【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及键合焊接，尤其涉及一种超声楔焊机、焊头组件及其设计方法。
技术介绍
1、在超声楔焊机中，焊头组件是进行键合的工作部件，其包括换能器以及劈刀。换能器又称超声换能器，用于将声源发出的电信号转换为高频振动传递至劈刀，劈刀内部具有引线通道，焊接用的金属线材通过劈刀内部的通道引出后，由劈刀自由端的工作部位加热、压力和高频振动于金属线材上，使其与基板进行焊接，以完成键合过程。
2、为了保证焊接效率，劈刀在换能器中的固定稳定性十分关键，目前在超声楔焊机中，劈刀在换能器中的固定，是将劈刀置于一个换能器一端的通孔中，通过一个螺丝头顶住进行固定。
3、然而专利技术人发现，现有的劈刀固定方式容易对焊接质量以及超声传导效率产生影响。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种焊头组件，能够提升超声在超声楔焊机中的传递效率并提升焊接质量。
2、为实现前述目的的焊头组件，其包括换能器以及劈刀，所述换能器的一端设置有通孔，所述通孔的内径大于所述劈刀的外径，所述通孔沿所述换能器的径向开设于所述一端，所述一端的端面开设有锁紧孔，所述锁紧孔与所述通孔相连通；
3、所述通孔的孔壁上设置有向内凸起的凸部，所述凸部与所述锁紧孔相对设置，固定时，所述劈刀穿设于所述通孔中，紧固件通过所述锁紧孔伸入所述通孔，并将所述劈刀顶紧于多个所述凸部上；
4、其中，在固定状态下，所述凸部通过接触点与所述劈刀相抵，所述接触点的数量为多个，并包括至少两个所述接触点配置
5、在一个或多个实施例中，在多个所述接触点中，配置有至少两个接触点沿所述通孔的周向隔开第二距离。
6、在一个或多个实施例中，在固定状态下，定义所述紧固件与所述劈刀的相抵的为施力点，在沿所述换能器的轴向所视得的正投影中，多个所述接触点相对于所述施力点呈中心对称状分布。
7、在一个或多个实施例中，所述凸部包括四个凸点，在夹持状态下，每个所述凸点与所述劈刀点接触配合，所述凸点包括一对第一凸点以及一对第二凸点，所述一对第一凸点沿所述通孔的延伸方向分别与所述一对第二凸点对应设置，相对应的所述第一凸点与所述第二凸点之间分别所述通孔的延伸方向隔开第一距离；
8、所述一对第一凸点之间沿所述通孔的周向，以及所述一对第二凸点之间沿所述通孔的周向隔开相同的距离。
9、在一个或多个实施例中，所述第一距离满足如下关系式：
10、d/2>f·ltoc/f；
11、其中，d为所述第一距离，f为劈刀的工作端带动焊丝在焊接物料表面作动时劈刀头所受摩擦力，ltoc为劈刀的工作端到换能器中心的距离，f为所述紧固件施加于所述劈刀上的外力。
12、在一个或多个实施例中，所述第一距离进一步满足如下关系式：
13、d小于劈刀振动的1/4幅波长。
14、在一个或多个实施例中，所述锁紧孔为螺纹孔，所述紧固件为螺栓。
15、另一方面，根据本申请的一些实施例还提供了一种超声楔焊机，其包括如前所述的焊头组件。
16、又一方面，根据本申请的一些实施例还提供了一种焊头组件的设计方法，其包括如下步骤：
17、a.获得焊头组件中劈刀的外径；
18、b.在焊头组件的换能器的一端设置通孔，并使得所述通孔的内径大于所述劈刀的外径；
19、c.在所述换能器的一端端面开设锁紧孔，所述锁紧孔与所述通孔相连通；
20、d.在所述通孔的孔壁中设置向内凸起的凸部，所述凸部与所述锁紧孔相对设置，将所述凸部的构型配置成：在固定状态下，令所述凸部通过接触点与所述劈刀相抵，所述接触点的数量为多个，并包括至少两个所述接触点配置为沿所述通孔的延伸方向隔开第一距离。
21、在一个或多个实施例中，在步骤d中，令所述第一距离满足如下关系式：
22、d/2>f·ltoc/f；
23、其中，d为所述第一距离，f为劈刀的工作端带动焊丝在焊接物料表面作动时劈刀头所受摩擦力，ltoc为劈刀的工作端到换能器中心的距离，f为紧固件施加于所述劈刀上的外力。
24、在一个或多个实施例中，在步骤d中，令所述第一距离进一步满足如下关系式：
