选择、连接方式等方面。
然后，我们将深入探讨模具设计原理与超声波相互作用关系，分析超声波对模具加工过程的影响和作用机制。
同时，还会介绍模具制备方法与工艺流程，并提出优化措施以提高生产效率和产品质量。
最后，我们将重点讨论在模具设计中需要考虑材料属性、结构特征、连接方式及节能效果评估等因素和挑战，并给出相应的解决方案。
1.3 目的本文的目的是系统地介绍超声波模具的设计原理、制备方法与工艺流程，分析模具设计中需考虑的因素和挑战，并总结重述主要观点和结果。
同时，对超声波模具设计提出启示和展望，为相关领域研究人员提供参考和借鉴。
通过全面而深入地探讨超声波模具的设计原理和实操经验，我们可以更好地理解超声波技术在工程领域的应用潜力，并为优化设计和改进工艺提供指导。
2. 超声波模具的设计原理2.1 超声波原理简介超声波是指频率高于人类听觉范围（20kHz）的机械振动波。
在超声波模具设计中，利用超声波的特性可以实现高效的材料切割、焊接和成型等工艺。
超声波通过在模具中产生机械振动，将能量传递给材料，从而实现所需的加工过程。
2.2 模具的设计要点在超声波模具设计中，需要考虑以下要点：- 模具形状和尺寸：根据加工要求和材料特性确定模具形状和尺寸，以确保超声波能够有效传递到待加工材料上。
- 超声波振动系统：选择合适的超声波振动系统，并确保其能够输出所需频率和幅度的振动。
超声波焊接线设计标准
超声波焊接线设计标准一、概述超声波焊接是一种高效、环保的连接工艺，广泛应用于塑料、金属、陶瓷等材料的连接。
本文旨在提供超声波焊接线设计的基本标准，帮助工程师和设计师在产品开发中更好地应用超声波焊接技术。
二、设计标准1. 材料选择：选择适合超声波焊接的材料是关键。
一般来说，高分子材料如塑料、橡胶等较易焊接，而金属、陶瓷等硬质材料则较难焊接。
2. 结构设计：超声波焊接线的结构设计应遵循简单、稳定的原则。
避免有过多的转折、弯曲等复杂结构，以减少能量的损失和焊接不良的风险。
3. 声学匹配：在超声波焊接过程中，声学匹配是影响焊接效果的重要因素。
声学匹配包括声阻抗、声速等参数的匹配，确保超声波在焊接线中传播时能量损失最小。
4. 焊接参数设置：正确设置焊接参数是保证焊接质量的关键。
包括超声波频率、振幅、功率、焊接时间等参数，应根据材料类型和厚度等因素进行合理设置。
5. 焊接质量检测：为确保焊接质量，应在生产过程中定期对焊接线进行检查和测试。
可以采用目视检查、破坏性试验等方法，以确保产品的可靠性。
6. 安全性考虑：超声波焊接过程中会产生高频振动和高温，因此设计时应考虑安全性，包括设备固定、防护措施等。
7. 生产效率：设计超声波焊接线时，应考虑生产效率。
选择合适的设备型号和配置，以提高生产效率。
8. 维护与保养：为确保超声波焊接线的长期稳定运行，应定期对设备进行维护和保养。
包括检查紧固件、更换易损件、清洁设备等。
9. 环境适应性：考虑到生产环境可能存在的温差、湿度等因素，设计时应选择适应性强、耐用的设备及部件。
10. 经济性：在满足生产需求的前提下，应考虑设备的经济性。
选择性价比高的设备型号和配置，以降低生产成本。
三、总结超声波焊接线的设计标准是确保焊接质量和生产效率的关键因素。
在设计过程中，应充分考虑材料选择、结构设计、声学匹配、焊接参数设置、质量检测、安全性、生产效率、维护保养、环境适应性和经济性等方面的要求，以确保设计的有效性。
浅谈超声波焊接塑料件的设计塑料件
浅谈超声波焊接塑料件的设计塑料件超声波焊接是一种常见的塑料件焊接方法，可以实现高效、可靠的连接效果。
它利用超声波振动原理，将塑料件加热至熔化点，并使用压力将熔化的塑料件连接在一起。
本文将从设计角度探讨超声波焊接塑料件的一些关键问题。
首先，塑料件的设计要考虑到焊接过程中的振动能量传递。
超声波焊接是通过超声波振动将能量传递到塑料件内部，使其加热并熔化。
