一种圆弧过渡阶梯型超声变幅杆的 节点法兰优化与参数型设计*

作者：路崧，周成全，冯广智，等 日期：2018-12-28/span> 浏览：1822 查看PDF文档

                                                           一种圆弧过渡阶梯型超声变幅杆的节点法兰优化与参数型设计*
                                                                   路崧1,2，周成全2，冯广智2，刘家郡3，李明雨1，刘正锋2
(1.哈尔滨工业大学 深圳研究生院，广东 深圳 518118；2.大族激光科技产业股份有限公司，广东 深圳 518103；3.吉林大学 机械科学与工程学院，吉林 长春 130012)

摘要：超声波塑料焊接的纵振变幅杆需要易于装夹的无振动法兰，但薄片状法兰不易保证足够的刚度和加工质量，而厚片法兰易造成变幅杆的共振频率偏移，针对上述问题，对一种圆弧过渡阶梯型变幅杆进行了初步设计。在变幅杆的节点位置添加了薄片状法兰，然后对薄法兰的外侧加块，再利用ANSYS Workbench的Shape Optimization工具对块结构进行了优化，实现了在质量增加较少的情况下保证法兰处的强度；之后以两圆柱的长度为设计变量，对变幅杆进行了参数型设计，修正了变幅杆的长度，使其共振频率在19.75 kHz~20.15 kHz范围内，且节点恰好位于法兰处。研究结果表明：优化后的变幅杆振型呈轴向阶梯型分布，法兰无振动且易于装夹，薄片状法兰式变幅杆质量为0.85 kg；优化后的变幅杆质量为0.914 kg，质量增长了7.5%，等效应力减少了21.4%，最大主应力减少了59.6%。

关键词：超声变幅杆；节点法兰优化；ANSYS Designxplorer；ANSYS Shape Optimization

中图分类号：TH122；TB51                     文献标志码：A                        文章编号：1001-4551(2018)12-1324-05

本文引用格式：
路崧，周成全，冯广智,等.一种圆弧过渡阶梯型超声变幅杆的节点法兰优化与参数型设计［J］.机电工程，2018，35(12)：1324-1328.
LU Song, ZHOU Chengquan, FENG Guangzhi, et al. Node flange optimization and parametric design of a circular arc transition stepped ultrasonic horn［J］.Journal of Mechanical & Electrical Engineering, 2018,35(12):1324-1328.
《机电工程》杂志：http://www.meem.com.cn