超声波焊接时利用超声波振动频率，接触摩擦产生热能而使两个塑胶件在焊接面熔融而固定，超声波焊接时一种快捷、干净、有效地装配工艺，用于满足塑胶件高强度装配的一种装配技术，适用于多种类型的塑胶件的装配，正常情况下，超声波焊接具有较高的拉伸强度。
1.导熔线的设计
正确的导熔线是提高超声波焊接强度和质量，缩短生产周期的关键，导熔线是塑胶件焊接面上的一条三角形凸出材料，其基本作用是将振动能量聚集在三角形的尖端，其后累计的热量在整个焊接面形成均匀的塑胶熔流，正确的导熔线必须具备的条件是最初的截面面积不可太大，典型的导熔线尺寸如下图所示
无定型塑料
半结晶塑料
尺寸
小零件
大零件
小零件
大零件
H
0.3~0.4
0.5~0.6
0.5~0.7
0.7~1.0
角度
60~90°
90°
错误的导熔线设计以及无导熔线的设计均不利于两个塑胶件之间的超声波焊接。
2.焊接面设计
常用的焊接面包括平面式焊接面、阶梯式焊接面和沟槽式焊接面
2.1.平面式焊接面
这种焊接方式属于普通的两平面焊接，在焊接平面上设计一条贯穿整个焊接平面的锥形体，如下图所示，这种焊接面设计的缺陷是焊接完成后焊接处有毛边产生
2.2.阶梯式焊接面
这种结构由于熔融材料易于流入垂直间隙，因此其拉伸强度高于平面式焊接，而却具有很高的剪切强度，如下图所示，相对于平面式焊接面，由于焊接面积的减小，沟槽式焊接面的熔解强度比平面式焊接面低，阶梯式焊接面设计的最小壁厚要求是2mm。
2.3.沟槽式焊接面
这种焊接采用间距式移位焊接，设计时凹凸面保持一定的间隙和斜度，适用于要求完全密封的焊接，同时，沟槽式焊接面提供自定位功能，而且放置毛边的产生，如下图所示，沟槽式焊接面设计的最小壁厚要求是2mm。
设计超声波焊接时，需要考虑到一下原则
1.正确的导熔线设计
导熔线的设计必须保证焊接面的初始接触区域较小，以降低超声波焊接过程所需要的总能量，增加焊接强度，同时减少焊头与塑胶件接触时间，以减少焊接面毛边的产生。
2.设计定位特征
在两个塑胶件焊接面开始接触之前，在零件之间设计定位特征能够保证两个塑胶件的准确定位，这有利于提高超声波焊接的质量和提高焊接的尺寸精度，定位特征包括定位柱、孔、凸台和边等，如下图所示，当然也可以设计辅助夹具来增加定位，但不推荐这样。
3.焊接面均匀一致并紧密接触
塑胶件的两个焊接面必须均匀一致并紧密接触，尽可能保持在同一平面，从而使得能量均匀传导，有利于取得一致的焊接效果，并减小毛边产生的可能性。
4.美工槽设计
在塑胶件焊接面的四周增加0.25~0.64mm的间隙，可以避免焊接时产生的毛边外露与塑胶件外表面，同时可以使得塑胶件之间的变形不易被发现，从而提高塑胶件的外观质量。
5.增加塑胶件焊接面与焊接头的面积
增加塑胶件焊接面与焊接头的接触面积有利于能量的传导，增加焊接强度。
6.把近程焊接作为第一选择
近程焊接是指焊接面距离焊接头接触位置在6mm移位，远程焊接是指焊接面距离焊接头接触位置大于6mm，在设计塑胶件的超声波焊接时，应当考虑到是否有足够的能量传达到焊接面，大多数的塑胶材料的近程焊接性能均强于远程焊接性能，因此，应该尽可能把近程焊接作为第一选择，远程焊接作为第二选择。
本文转自：Creo与Proe产品结构设计
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