คำนำ
ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีอัลตราโซนิกการใช้งานจึงกว้างขวางมากขึ้นสามารถใช้ในการทำความสะอาดอนุภาคสิ่งสกปรกเล็ก ๆ และยังสามารถใช้สำหรับเชื่อมโลหะหรือพลาสติก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในผลิตภัณฑ์พลาสติกในปัจจุบันส่วนใหญ่จะใช้การเชื่อมแบบอัลตราโซนิกเนื่องจากโครงสร้างของสกรูถูกละเว้นรูปลักษณ์จึงสมบูรณ์แบบยิ่งขึ้นและยังมีฟังก์ชั่นการกันน้ำและกันฝุ่น การออกแบบแตรเชื่อมพลาสติกมีผลสำคัญต่อคุณภาพการเชื่อมขั้นสุดท้ายและกำลังการผลิต ในการผลิตมิเตอร์ไฟฟ้าใหม่จะใช้คลื่นอัลตราโซนิกเพื่อหลอมรวมใบหน้าส่วนบนและส่วนล่างเข้าด้วยกัน อย่างไรก็ตามในระหว่างการใช้งานพบว่ามีการติดตั้งเครื่องมือบางอย่างในเครื่องแล้วเกิดรอยร้าวและความล้มเหลวอื่น ๆ เกิดขึ้นในช่วงเวลาสั้น ๆ ผลิตภัณฑ์เชื่อมเครื่องมือบางชนิดอัตราการชำรุดสูง ความผิดพลาดต่างๆส่งผลกระทบอย่างมากต่อการผลิต ตามความเข้าใจซัพพลายเออร์อุปกรณ์มีความสามารถในการออกแบบเครื่องมือที่ จำกัด และมักจะผ่านการซ่อมแซมซ้ำ ๆ เพื่อให้ได้ตัวบ่งชี้การออกแบบ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้ข้อได้เปรียบทางเทคโนโลยีของเราเองในการพัฒนาเครื่องมือที่ทนทานและวิธีการออกแบบที่เหมาะสม
2 หลักการเชื่อมพลาสติกอัลตราโซนิก
การเชื่อมพลาสติกด้วยอัลตราโซนิกเป็นวิธีการแปรรูปที่ใช้การรวมกันของเทอร์โมพลาสติกในการสั่นสะเทือนที่บังคับด้วยความถี่สูงและพื้นผิวการเชื่อมจะถูเข้าหากันเพื่อให้เกิดการหลอมที่อุณหภูมิสูงในท้องถิ่น เพื่อให้ได้ผลการเชื่อมอัลตราโซนิกที่ดีจำเป็นต้องมีอุปกรณ์วัสดุและพารามิเตอร์กระบวนการ ต่อไปนี้เป็นข้อมูลเบื้องต้นสั้น ๆ เกี่ยวกับหลักการ
2.1 ระบบเชื่อมพลาสติกอัลตราโซนิก
รูปที่ 1 เป็นแผนผังของระบบเชื่อม พลังงานไฟฟ้าจะถูกส่งผ่านเครื่องกำเนิดสัญญาณและเครื่องขยายกำลังเพื่อผลิตสัญญาณไฟฟ้าสลับของความถี่อัลตราโซนิก (> 20 kHz) ที่ใช้กับตัวแปลงสัญญาณ (เซรามิกเพียโซอิเล็กทริก) ผ่านตัวแปลงสัญญาณพลังงานไฟฟ้าจะกลายเป็นพลังงานของการสั่นสะเทือนเชิงกลและความกว้างของการสั่นสะเทือนเชิงกลจะถูกปรับโดยฮอร์นให้เป็นแอมพลิจูดการทำงานที่เหมาะสมจากนั้นส่งไปยังวัสดุที่สัมผัสกับวัสดุผ่านหัวเครื่องมืออย่างสม่ำเสมอ (การเชื่อม เครื่องมือ) พื้นผิวสัมผัสของวัสดุเชื่อมทั้งสองอยู่ภายใต้การสั่นสะเทือนบังคับความถี่สูงและความร้อนแรงเสียดทานจะทำให้เกิดการหลอมที่อุณหภูมิสูงในท้องถิ่น หลังจากทำความเย็นวัสดุจะถูกรวมเข้าด้วยกันเพื่อให้เกิดการเชื่อม

ในระบบเชื่อมแหล่งกำเนิดสัญญาณคือชิ้นส่วนวงจรที่มีวงจรขยายกำลังซึ่งความเสถียรของความถี่และความสามารถในการขับเคลื่อนมีผลต่อประสิทธิภาพของเครื่อง วัสดุนี้เป็นเทอร์โมพลาสติกและการออกแบบพื้นผิวข้อต่อจำเป็นต้องพิจารณาถึงวิธีสร้างความร้อนอย่างรวดเร็วและเทียบท่า ทรานสดิวเซอร์แตรและหัวเครื่องมือถือได้ว่าเป็นโครงสร้างเชิงกลเพื่อให้วิเคราะห์การเชื่อมต่อของการสั่นสะเทือนได้ง่าย ในการเชื่อมพลาสติกการสั่นสะเทือนทางกลจะถูกส่งในรูปของคลื่นตามยาว วิธีการถ่ายเทพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพและปรับความกว้างเป็นประเด็นหลักของการออกแบบ
