一种超声波模具及超声波加工装置的制作方法

1.本实用新型涉及超声波加工技术领域，更具体地，涉及一种超声波模具及超声波加工装置。


背景技术：

2.超声波焊接是通过超声波振动子产生振动，经过焊头传递热量，使两个物体表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合，超声波切割则是通过超声波振动子产生振动，通过到花轮(刀具)旋转挤压，获得超声波切割所需要的效果。
3.超声波模具是进行超声波焊接和切割的必要部件，由于超声波模具本身就是一个高频振动体，因此在安装上受到限制。当前市面上用的超声波模具(如公开号为cn213035312u的专利)只是靠一个联接螺丝固定在生产设备上，保持其工作面水平并不容易实现，且在工作面增加负载后加工时容易产生噪音。还有，现有的超声波模具虽有效地将振幅集中于工作面，但工作面接收到的振幅与受力不均，导致加工质量差，还会损坏刀具，增加生产成本。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例的目的在于解决现有技术中超声波模具无法保证工作面平行且受力均匀的技术问题。
5.为了解决上述技术问题，本技术实施例提供一种超声波模具及超声波加工装置，采用了如下所述的技术方案：
6.一种超声波模具，所述超声波模具包括本体，所述本体包括工作面，所述本体上与所述工作面相邻的外表面上设置有偶数个安装件；
7.各所述安装件上远离所述工作面的外表面为安装面，所述安装面平行于所述工作面；
8.各所述安装件的所述安装面处于同一平面，且各所述安装件在所述本体上的设置位置相对于所述本体的中心轴轴对称，所述中心轴垂直于所述安装面。
9.进一步地，所述本体与各所述安装件一体成型。
10.进一步地，所述安装件的一端与所述本体连接，自连接位置延伸出的部分呈z型而与所述本体部分地形成有间隙。
11.进一步地，所述本体包括相对的第一面和第二面，所述第一面和所述第二面与所述工作面相邻，所述安装件的数量为四个，四个所述安装件均匀分布在所述第一面和所述第二面上。
12.进一步地，所述本体还包括至少一个截面呈圆角矩形的通槽，所述通槽贯穿所述本体中部位于所述第一面和所述第二面之间的区域，且所述通槽的中心轴平行于所述工作面。
13.进一步地，所述本体还包括两个第一弧形槽，所述第一面和所述第二面上各设置
有一个第一弧形槽，所述第一弧形槽位于所述本体靠近所述工作面的一端，所述第一弧形槽的延伸方向平行于所述工作面。
14.进一步地，所述本体包括相对的第三面和第四面，所述第三面和所述第四面与所述工作面相邻，所述第三面和所述第四面上各设置有一个第二弧形槽，所述第二弧形槽位于所述本体靠近所述工作面一端，所述第二弧形槽的延伸方向平行于所述工作面，且所述第二弧形槽与相邻的所述第一弧形槽连通。
15.进一步地，所述本体上与所述工作面相对的外表面为装配面，所述装配面平行于所述工作面，所述装配面上设有避让槽，所述避让槽位于所述装配面的中间位置，所述避让槽的延伸方向垂直所述第一面和所述第二面。
16.进一步地，所述避让槽中设有凸块，在所述凸块上设置有连接孔，所述连接孔位于所述装配面的中心位置。
17.一种超声波加工装置，所述超声波加工装置包括上述超声波模具。
18.与现有技术相比，本技术提供的超声波模具设置有安装件以易于超声波模具的装配。安装件的安装面与工作面平行设置，因此只需保证安装面水平即可保证工作面水平，操作简单方便。且安装件对称均匀设置，能保证整个工作面受力均匀，使得设备能平稳地完成切割与焊接工艺且不会产生噪音。同时，因为工作面水平，切割的刀具也不会有高低差，因此也能起到延长刀具与模具工作寿命作用。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型中的方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：
20.图1是本实用新型实施例提供的超声波模具的立体结构示意图；
21.图2是图1所示的超声波模具的主视图；
22.图3是图1所示的超声波模具的仰视图。
23.附图中的标号如下：
24.100、超声波模具；1、本体；11、工作部；111、工作面；12、第一面；13、第二面；14、通槽；15、第一弧形槽；16、第二弧形槽；17、避让槽；171、凸块；18、连接孔；19、第三面；20、第四面；2、安装件；21、安装面；22、装配面。
具体实施方式
