宽刃超声波切割刀的研究与设计

针对传统切割方法对大尺寸脆性、粘性食品切割时,会产生碎屑、挤压变形等问题,对用于食品的20 kHz宽刃超声波切割刀的模型设计、刀具横向振动等方面进行了研究。根据复合变幅杆设计理论,确定了切割刀基本尺寸,通过在刀具特定位置上开槽的方法抑制了刀具横向振动。依照优化流程图,在ANSYS环境下对刀具进行了模态分析,得出了刀具模型最优解,使刀具在20 kHz频率左右刃口振动主要以纵向振动为主,刀具整体振型均匀;利用激光位移传感器对刀尖进行了振幅测量,发现刀具振型稳定;对上述宽刃超声波切割刀进行了面包切割实验。实验结果表明:该宽刃超声波切割刀进行食品切割时整体振型均匀,不会产生碎屑、挤压变形等问题。