2.2 หัวเครื่องมือ (เครื่องมือเชื่อม)
หัวเครื่องมือทำหน้าที่เป็นส่วนติดต่อระหว่างเครื่องเชื่อมอัลตราโซนิกกับวัสดุ หน้าที่หลักของมันคือส่งการสั่นสะเทือนเชิงกลตามยาวออกไปโดยตัวแปรผันอย่างสม่ำเสมอและมีประสิทธิภาพไปยังวัสดุ วัสดุที่ใช้มักเป็นอลูมิเนียมอัลลอยด์คุณภาพสูงหรือแม้แต่ไททาเนียมอัลลอยด์ เนื่องจากการออกแบบวัสดุพลาสติกเปลี่ยนไปมากลักษณะจึงแตกต่างกันมากและหัวเครื่องมือก็ต้องเปลี่ยนตามไปด้วย รูปร่างของพื้นผิวการทำงานควรเข้ากันได้ดีกับวัสดุเพื่อไม่ให้พลาสติกเสียหายเมื่อสั่นสะเทือน ในเวลาเดียวกันความถี่ของแข็งสั่นสะเทือนตามยาวลำดับที่หนึ่งควรประสานกับความถี่เอาท์พุทของเครื่องเชื่อมมิฉะนั้นพลังงานการสั่นสะเทือนจะถูกใช้ไปภายใน เมื่อหัวเครื่องมือสั่นความเข้มข้นของความเครียดในพื้นที่จะเกิดขึ้น วิธีการเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้างท้องถิ่นเหล่านี้ยังเป็นข้อพิจารณาในการออกแบบ บทความนี้จะอธิบายวิธีใช้หัวเครื่องมือออกแบบ ANSYS เพื่อปรับพารามิเตอร์การออกแบบและความคลาดเคลื่อนในการผลิตให้เหมาะสม
3 การออกแบบเครื่องมือเชื่อม
ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้การออกแบบเครื่องมือเชื่อมมีความสำคัญมาก มีซัพพลายเออร์อุปกรณ์อัลตราโซนิกจำนวนมากในประเทศจีนที่ผลิตเครื่องมือเชื่อมของตัวเอง แต่ส่วนใหญ่เป็นของเลียนแบบจากนั้นพวกเขาก็ทำการตัดแต่งและทดสอบอยู่ตลอดเวลา ด้วยวิธีการปรับซ้ำ ๆ นี้จะทำให้เกิดการประสานกันของความถี่ของเครื่องมือและอุปกรณ์ ในบทความนี้สามารถใช้วิธีไฟไนต์เอลิเมนต์เพื่อกำหนดความถี่ในการออกแบบเครื่องมือ ผลการทดสอบเครื่องมือและข้อผิดพลาดความถี่ในการออกแบบมีเพียง 1% ในขณะเดียวกันบทความนี้จะแนะนำแนวคิดของ DFSS (Design For Six Sigma) เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและการออกแบบเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพ แนวคิดของการออกแบบ 6-Sigma คือการรวบรวมเสียงของลูกค้าอย่างเต็มที่ในกระบวนการออกแบบเพื่อการออกแบบที่ตรงเป้าหมาย และพิจารณาล่วงหน้าถึงความเบี่ยงเบนที่เป็นไปได้ในกระบวนการผลิตเพื่อให้แน่ใจว่าคุณภาพของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายมีการกระจายในระดับที่เหมาะสม ขั้นตอนการออกแบบแสดงไว้ในรูปที่ 2 เริ่มตั้งแต่การพัฒนาตัวบ่งชี้การออกแบบโครงสร้างและขนาดของเครื่องมือได้รับการออกแบบในขั้นต้นตามประสบการณ์ที่มีอยู่ แบบจำลองพาราเมตริกถูกสร้างขึ้นใน ANSYS จากนั้นโมเดลจะถูกกำหนดโดยวิธีการออกแบบการทดลองจำลอง (DOE) พารามิเตอร์ที่สำคัญตามข้อกำหนดที่มีประสิทธิภาพกำหนดค่าจากนั้นใช้วิธีการย่อยปัญหาเพื่อปรับพารามิเตอร์อื่นให้เหมาะสม เมื่อคำนึงถึงอิทธิพลของวัสดุและพารามิเตอร์ด้านสิ่งแวดล้อมในระหว่างการผลิตและการใช้เครื่องมือจึงได้รับการออกแบบให้มีความคลาดเคลื่อนเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดของต้นทุนการผลิต สุดท้ายการผลิตการทดสอบและการออกแบบทฤษฎีการทดสอบและข้อผิดพลาดจริงเพื่อให้เป็นไปตามตัวบ่งชี้การออกแบบที่ส่งมอบ คำแนะนำโดยละเอียดทีละขั้นตอนต่อไปนี้
3.1 การออกแบบรูปทรงเรขาคณิต (การสร้างแบบจำลองพาราเมตริก)
การออกแบบเครื่องมือเชื่อมก่อนกำหนดรูปทรงและโครงสร้างทางเรขาคณิตโดยประมาณและสร้างแบบจำลองพาราเมตริกสำหรับการวิเคราะห์ในภายหลัง รูปที่ 3 ก) เป็นการออกแบบเครื่องมือเชื่อมที่ใช้กันทั่วไปโดยมีร่องรูปตัวยูจำนวนหนึ่งเปิดออกตามทิศทางการสั่นสะเทือนบนวัสดุทรงลูกบาศก์โดยประมาณ ขนาดโดยรวมคือความยาวของทิศทาง X, Y และ Z และขนาดด้านข้าง X และ Y โดยทั่วไปเทียบได้กับขนาดของชิ้นงานที่กำลังเชื่อม ความยาวของ Z เท่ากับความยาวคลื่นครึ่งหนึ่งของคลื่นอัลตร้าโซนิคเนื่องจากในทฤษฎีการสั่นสะเทือนแบบคลาสสิกความถี่แกนลำดับที่หนึ่งของวัตถุที่ยืดออกจะถูกกำหนดโดยความยาวและความยาวครึ่งคลื่นจะตรงกับอะคูสติก ความถี่คลื่น การออกแบบนี้ได้รับการขยาย การใช้งานเป็นประโยชน์ต่อการแพร่กระจายของคลื่นเสียง วัตถุประสงค์ของร่องรูปตัวยูคือเพื่อลดการสูญเสียการสั่นสะเทือนด้านข้างของเครื่องมือ ตำแหน่งขนาดและจำนวนจะถูกกำหนดตามขนาดโดยรวมของเครื่องมือ จะเห็นได้ว่าในการออกแบบนี้มีพารามิเตอร์น้อยกว่าที่สามารถควบคุมได้อย่างอิสระดังนั้นเราจึงทำการปรับปรุงบนพื้นฐานนี้ รูปที่ 3 b) เป็นเครื่องมือที่ได้รับการออกแบบใหม่ซึ่งมีพารามิเตอร์ขนาดมากกว่าการออกแบบแบบเดิมอีกหนึ่งขนาด: รัศมีส่วนโค้งด้านนอก R นอกจากนี้ร่องยังถูกสลักบนพื้นผิวการทำงานของเครื่องมือเพื่อให้เข้ากับพื้นผิวของชิ้นงานพลาสติก ซึ่งเป็นประโยชน์ในการส่งพลังงานการสั่นสะเทือนและปกป้องชิ้นงานจากความเสียหาย แบบจำลองนี้เป็นแบบจำลองเชิงพารามิเตอร์เป็นประจำใน ANSYS จากนั้นจึงออกแบบการทดลองต่อไป
3.2 การออกแบบการทดลอง DOE (การกำหนดพารามิเตอร์ที่สำคัญ)
DFSS ถูกสร้างขึ้นเพื่อแก้ปัญหาทางวิศวกรรมในทางปฏิบัติ มันไม่ได้ไล่ตามความสมบูรณ์แบบ แต่มีประสิทธิภาพและแข็งแกร่ง มันรวบรวมแนวคิดของ 6-Sigma จับความขัดแย้งหลักและละทิ้ง“ 99.97%” ในขณะที่ต้องการการออกแบบที่ค่อนข้างทนทานต่อความแปรปรวนของสิ่งแวดล้อม ดังนั้นก่อนที่จะทำการเพิ่มประสิทธิภาพพารามิเตอร์เป้าหมายควรมีการคัดกรองก่อนและควรเลือกขนาดที่มีอิทธิพลสำคัญต่อโครงสร้างและควรกำหนดค่าตามหลักการความทนทาน
3.2.1 การตั้งค่าพารามิเตอร์ DOE และ DOE