25、λ/4>d；
26、其中，λ为劈刀振动的幅波长。
27、在一个或多个实施例中，所述劈刀振动的幅波长通过如下公式计算得到：
28、nλ＝mi(rc/ω)1/2；
29、其中，n声波在实际工况中在劈刀上传递的波长数，r为劈刀半径，c为纵波速度，ω为角速度，mi为基准常数。
30、本专利技术的有益效果在于：
31、在本焊头组件中，劈刀的两侧分别由紧固件以及凸部夹持固定，形成一点+多点的夹持形式，以更好地提供了自由度约束，提高夹持刚度，保证劈刀的安装位置和角度，和足够的装夹刚度，来承受焊接力，保证在焊接过程中，劈刀位置和垂直度保持稳定，不会发生变化。同时，凸部与劈刀之间通过多个接触点接触，超声传递也对应地增加到多条通道，提供了超声高效率传递以及优良的超声能量传递通路，进一步保证了焊接质量。
32、上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种焊头组件，其特征在于，包括换能器以及劈刀，所述换能器的一端设置有通孔，所述通孔的内径大于所述劈刀的外径，所述通孔沿所述换能器的径向开设于所述一端，所述一端的端面开设有锁紧孔，所述锁紧孔与所述通孔相连通；
2.如权利要求1所述的焊头组件，其特征在于，在多个所述接触点中，配置有至少两个接触点沿所述通孔的周向隔开第二距离。
3.如权利要求1所述的焊头组件，其特征在于，在固定状态下，定义所述紧固件与所述劈刀的相抵的为施力点，在沿所述换能器的轴向所视得的正投影中，多个所述接触点相对于所述施力点呈中心对称状分布。
4.如权利要求3所述的焊头组件，其特征在于，所述凸部包括四个凸点，在夹持状态下，每个所述凸点与所述劈刀点接触配合，所述凸点包括一对第一凸点以及一对第二凸点，所述一对第一凸点沿所述通孔的延伸方向分别与所述一对第二凸点对应设置，相对应的所述第一凸点与所述第二凸点之间分别所述通孔的延伸方向隔开第一距离；
5.如权利要求1所述的焊头组件，其特征在于，所述第一距离满足如下关系式：
6.如权利要求5所述的焊头组件，其特征在于，
7.如权利要求1所述的焊头组件，其特征在于，所述锁紧孔为螺纹孔，所述紧固件为螺栓。
8.一种超声楔焊机，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的焊头组件。
9.一种焊头组件的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
10.如权利要求9所述的焊头组件的设计方法，其特征在于，在步骤d中，令所述第一距离满足如下关系式：
11.如权利要求10所述的焊头组件的设计方法，其特征在于，在步骤d中，令所述第一距离进一步满足如下关系式：
12.如权利要求11所述的焊头组件的设计方法，其特征在于，所述劈刀振动的幅波长通过如下公式计算得到：
...【技术特征摘要】
1.一种焊头组件，其特征在于，包括换能器以及劈刀，所述换能器的一端设置有通孔，所述通孔的内径大于所述劈刀的外径，所述通孔沿所述换能器的径向开设于所述一端，所述一端的端面开设有锁紧孔，所述锁紧孔与所述通孔相连通；
2.如权利要求1所述的焊头组件，其特征在于，在多个所述接触点中，配置有至少两个接触点沿所述通孔的周向隔开第二距离。
3.如权利要求1所述的焊头组件，其特征在于，在固定状态下，定义所述紧固件与所述劈刀的相抵的为施力点，在沿所述换能器的轴向所视得的正投影中，多个所述接触点相对于所述施力点呈中心对称状分布。
4.如权利要求3所述的焊头组件，其特征在于，所述凸部包括四个凸点，在夹持状态下，每个所述凸点与所述劈刀点接触配合，所述凸点包括一对第一凸点以及一对第二凸点，所述一对第一凸点沿所述通孔的延伸方向分别与所述一对第二凸点对应设置，相对应的所述第一凸点与所述第二凸点之间...
【专利技术属性】
技术研发人员：石新华，夏洪伟，吴逸诚，孙稳，
申请(专利权)人：上海骄成超声波技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。