基于FPGA-DDS步进追频技术的超声电源设计

针对压电换能器谐振频率受焊接工具头发热的影响而产生漂移的问题,设计了一种以现场可编程门阵列(FPGA)为控制核心,并结合了直接数字式频率合成器(DDS)的步进追频超声电源。利用FPGA的并行运算方式实时处理电压及电流相位数据并对驱动频率做出实时反馈调节;利用DDS输出的高分辨频率对驱动频率实现精确的步进调节;FPGA的高速性及DDS的精确性避免了谐振相位失锁及频率超调的现象发生。实验结果表明,所设计的超声驱动电源能够在500μs内完成一次数据处理,频率跟踪精度可达2 Hz。该电源实现了在换能器阻抗及谐振频率不断随焊接工具头温度变化的情况下,仍能保证换能器以谐振频率工作。     

工具头滚花形状对超声波焊接热力学性能的影响

建立了考虑材料热软化和声软化效应的3D热力耦合模型,分析锥角形滚花和梯形滚花对双层铜/铜极片超声波焊接温度与塑性形变的影响。通过对比0.1 s内焊接接头的强度变化,建立焊接行为与接头质量的关系。通过红外测温仪及3D光学显微镜分别测量了工件焊接区域的温度及塑性形变,发现焊接试验结果与模拟结果的误差小于10%,表明3D热力耦合模型能够准确预测焊接行为,能够为铜极片超声波焊接提供指导。此外,模拟与试验结果表明,锥角形滚花超声波焊接温度及塑性形变大于梯形滚花的,且锥角形滚花的焊接件强度也优于梯形滚花的,这证明了焊接温度及塑性形变的提高有利于提高工件的焊缝强度,同时表明锥角形滚花工具头更适合铜极片焊接。     

基于ABAQUS软件的楔形制动机构分析与优化

介绍了矿用防跑车制动机构,选取了楔形制动机构进行研究,阐述了其工作原理,推导了其自锁条件,利用ABAQUS软件对关键零件进行静力学分析并给出了一种优化设计方案,最终分析结果表明优化后的制动机构更加可靠。     

基于ABAQUS的多层铜铝超声金属焊接过程

针对叠片工艺软包电池极耳采用多层同种金属与单层异种金属超声焊接的过程，使用Abaqus/Explicit软件结合实际焊头振动数据，并考虑多层界面的摩擦系数变化规律，建立了二维多层铜铝超声波焊接有限元分析模型，分析超声波多层铜铝金属焊接行为。并与红外摄像仪测量的焊接温度和焊接界面截面金相对比。结果表明多层铜铝进行超声波焊接时，摩擦热与塑性变形热为超声波焊接过程中主要的热量来源，焊接塑性形变在达到一定状态会剧烈增加，多层铜铝异种金属焊接时，塑性形变主要发生与铜片接触的铝片，模拟结果与试验结果吻合较好，对叠片工艺软包电池的极耳焊接试验具有一定的指导意义。