超声塑料焊接工具横向振动及开槽的研究(可编辑).doc
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1、 工 振超 声 塑 料 焊 接 具 横 向 动 及开槽 的 研 究玉 张 福 成书林, 。 。西 安 陕 西 师 范 大 学 应 用 声 学 研 究 所,了 超 工 的 振 了本 文 利 用 祸 合 振 动 理 论 研 究 大 尺 寸 声 塑 料 焊 接 具 三 维 动 推 出 决 定 工 具 谐 振 频。,的 程 了 的 之 的率 与 其 材 料 及 尺 寸 之 间 关 系 频 率 方 还 研 究 工 具 横 向 振 动 与 开 槽 间 关 系 从 理 论 上。, ,了 的 达 式 了 的 题 明得 出 决 定 工 具 开 槽 位 置 数 学 表 在 某 种 程 度 上 解 决 大 尺 寸
2、工 具 开 槽 问 实 验 表,的 了 工 上大 尺 寸 工 具 设 计 频 率 与 测 量 值 基 本 符 合 开 槽 大 大 地 改 善 具 辐 射 面 的 位 移 分 布 的 均 匀 程。度, 。, ,词关 键 超 声 塑 料 焊 接 藕 合 振 动 谐 振 频 率 横 向 开 槽百, , ! , ! !, ! % ! #& &a n s o n r o v e s e u n o r o s a e e e n s r u o n o n e r a a n s u r a e et g p t p t t t t t gi i m t h i f m i y f d i l m i
3、i b i h i id l d d fo a r e e n s o n v r a n s s e sg t td i m i i b i g y mf l,: , ,e o r s u r a s o n e a s e e n e o u e v r a o n r e s o n a n r e u e n e r a -t g p t t tk y w l t i p l i w l d i l d i b i q yd fn s v e r s e s o nt gil。 ,必 工须 使 用 相 应 的 焊 接 具 对 于 较 大 的 部 件, ,为 提 高 生 产 率 保 证
4、产 品 质 量 需 要 大 尺 寸1引 言,的 超 声 焊 接 工 具 其 辐 射 面 是 一 个 狭 长 的 条, ,比形 面 或 者 一 个 长 与 宽 可 相 拟 的 大 尺 寸 矩在 不 同 的 应 用 场 合 由 于 焊 接 对 象 不 同1 1 4 1 9 9 2卷 期24。 、, 3v n n :一 +1 5E E 1际 工 形 面 在 实 工 作 中 要 求 具 的 谐 振 频 率 / /、Zv n : n一 +xE E 1 6 必 于 系 共 振 须 等 激 发 换 能 器 及 变 幅 杆 统 的 频 / /、 : 。, 、 n n一 +l l 7E E 否 生 器 下 具
5、/ /率 则 将 产 换 能 效 率 降 工 的 振。, ,多 问 为 必 利 用 系动 模 式 发 生 变 化 等 许 题 此 须 从 弹 性 体 的 表 观 弹 性 数 概 念 根 据 表 观。,”于 可 振理 论 上 准 确 地 决 定 工 具 的 谐 振 频 率 对 横 弹 性 法 原 理 把 大 尺 寸 动 工 具 的 振 动互 相 垂 直 一于 于 看 成 是 沿 振 动 工 具 轴 向 的 三 个 的向 尺 寸 远 小 纵 向 尺 寸 例 如 横 向 尺 寸 大,4一维 纵 振 动 的 祸 合 振 动 而 沿 各 轴 的 维 纵 振1/ 纵 波 波 长 的 振 动 工 具 横 向
6、 振 动 对 纵 向。 : 、 :, ,E E E可 以 一 以 系振 动 的 影 响 不 大 忽 略 不 计 此 时 用 动 可 看 成 是 弹 性 数 分 别 为 及。, ,以 空 况 下 即维 振 动 理 论 便 可 得 出 与 实 验 符 合 的 结 果 的 细 长 棒 的 纵 向 振 动 在 载 情 工, ,于 系 于 况 工但 是 对 大 尺 寸 振 动 统 由 工 具 的 横 向 具 的 边 界 自 由 情 下 可 得 大 尺 寸 振 动 具,近 于 应尺 寸 接 或 大 振 动 系 统 工 作 频 率 所 对 的的 频 率 方 程。, x x 、 、?i 1 2 3 8了 k
