超声波焊接机的设计.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流超声波焊接机的设计.精品文档.超声波焊接机的设计页数:41 字数:18006目录第一章 绪论第二章 超声波电源主电路的设计及分析第三章 超声波电源控制电路的设计及分析第四章 超声波电源保护电路的设计及系统仿真第五章 总结附录1 逆变控制电路图附录2 斩波控制电路图摘要本文以超声波焊接机为背景，详细介绍了为驱动压电换能器而设计的一种频率、功率可调式大功率超声波电源，该电源采用由IGBT构成的全桥式逆变主电路。控制电路以脉宽调制电路为核心，通过给定信号和反馈信号电压的比较，获得宽度可变的脉冲信号，调节电源的输出电压，并实现对电源的闭环控制。在查阅

2、和分析国内外有关参考文献、资料的基础上，针对超声波电源中存在的频率跟踪、功率控制等问题进行研究。在电源工作过程中，由于负载温度的变化等原因会产生谐振频率的漂移，为保证系统高效工作，设计出基于PI调节的自动频率跟踪方案，既保证在频率变化范围内实现频率自动跟踪，又保证跟踪的快速、准确。为适应负载变化的要求，直流变换采用斩波的方法，调节逆变器的输入电压来改变输出功率。这种方案可与不控整流相结合应用，降低系统对电网的污染，且提高输入功率因数。同时，设计检测、驱动和保护等电路。利用硬件，实现过流、过压及超温保护。以及开关管的阻容吸收电路，保证系统稳定、可靠运行。在理论分析和电路设计的基础上进行仿真，其结

3、果表明，本设计能够较好地实现谐振频率的自动跟踪，显著提高换能器的转换效率，降低超声波电源的功率损耗。同时能实现输出功率连续调节和各种保护功能，工作安全可靠，性能良好，适应性强。正文第一章 绪论1.1 超声波焊接技术1.1.1 超声波焊接的发展状况超声波焊接是一种快捷，干净，有效的装配工艺，用来装配处理热塑性塑料配件，及一些合成构件的方法。目前被运用于塑胶制品之间的粘结，塑胶制品与金属配件的粘结及其它非塑胶材料之间的粘结。 它取代了溶剂粘胶,机械固定及其它的粘接工艺,是一种先进的装配技术. 超声波焊接不但有连接装配功能而且具有防潮、防水的密封效果.利用超声波焊接技术于塑胶工业上在世界各地已日趋普

4、遍。由于应用此技术可取代过去生产上需要的熔剂、粘合剂、扣钉或其它机械固定法，从而提高了生产效率、降低了成本。它的焊接原理是由发生器产生的高压、高频信号，通过换能系统，把信号转换为高频机械振动，加于塑料制品工件上，通过工件表面及内在分子间的磨擦而使传处到接口的温度升高，当温度达到此工件本身的熔点时，使工件接口迅速熔化，继而填充于接口间的空隙；当震动停止，工件同时在一定的压力下冷却定形，便达到完美的焊接。1.1.2 超声波焊接的优势1.节能。2.无需装备散烟散热的通风装置。3.成本低,效率高。4.容易实现自动化生产。1.1.3 超声波焊接的原理超声波焊接装置是通过一个电晶体功能设备将当前50/60

5、Hz的电频转变成高频电能，供应给转换器。转换器将电能转换成用于超声波的机械振动能，调压装置负责传输转变后的机械能至超声波焊接机的焊头。 焊头是将机械振动能直接传输至需压合产品的一种声学装置. 振动通过焊接工作件传给粘合面振动磨擦产生热能使塑胶熔化， 振动会在熔融状态物质到达其介面时停止，短暂保持压力可以使熔化物在粘合面固化时产生个强分子键， 整个周期通常是不到一秒种便完成，但是其焊接强度却接近是一块连着的材料。1.1.4 超声波焊接机的主要结构.参考文献1 Lamm Ed神奇的超声波焊接工艺J焊接技术，2OO3，(2)：652 胡兴军超声波焊接技术倍受瞩目J焊接技术，2OO4，(1)：50-5

6、13 冯若超声手册M南京：南京大学出版社5-124 陈思忠超声波焊接技术与进展J洗净技术，2OO4，(2)：11-125 徐涛.超声波发生器电源技术的发展J.洗净技术.2003(4):10-15.6 陈坚编.电力电子学M.北京：高等教育出版社，2002.7 梁英.一种新型超声波电源的研究设计D.西北工业大学硕士论文.2005，3.8 李锋，颜钢锋.基于FPGA的智能超声波功率源的设计J.机电工程.2005，22(7)，30-33.9 马伯志，吴敏生，陈以方等.基于DDS技术的智能超声波功率源的研制J.自动化与仪器仪表.2004(8)：24-27.10 李爱文.现代逆变技术及其应用M.科学出版社

7、，2000.9.原文信息 (买这个文件的时候能看原文信息。)摘要本文以超声波焊接机为背景，详细介绍了为驱动压电换能器而设计的一种频率、功率可调式大功率超声波电源，该电源采用由IGBT构成的全桥式逆变主电路。控制电路以脉宽调制电路为核心，通过给定信号和反馈信号电压的比较，获得宽度可变的脉冲信号，调节电源的输出电压，并实现对电源的闭环控制。在查阅和分析国内外有关参考文献、资料的基础上，针对超声波电源中存在的频率跟踪、功率控制等问题进行研究。在电源工作过程中，由于负载温度的变化等原因会产生谐振频率的漂移，为保证系统高效工作，设计出基于PI调节的自动频率跟踪方案，既保证在频率变化范围内实现频率自动跟踪，又保证跟踪的快速、准确。为适应负载变化的要求，直流变换采用斩波的方法，调节逆变器的输入电压来改变输出功率。这种方案可与不控整流相结合应用，降低系统对电网的污染，且提高输入功率因数。同时，设计检测、驱动和保护等电路。利用硬件，实现过流、过压及超温保护。以及开关管的阻容吸收电路，保证系统稳定、可靠运行。在理论分析和电路设计的基础上进行仿真，其结果表明，本设计能够较好地实现谐振频率的自动跟踪，显著提高换能器的转换效率，降低超声波电源的功率损耗。同时能实.