因此，塑料件的设计要合理选择焊接位置和焊接面积，以保证超声波能够有效传递。
同时，对于较大的塑料件，还需要考虑振动能量在塑料件内部的均匀分布，避免局部加热不均而导致焊接不牢固或质量不稳定。
其次，塑料件的材料选择也是超声波焊接设计中的重要因素。
不同的塑料材料具有不同的熔化点和热导率，对于超声波焊接的适用性也有所差异。
一般来说，具有较高熔化点和热导率的塑料材料更适合超声波焊接。
此外，塑料材料的熔化温度和熔化指数也需要进行合理的选择，以保证焊接过程中的熔化和冷却效果。
此外，塑料件的结构设计也需要考虑到焊接后的强度要求。
超声波焊接会在焊接接头周围形成一定的塑料熔化区，这可能会对焊接接头的强度产生影响。
为了增加焊接接头的强度，可以采用一些设计措施，比如在接头周围增加一定的壁厚，或者采用一些加强结构，如加筋或齿形结构等。
此外，对于一些对强度要求较高的应用，还可以考虑采用多点焊接或均匀分布焊接的方式，以增加连接的稳定性和可靠性。
最后，塑料件的表面处理和预处理也是超声波焊接设计中的一个重要环节。
塑料件的表面质量和干净程度对焊接接头的质量有直接影响。
因此，在进行超声波焊接之前，需要对接头表面进行适当的处理，如去除油污、杂质和氧化层等。
此外，还可以考虑采用一些增粘剂或者使用专用的焊接剂，以提高焊接接头的质量和品质。
总而言之，超声波焊接塑料件的设计需要综合考虑焊接过程中的振动能量传递、塑料材料的选择、结构设计的强度要求、表面处理和预处理等因素。
通过合理的设计，可以实现高效、稳定和可靠的超声波焊接效果，为塑料件的应用提供可靠的连接方式。
超声骨刀结构
超声骨刀结构超声骨刀是一种利用超声波技术进行骨切割的医疗器械。
它的结构设计十分重要，直接关系到手术的效果和安全性。
下面将从超声骨刀的结构和工作原理两个方面进行详细介绍。
一、超声骨刀的结构超声骨刀主要由手柄、超声发生器、超声振动器和刀片组成。
1. 手柄：超声骨刀的手柄部分一般由工程塑料制成，具有一定的抗菌性和防滑性能。
手柄上通常设有开关按钮和控制面板，用于操作超声骨刀的开关、功率调节等功能。
2. 超声发生器：超声发生器是超声骨刀的核心部件，主要由发生器电路板、电源和控制器组成。
发生器电路板负责产生超声波信号，电源提供工作电流，控制器则用于调节超声波的频率和功率。
3. 超声振动器：超声骨刀的超声振动器是将超声波信号转化为机械振动的装置。
它由压电陶瓷和共振器组成。
压电陶瓷在超声波信号的作用下发生振动，通过共振器传递到刀片上，实现对骨骼的切割。
4. 刀片：刀片是超声骨刀的工作部件，通常由不锈钢制成。
刀片的形状和尺寸根据手术需要而设计，常见的有切割刀片、剥离刀片等。
刀片的表面经过特殊处理，使其具有较好的耐磨性和导热性能。
二、超声骨刀的工作原理超声骨刀利用超声波的机械振动和热效应来实现对骨骼的切割。
其工作原理可以分为以下几个步骤：1. 发生器产生超声波信号：超声骨刀的发生器电路板通过电流激励压电陶瓷，产生超声波信号。
控制器可以调节超声波的频率和功率，以适应不同手术需求。
2. 超声波信号传递到刀片：发生器产生的超声波信号通过超声振动器传递到刀片上。
超声振动器将电能转化为机械能，使刀片发生高频振动。
3. 刀片对骨骼施加振动力：刀片的高频振动使其对骨骼产生振动力，从而实现切割的效果。
此时，超声波的机械振动能量转化为骨骼内部的微小位移和应力，导致骨骼的断裂。
4. 热效应促进切割：除了机械振动效应外，超声骨刀还利用超声波的热效应来促进切割。
超声波的高频振动会产生摩擦热，局部升高刀片与骨骼接触面的温度，使骨骼蛋白质变性，进一步降低骨骼的强度，有利于切割。
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.1塑料件的结构