25.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术；本技术的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本技术的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
26.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包
含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
27.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
28.图1所示超声波模具100在工作时本身是一个高频振动体，其利用超声波纵波传递原理传递能量。而超声波纵波传递过程中存在一个振幅为零的点，通常称之为节点。相应地，使用超声波纵波传递能量的超声波模具100存在多个节点，多个节点组成振幅为零的面。
29.在本实施例中，预先通过计算模拟确定超声波模具100振幅为零的面，再在本体1表面与振幅为零的面的交界线的相应位置设置若干安装件2。
30.请结合参看图1至图3，本实施例提供一种超声波模具100，包括本体1，本体1包括工作部11，工作部11的一个表面为工作面111。在本实施例中，工作部11呈长方体状且关于本体1的中心轴轴对称，用于与相应的配合模具配合完成焊接或切割工艺。
31.本体1上与工作面111相邻的外表面上设置有若干安装件2。各安装件2上远离工作面111的外表面为安装面21，安装面21平行于工作面111。各安装件2的安装面2处于同一平面，且各安装件2在本体1上的设置位置相对于本体1的中心轴轴对称，中心轴垂直于安装面21。
32.在本实施例中安装件2的数量为偶数，比如为四个，下述实施例中均以四个安装件2为例对本技术方案进行说明。
33.具体地，本体1还包括第一面12和第二面13，第一面12和第二面13与工作面111相邻，四个安装件2对称且均匀地设置在第一面12以及第二面13。需要注意的是，四个安装件2均设置在振幅为零的面上，以确保通过安装件2安装的超声波模具100能平稳地工作，且四个安装件2关于本体1的中心轴轴对称，保证超声波模具100受力均匀进而保证工作面111受力均匀。
34.在一些可行的实施例中，安装件2的数量可为两个，分别相对于本体1的中心轴对称设置在第一面12和第二面13的中间位置，或者对称设置在第三面19和第四面20的中间位置。在其它实施例中，安装件2的数量还可根据实际情况设置为六个、八个等，其位置均需相对于本体1的中心轴轴称设置以确保工作面111受力均匀。
35.进一步地，本体1与安装件2一体成型，安装面21与工作面111均平行于水平面。安装件2的一端与本体1连接，自连接位置延伸出的部分呈z型而与本体1部分地形成有间隙。具体地，由于超声波模具100本身是一个高频振动体，因此本体1与安装件2一体成型时可以减少安装件2对超声波模具100能量传递的干涉。同理，安装件2只有一端与本体1接触，其余部分与本体1留有间隙，以减少安装件2对超声波模具100振动的干涉。安装件2呈z型，安装面21平行于水平面，使得超声波模具100的水平安装变得简单快捷，进而确保工作面111保持水平，实现平稳加工。从现有技术可知，超声波在传递过程中遇到转角会逐渐衰减，因此，在本实施例中安装件2设置有两个转角，超声波经过两个转角后才传递到安装面21，以确保超声波在安装面21处的振幅为零，使超声波模具100工作时更平稳。
36.在本实施例中，本体1还包括至少一个截面呈圆角矩形状的通槽14，通槽14贯穿本
体1中部位于第一面12和第二面13之间的区域，且通槽14的中心轴平行于工作面111。在本实施例中，设置通槽14的目的其一是为了减轻模具重量，其二是相对阻挡超声波的传递以使工作面111的振幅分布均匀。通过计算模拟后，在本体1中部设置两个截面呈圆角矩形状的通槽14，两个通槽14关于本体1中心轴对称设置，以实现通槽14两侧的超声波均匀传递。
37.在本实施例中，本体1还包括两个第一弧形槽15，两个第一弧形槽15分别设置在第一面12以及第二面13上，且位于本体1靠近工作部11的一端，第一弧形槽15的延伸方向平行于所述工作面111。具体地，两个第一弧形槽15相对于所述本体1的中心轴轴对称设置，且一端连接安装件2，另一端连接工作部11。可以理解地，本体1上对称设置两个弧形槽使得传递给工作部11的超声波的路径变窄，实现将超声波的能量集中在工作部11，提高能量的利用率。
