超声波焊接模具设计包括超声波模具振幅，超声波模具模具频率参数，超声波模具加工精度，超声波模具使用寿命以下内容，一起学习焊接知识。

1、超声波模具的振幅
振幅对于需要焊接的材料来说是一个关键参数，相当于铬铁的温度，温度达不到就会熔接不上，温度过高就会使原材料烧焦或导致结构破坏而强度变差。因为每一家公司选择的换能器不同，换能器输出的振幅都有所不同，经过适配不同变比的变幅杆及焊头，能够校正焊头的工作振幅以符合要求，通常换能器的输出振幅为10—20μm，而工作振幅一般为30μm左右，变幅杆及焊头的变比同变幅杆及焊头的形状，前后面积比等因素有关，形状来说如指数型变幅、函数型变幅、阶梯型变幅等，对变比影响很大，前后面积比与总变比成正比。贵公司选用的是不同公司品牌的焊接机，最简单的方法是按已工作的焊头的比例尺寸制作，能保证振幅参数的稳定。

2、超声波模具模具频率参数
任何公司的超声波焊接机都有一个中心频率，例如20KHz、40KHz等，焊接机的工作频率主要由换能器（Transducer）、变幅杆（Booster）、和焊头（Horn）的机械共振频率所决定，发生器的频率根据机械共振频率调整，以达到一致，使焊头工作在谐振状态，每一个部份都设计成一个半波长的谐振体。发生器及机械共振频率都有一个谐振工作范围，如一般设定为±0.5KHz，在此范围内焊接机基本都能正常工作.我们制作每一个焊头时，都会对谐振频率作调整，要求做到谐振频率与设计频率误差小于0.1KHZ，如20KHz焊头，我们焊头的频率会控制在19.90—20.10KHz，误差为5‰。

3、超声波模具振动节点
焊头、变幅杆均被设计为一个工作频率的半波长谐振体，在工作状态下，两个端面的振幅最大，应力最小，而相当于中间位置的节点振幅为零，应力最大。节点位置一般设计为固定位，但通常的固定位设计时厚度要大于3mm，或者是凹槽固定，所以固定位并不是一定为零振幅，这样就会引致一些叫声和一部分的能量损失，对于叫声通常用橡胶圈同其它部件隔离，或采用隔声材料进行屏蔽，能量损失在设计振幅参数时予以考虑。

4、超声波模具加工精度
超声波焊头因为工作于高频振动情况下，应尽量保持一个对称设计，以避免声波传递的不对称性导致的不均衡应力及横向振动（我们所用于焊接的焊头利用的是超声波振动的纵向传递，对于整个谐振系统而言），不均衡振动能导致焊头发热及断裂。超声波焊接应用于不同行业对加工精度要求是不同的，对于特别薄的工件如锂离子电池极片与极耳的焊接、金箔等的包覆等对加工精度的要求非常高，我们所有的加工设备均采用数控设备（如加工中心等），这样才能保证加工出来的精度符合要求。

5、超声波模具使用寿命
一只焊头的使用寿命关键决定于两个方面：a、材料，b、工艺
一、材料方面：
超声波焊接要求金属材料有柔顺性好（声波传递过程中机械损耗小）好的特点，所以最常用的材料为铝合金及钛合金，材料是保证超声波模具寿命于熔接产品效果的主要原因之一，模具完成的过程是复杂的。所以不仅是模具工程师设计务必慎重选择材质，亦需了解本身产品要求该使用何种材质，避免因疏忽而影响其时效与品质。现将目前各种材料的特性略述如下：
1）、铝镁合金(7075-T651,2024-T651,6061-T651)
　　1、7075T651：使用于振动系统及Horn制造，该材料具有极高的机械屈服强度，硬度高，热传导性强，是理想的超声波模具制造材料；
　　2、2024T651：一般使用与HORN制造，轫性佳，热传导性强，硬度适中，用于一般塑胶制品。
　　3、6061T651：使用于较低出力之HORN制造，轫性佳，质较软。
2）、钛合金：用于连续发振的机种，轫性较高，热传导佳，硬度高，而成本昂贵。
3）、国产硬质铝合金：国产料，用于普通铝材加工，热传导低，对超音波机械损耗高，成本低。

二、工艺材料方面：

解析：
　　我们欲求产品达到水、气密的功能时，定位与超声波焊接线/超音波导熔线是成败的重要关键，所以在产品设计时必须考虑考虑，如：定位、材质、壁厚，与超声波焊接线/超音波导熔线的对应比例有绝对的关系。
　　在一般水、气密的要求，焊接线/导熔线高度应在0.5~0.8m/m之范围（视产品肉厚而定），如低于0.5m/m以下，要达到水气密的功能，除非定位设定要非常标准，而且壁厚有5m/m 以上，否则效果不佳。

　　生产一套超声波模具，要考虑以下各项因素：
1.产品的要求：决定超声波模具的使用寿命，磨损率，因而决定采用何种金属。
2.产品的形状：采用何种熔接工艺，设定超声波模具的大小，压力传达区，产品在熔合时可能产生的变形，需要多大功率和何种功能。是否可以一次熔接完成工作。
3.产品的塑料性质：决定模具的工作震幅，那一件工作应接受超声能量，导能线的形式，位置，大小。在不同的塑料组合时，应怎样设计接触位？
4.优质的售后服务成功的熔接，取决于下列因素：
　　1）产品形状：不同的形状，壁厚，塑胶材料，决定了所需要的超声波熔接机功率大小和特质。
　　2）接口位的设计：一般均由超声波机供应商提供建议。要达到最佳效果，须依据不同的熔接要求，壁厚，塑料，而采用专业的设计，尤其是在注塑模开拓阶段至为重要。注塑模在多次改动后必令注塑模的寿命降低和产生变形和毛刺，损失不菲。优秀的供应商可预见塑件熔接时出现的困难和解决方法。能提供优良的设计可助你得到最佳效果，节省了更改注塑模的时间和相关的费用。
　　3）优质的超声波焊接机：（工欲善其事必先利其器）优质的机器表示该机已经设计成熟，性能稳定和耐用，有标准化的零件和多年后仍可补充优质的零件。
　　4）能充分发挥熔接效益的模具：优良模具能提升熔接效益，以小机器做大事情。反之可令设备损坏引致经济损失。我们的工程人员会将一切问题考虑的完美，为你提供优质高效的产品和服务。