塑料件必须有一定的刚性及足够的壁厚，太薄的壁厚有一定的危险性，超声波焊接时是需要加压的，一般气压为2-6kgf/cm2。
所以塑料件必须保证在加压情况下基本不变形。
1.2罐状或箱形塑料等，在其接触焊头的表面会引起共振而形成一些集中的能量聚集点，从而产生烧伤、穿孔的情况（如图1所示），在设计时可以罐状顶部做如下考虑
○1加厚塑料件
○2
○3
1.3尖角
加R
1.4
○1
○2
1.5塑料件孔和间隙
如被焊头接触的零件有孔或其它开口，则在超声波传递过程中会产生干扰和衰减（如图4所示），根据材料类型（尤其是半晶体材料）和孔大小，在开口的下端会直接出现少量焊接或完全熔不到的情况，因此要尽量预以避免。
1.6塑料件中薄而弯曲的传递结构
被焊头接触的塑件的形状中，如果有薄而弯曲的结构，而且需要用来传达室递超声波能量的时候，特别对于半晶体材料，超声波震动很难传递到加工面（如图5所示），对这种设计应尽量避免。
1.7
1.8
对称设计。
在焊头表面有损伤纹，或其形状与塑料件配合有少许差异的情况下，焊接时，会在塑料件表面留下伤痕。
避免方法是：在焊头与塑料件表面之间垫薄膜（例如PE膜等）。
焊接线的设计
焊接线是超声波直接作用熔化的部分，其基本的两种设计方式：
○1能量导向
○2剪切设计
2.1能量导向
能量导向是一种典型的在将被子焊接的一个面注塑出突超三角形柱，能量导向的基本功能是：集中能量，使其快速软化和熔化接触面。
能量导向允许快速焊接，同时获得最大的力度，在这种导向中，其材料大部分流向接触面，能量导向是非晶态材料中最常用的方法。
○1材料
○2
○3
图70.25mm。
根据塑料件要求（例如水密、气密性、强度等），能量导向设计可以组合、分段设计，例如：只是需要一定的强度的情况下，分段能量导向经常采用（例如手机电池等），如图8所示。
2.2能量导向设计中对位方式的设计
上下塑料件在焊接过程中都要保证对位准确，限位高度一般不低于1mm，上下塑料平行检动位必须很小，一般小于0.05mm，基本的能量导向可合并为连接设计，而不是简单的对接，包括对位方式，采用能量导向的不同连接设计的例子包括以下几种：
插销定位：图9所示为基本的插销定位方式，插销定位中应保证插销件的强度，防此超声波震断。
0.25mm
图11
溢料。
○1企口定位：如图14所示，采用这种设计的好处是防止内外溢料，并提供校准，材料容易有加强密封性的获得，但这种方法要求保证凸出零件的斜位缝隙，因此使零件更难能可贵于注塑，同时，减小于焊接面，强度不如直接完全对接。
○2底模定痊：如图15所示，采用这种设计，塑料件的设计变得简单，但对底模要求高，通常会引致塑料件的平行移位，同时底模
○3
○4
A：如图17
B
C：在焊接不易熔接的树脂或不规则形状时，为了获得密封效果，则有必要插入一个密封圈，如图18所示，需要注意的是密封圈只压在焊接末端。
图19所示为薄壁零件的焊接，比如热成形的硬纸板（带塑料涂层），与一个塑料盖的焊接。
2.3剪切式设计
在半晶体塑料（如尼龙、乙缩醛、聚丙烯、聚乙烯和热塑聚脂）的熔接中，采用能量导向的连接设计也许达不到理想的效果，这是因为半晶体的树脂会很快从固态转变成融化状态，或者说从融化状态转化为固态。
而且是经过一个相对狭窄的温度范围，从能量导向柱流出的融化物在还没与相接界面融合时，又将很快再固化。
因此，在这种情况下，只要几何原理允许，我们推荐使用剪切连接的结构。
采用剪切连接的设计，首先是熔化小的和最初触的区域来完成焊接，然后当零件嵌入到下起时，继续沿着其垂直壁，用受控的接触面来融化。
如图20所示，这样可能性获得强劲结构或很好的密封效果，因为界面的熔化区域不会让周围的空气进来。
由于此原因，剪切连接尤其对半晶体树脂非常有用。
图22所示为双面剪切式设计
图23所示为扣式焊线设计，用于高强度，但上下塑料件不接触的情况下，在特殊情况下，可用于增加密封圈的情况。