7、l i纵 波 波 长 工 具 产 生 严 重 的 横 向 振 动 并? , , , 、 、, ,?2 3互 k l i 1 9且 横 向 振 动 与 纵 向 振 动 相 影 响 此 时 j ? , : 2 、 、北1 2 3 1 0一 理 必 k 1 m m 维 振 动 论 将 产 生 较 大 的 误 差 须 发 展 ? 以新 的 理 论 满 足 此 类 大 尺 寸 系 统 的 设 计 需,8 01工 和 工 三 三要 有 效 地 抑 制 具 的 横 向 振 动 改 善 具 式 分 别 为 工 具 个 轴 向 的 频 率、 : :。 , , , , , ,e e。 cok k K面 方 程 其
8、 中 / /辐 射 位 移 分 布 的 均 匀 程 度: x 、, , , , 2 ,e e / “ e /。 p pE E/ / /: :2 ,cpE “工 具 三2 / 分 别 称 为 振 动 维 藕大尺 寸 塑 工 具 的超 声 抖 焊 接, ,p为 度合 振 动 的 轴 向 波 数 及 声 速 材 料 密频 方率 程、 、,f i m为 正 j 分 应谐 振 频 率 整 数 别 对 振 动。8不 同 上 述 最 代 入 一休 的 振 动 模 式 把 各塑 工 一常 用 的 超 声 料 焊 接 具 般 为 长 方, , :1示 为 的 可体 用 直 角 坐 标 表 三 个 方 向 的 尺
9、 寸 分 别 三 式 得、: : “ “、 , , v n 3 n ,一 + 1 1 11 i A l 1 1 1 Z 和 面 为 / /设 与 轴 垂 直 的 上 下 底 分 别Z “ y “v n ; n, 一 + z 21 A l 1/ j /面 量 工声 波 的 激 发 及 辐 射 声 波 能 沿 着 具 的:3v n : n “ “, 一 +1 1 2 3m A lZ X Y / /属纵 向 即 轴 方 向 传 播 而 与 两 个 方 向 则。 , Z 2 “ , , 二 c 二 c “ c。 pA E为 细于 原 式 中 / / 长 棒工 具 横 向 振 动 的 方 向 根 据 弹
10、 性 力 学 理: , , ,a a a一 速 述 三一 应 力 和 中 维 纵 振 动 的 传 播 度 由 上 式 结 合振 动 体 内 任 点 的 轴 向 轴: : , Z, , , , n ; n n 3e 。 e4系之 式 消 去 祸 合 数 及 可 得 决 定向 应 变 间 的 关 系 为: :y ”a 一 a + a1 塑E 大 尺 寸 超 声 料 焊 接 工 具 谐 振 频 率 的 频 率 方 /、 :, , :。a 一 、 a + a2E / 程 式: 、z , v.a 一 a + a , , 少 竺3 2 竺 2 三 2E 工 2 / _3-一 厄了 A。,、E氏 量 系 节
11、 篆式 中 和 为 材 料 的 杨 模 及 泊 松 数 令 贵拼 牛希债二:n ;二 a之 应 比 为振 动 体 各 轴 向 间 的 力 分 别Z+ +A ,: : : 一y , , , ,n : n : a a a a a 场 卜义 喜/ / / 定 为 振姿 兴 杀。 : 二 :,“aE之动 体 轴 向 间 的 藕 合 系 数 令 /: : :, , , , ,2。 二 。 + + + 一 a a 2 3 ” AE E “ ,/ / 称 为 振 动 体 的 表, , 谷 系 1 3 可观 弹 性 数 由 式 得,n I n : n : 可 出给 定 工 具 的 材 料 及 尺 寸 就 得
12、工 具 藕 合1 4声 学 技 术,于 14 了 工振 动 的 谐 振 频 率 由 式 中 考 虑 具 用 一 维 及 设 工果 仍 采 理 论 来 计 算 计 具 理 论, ,响 因 出 同 于横 向 振 动 的 影 此 它 得 的 结 果 不验 出 的 差 因 必 利 用与 实 将 现 较 大 误 此 须。,1一 理 论 4 以 出维 的 数 值 由 式 可 看 大 尺述 动 论 对 工 三 进上 藕 合 振 理 具 的 藕 振 动维 合,。A为 于 三 次寸 工 具 的 频 率 方 程 一 关 的 方 程为 了 及行 研 究 并 且 保 证 工 具 的 工 作 效 率 其, ,三 以由
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