38.在本实施例中，本体1还包括相对的第三面19和第四面20，第三面19和第四面20与工作面111相邻。本体1还包括两个第二弧形槽16，两个第二弧形槽16分别对称设置在第三面19和第四面20，且位于本体1靠近工作部11的一端。第二弧形槽16的延伸方向平行于工作面111，且第二弧形槽16与相邻的第一弧形槽15连通。在本实施例中，第二弧形槽16小于第一弧形槽15，且相交于第一弧形槽15靠近工作部11的一端。同理，第二弧形槽16同样使传递给工作部11的超声波的路径变窄，进一步地使超声波的能量集中在工作部11，提高能量的利用率。
39.在本实施例中，第一弧形槽15以及第二弧形槽16的大小和位置可通过计算模拟后确定，其目的是为了将超声波的能量集中于工作部11，同时使工作面111的振幅均匀分布，以使超声波模具100具有更良好的加工工艺。
40.在本实施例中，本体1上与工作面111相对的外表面为装配面22，装配面22平行于工作面111。装配面22上设有避让槽17，避让槽17位于装配面22的中间位置，避让槽的延伸方向垂直第一面12和第二面13。避让槽17的中间位置设有凸块171，在凸块171上设置有连接孔18，且连接孔18位于装配面22的中心位置。连接孔18外接调幅器，用于输入超声波。为了避免调幅器对超声波模具100振动的干涉，因此设置了避让槽17以及凸块171，使得调幅器仅与连接孔18直接接触。
41.在本实施例中，本体1的工作部11面积小的两侧面分别与第三面19和第四面20处于同一平面，工作部11对应装配面22的中间位置设置，工作面111的面积小于装配面22的面积，使得本体1平行于第一面12的截面呈梯形状。可以理解地，超声波从装配面22上的连接孔18输入，工作面111的面积小于装配面22的面积使得超声波的能量可以集中于工作面111上，提高能量的利用率。
42.超声波模具100可采用合金钢、钛合金等金属材质，其结构依据不同模具材料的弹性模量和密度等数据进行设计。超声波模具100的长度、宽度、高度均可改变，其依据需加工产品的材质、厚度等因素进行设。在实际应用中，现有技术无法做成大尺寸的超声波模具100，而当需加工大尺寸产品时，通常做法为将多个超声波模具100并排设置，彼此间留有间隙以避免相互干涉。
43.本技术还提供了一种使用上述超声波模具的超声波加工装置。超声波加工装置包括电箱、换能器、调幅器、超声波模具100以及与超声波模具100配合的配合模具，电箱、换能器、调幅器以及超声波模具100依次连接。电箱用于提供一定的频率，换能器将频率转换为
振幅，再通过调幅器将振幅增大或者减小，最后传输至超声波模具100使超声波模具100振动。在本实施例中，以图1所示超声波模具100为例，装配时超声波模具100的工作面111朝上，通过设置在本体1上的连接孔18及四个安装件2安装在加工设备上，四个安装面21保持水平以确保工作面111保持水平，且四个安装件2均匀对称设置保证工作面111受力均匀。超声波通过底端的连接孔18输入，加工时，超声波模具100振动，将配合模具下压至与工作面111贴合，完成超声波加工。在一些可行的实施例中，装配时超声波模具100的工作面111可朝下设置，此时需要外加安装治具与安装件2的安装面21配合完成安装，以确保工作面111保持水平。超声波通过朝上的连接孔18输入，加工时超声波模具100振动，同时将超声波模具100下压至工作面111与配合模具贴合，与配合模具配合完成超声波加工。
44.配合模具通常装有刀具，加工过程中刀具与振动的超声波模具100配合完成对产品的切割，同时利用超声波完成焊接。
45.本实施例提供一种超声波模具100及包含其的超声波加工装置，在超声波模具100的第一面12和第二面13与振幅为零的面的交界线处设置安装件2，安装件2包括与工作面111平行的安装面21，安装时通过保证安装面21水平从而确保工作面111保持水平。同时，超声波模具100的安装从单个受力点变成了均匀对称的四个受力点，保证了超声波模具100受力均匀，实现平稳地超声波加工。再者，因为工作面111能保持水平，加工时刀具与超声波模具100不会因碰撞而产生噪音，也能起到延长刀具与超声波模具100工作寿命的作用。
46.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型。对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。