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产品结构设计·塑胶件产品超声波结构设计

作者:千策良品 阅读量:379 发布时间:2019-06-26 14:40:53

在塑胶件产品结构设计众多的连接方式中,塑胶件的焊接也是不可或缺的一种,而且其焊接方式也涵盖很多,目前比较常用的各类零件焊接的方式如:超声波焊接、振动焊接、旋转焊接、热板焊接、感应焊接、接触电阻焊接、热气焊接、挤出焊接等等,但超声波焊接是我们实际工作中在塑胶产品上应用最广泛的一种,本篇文章就和大家一起分享超声波焊接工艺相关内容。




首先,我们一定要真正弄清焊接的原理,只有这样,才能设计出好的焊接结构,才能在这种结构上成为真正的工程师,不然你的所谓经验和资料,都将成为你的绊脚石。


焊接的原理:

几乎所有的焊接,都是将两焊接零件的焊接端面分子产生运动,使它们相互扩散,相互缠结。达到相互连接的目的。

比如我们的超声波焊接就是利用焊头的高频振动,使两焊接零件高频磨擦,将机械能转化为热能,热能将两焊接面的分子溶解,恢复其活性,然后在外作用力的辅助下,分子相互缠结来达到焊接目的。其实不难明白,焊接就是一个让分子相互缠结的过程。




由上图我们就可以看出超声波焊接的原理:


①超声装备工作原理:


输入低频电→通过电源箱变频,转换成高频电输出→通过边变压器装置将高电频信号转换成机械振动→通过振幅变压器整合振幅→输出能量,将焊头引至高频振动→焊头将塑胶零件高频摩擦,产生热能使塑胶熔化→风压装置同时下压运动,将两零件融合在一起然后冷却,达到粘结的目的。


②超声装备各部件基本参数:


通过电源箱变频后,其输出频率通常20~50kHZ之间,(20kHZ最常用)其振幅通常在15~60um。也有时候会将其频率调成15kHZ.这种声频率适合用来超声较大制件或是较软的材料,如大型的PP材料外壳等。一但将超声将塑胶局部熔化后,超声会立即停止,通常这个超声过程会在0.5~1.5S内完成。


超声波焊接头设计


对于像ABS ,PC,HIPS等易于超声熔接焊的塑胶,其接头形式通常设计成以下几种


方案一




像这种接头的设计是不适合用来做超声熔接焊接的,它需要很长的焊接时间,很大的焊接能量,而且焊完后周边还有熔胶会溢出,影响产品外观。


方案二


如上图改进后的超声线设计,通常我们做成一条三角形的小骨,这样会减小焊接能量和时间,(在学术界用专业的语言来讲,这种小三角骨称为能量导向器)但是仍然会有小部分溢料,影响外观。


方案三




通常为了防止溢胶影响外观,我们要做成如左图形式,将超声线做在止口内,防止塑胶熔体溢出。


方案四




当产品壁厚不够,不能做止口结构时,为了防止塑胶熔体溢出影响外观,通常我们将产品结构做成如左图,做一个溢料收集器来防止不不良现像


方案五




有经验的设计师应该都知道,没有美工线的产品在装配变形后极易引起上下盖错位,从而导致刮手。超声也是一样,也有错位的机率,为了防止有刮手现像,最好还是做一点美工线在上面。