[实用新型]一种超大宽度的超声波裁刀

说明书

技术领域

本实用新型涉及切割刀具技术领域，具体地说是一种用于裁切轮胎的超大宽度的超声波裁刀。

背景技术

超声波切割刀具是一种基于声学振动分析的裁切刀，超声波刀具裁切的表面光滑，效率高，能耗低，越来越多的行业诸如橡胶、食品和汽车内饰开始使用超声裁切替代传统的的切割方式。一般使用的超声波刀具，其裁刀的宽度在200mm以内，随着超声波切割刀具的广泛使用，裁刀的宽度已超过200mm，300mm以上的超声刀应用也越来越广泛，甚至已经需要有400mm宽的超声刀，这样对超声刀的设计和制造工艺提出了更高的要求。

目前，超声波刀具采用结构分析的设计方法，这种方法相对简易和成熟。但对于大尺寸的超声刀有一定的局限性，主要表现在无法真实模拟超声刀的工作状态。超声波由于本身波长的局限性，刀的尺寸越大，超声在金属介质中的传递模态就越复杂，尤其是对超声刀有害的横向振动，会变得越发得明显，所以大尺寸的超声裁刀结构一直是设计的难点。现有技术的大尺寸超声裁刀主要存在的问题是：振动方向的一致性变得无序，超声刀更容易产生中间开裂；二次谐振很难拉开，对实际需要的主频产生有害影响；刀口振动幅度不均匀，造成被切产品断口质量不一致，而且超声刀工作时噪音和功率损耗增大。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足而设计的一种超大宽度的超声波裁刀，利用ANSYS软件对超声刀进行声学振动的仿真分析，在刀具的超声连接部位设置了台阶口和刀体上设置与刀刃垂直的细槽，极大的改善了刃口输出振幅的均匀性，振动方向一致，弥补了超声刀结构设计上的不足，提高了切口质量和使用寿命，降低了超声刀工作的噪音、功率损耗和生产成本，极大的满足了超声技术的市场应用需求，使超声刀的设计有了新的发展。

实现本实用新型目的的具体技术方案是：一种超大宽度的超声波裁刀，包括由刀座、刀体和刀刃组成的超声波切割刀具，其特点是所述刀座顶端设有阶梯状的台阶口，台阶口两侧设有“U”形开口的细槽；所述刀体为上宽下窄的阶梯结构，其上设有数个与刀刃垂直的通槽；所述通槽为两端半圆的细长通孔，其两端分别设置在刀座和刀刃的根部；所述刀体与刀座设有圆弧过渡结构。 

本实用新型与现有技术相比具有结构合理，切口整齐，极大的改善了刃口输出振幅的均匀性且振动方向一致，弥补了结构设计上的不足，较好的解决了超声刀易开裂的问题，使用寿命可提高25%左右，产品的切口质量大大提高，进一步降低了超声刀工作的噪音、功率损耗和生产成本，经济效益显著。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图

图2为图1的A-A剖面图

图3为实施例图

具体实施方式

参阅附图1~附图2，本实用新型由刀座1、刀体2和刀刃3组成的超声波切割刀具，所述刀座1顶端设有阶梯状的台阶口4，台阶口4两侧设有“U”形开口的细槽8；所述刀体2为上宽下窄的阶梯结构7，其上设有数个与刀刃3垂直的通槽5；所述通槽5为两端半圆的细长通孔，其两端分别设置在刀座1和刀刃3的根部；所述刀体2与刀座1设有圆弧过渡结构6。

参阅附图3，本实用新型最佳的刀片宽度W为300～400mm，细槽8的宽度D₂优选为1.3～2.7mm；细槽8的长度D₃优选为10～18mm；通槽5的宽度L优选为6～7.5mm；台阶口4的阶梯高度H优选为0.5～4mm；细槽8的槽底与通槽5顶端的间距D₄为2～7mm；台阶口4的宽度D₇以下式（a）计算；台阶口4的阶梯宽度D₅以下式（b）计算： 

D₇=5(W+L)/7             （a）

D₅=(W+L)/ 7             （b）

本实用新型运用ANSYS软件对超声刀进行声学振动的仿真分析，在刀座1顶端（即在超声连接方向）设置了台阶口4和刀体2上设置与刀刃3垂直的细槽8，极大的改善和调整了刀刃3输出振幅的均匀性，振动方向一致，弥补了现有技术在结构设计上的不足，传统的设计方法在刀拉槽后会在实际需要的主频附近有一个二次谐振，这个频率的振动模态完全不同于主频，用ANSYS分析软件可以清楚地看到刀口呈现扭曲的摆动，这个二次谐振的频率与主频越接近，对超声刀的损害越大。一般地超声刀的频差基本可达到500HZ以上，但随着尺寸的不断增大，这个频差就会逐渐缩小，有时甚至会低于200HZ。本实用新型可以比较容易地将这些有害的二次谐振再次拉开，一般可增加频差300HZ以上，从而根本解决了超声刀易开裂的问题。

以上只是对本实用新型作进一步的说明，并非用以限制本专利，凡为本实用新型等效实施，均应包含于本专利的权利要求范围之内。