พารามิเตอร์การออกแบบคือรูปร่างของเครื่องมือและตำแหน่งขนาดของร่องรูปตัวยูเป็นต้นรวมทั้งหมดแปดตัว พารามิเตอร์เป้าหมายคือความถี่ในการสั่นสะเทือนตามแนวแกนลำดับที่หนึ่งเนื่องจากมีอิทธิพลมากที่สุดต่อการเชื่อมและความเค้นเข้มข้นสูงสุดและความแตกต่างของแอมพลิจูดพื้นผิวการทำงานจะถูก จำกัด เป็นตัวแปรสถานะ จากประสบการณ์สันนิษฐานว่าผลของพารามิเตอร์ที่มีต่อผลลัพธ์เป็นแบบเชิงเส้นดังนั้นแต่ละปัจจัยจึงถูกตั้งค่าเป็นสองระดับเท่านั้นคือสูงและต่ำ รายการพารามิเตอร์และชื่อที่เกี่ยวข้องมีดังนี้
DOE ดำเนินการใน ANSYS โดยใช้แบบจำลองพารามิเตอร์ที่กำหนดไว้ก่อนหน้านี้ เนื่องจากข้อ จำกัด ของซอฟต์แวร์ DOE แบบเต็มปัจจัยสามารถใช้พารามิเตอร์ได้สูงสุด 7 พารามิเตอร์ในขณะที่โมเดลมี 8 พารามิเตอร์และการวิเคราะห์ผลลัพธ์ DOE ของ ANSYS นั้นไม่ครอบคลุมเท่ากับซอฟต์แวร์ 6-sigma แบบมืออาชีพและไม่สามารถจัดการการโต้ตอบได้ ดังนั้นเราจึงใช้ APDL ในการเขียน DOE loop เพื่อคำนวณและดึงผลลัพธ์ของโปรแกรมจากนั้นจึงใส่ข้อมูลลงใน Minitab เพื่อทำการวิเคราะห์
3.2.2 การวิเคราะห์ผล DOE
การวิเคราะห์ DOE ของ Minitab แสดงในรูปที่ 4 และรวมถึงการวิเคราะห์ปัจจัยที่มีอิทธิพลหลักและการวิเคราะห์ปฏิสัมพันธ์ การวิเคราะห์ปัจจัยที่มีอิทธิพลหลักใช้เพื่อพิจารณาว่าการเปลี่ยนแปลงตัวแปรการออกแบบใดมีผลกระทบมากขึ้นต่อตัวแปรเป้าหมายซึ่งจะบ่งชี้ว่าตัวแปรใดเป็นตัวแปรการออกแบบที่สำคัญ จากนั้นจะวิเคราะห์ปฏิสัมพันธ์ระหว่างปัจจัยเพื่อกำหนดระดับของปัจจัยและเพื่อลดระดับการมีเพศสัมพันธ์ระหว่างตัวแปรการออกแบบ เปรียบเทียบระดับการเปลี่ยนแปลงของปัจจัยอื่น ๆ เมื่อปัจจัยการออกแบบสูงหรือต่ำ ตามสัจพจน์อิสระการออกแบบที่เหมาะสมที่สุดจะไม่เชื่อมต่อกันดังนั้นควรเลือกระดับที่มีตัวแปรน้อย
ผลการวิเคราะห์เครื่องมือเชื่อมในเอกสารนี้คือพารามิเตอร์การออกแบบที่สำคัญคือรัศมีส่วนโค้งด้านนอกและความกว้างของช่องของเครื่องมือ ระดับของพารามิเตอร์ทั้งสองคือ "สูง" นั่นคือรัศมีรับค่าที่มากกว่าใน DOE และความกว้างของร่องก็รับค่าที่มากกว่าเช่นกัน กำหนดพารามิเตอร์ที่สำคัญและค่าจากนั้นจึงใช้พารามิเตอร์อื่น ๆ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบใน ANSYS เพื่อปรับความถี่ของเครื่องมือให้ตรงกับความถี่ในการทำงานของเครื่องเชื่อม ขั้นตอนการเพิ่มประสิทธิภาพมีดังนี้
3.3 การเพิ่มประสิทธิภาพพารามิเตอร์เป้าหมาย (ความถี่ของเครื่องมือ)
การตั้งค่าพารามิเตอร์ของการเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบจะคล้ายกับ DOE ความแตกต่างคือค่าของพารามิเตอร์ที่สำคัญสองตัวได้รับการกำหนดและอีกสามพารามิเตอร์เกี่ยวข้องกับคุณสมบัติของวัสดุซึ่งถือเป็นสัญญาณรบกวนและไม่สามารถปรับให้เหมาะสมได้ พารามิเตอร์ที่เหลืออีกสามตัวที่สามารถปรับเปลี่ยนได้คือตำแหน่งตามแนวแกนของสล็อตความยาวและความกว้างของเครื่องมือ การเพิ่มประสิทธิภาพใช้วิธีการประมาณปัญหาย่อยใน ANSYS ซึ่งเป็นวิธีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในปัญหาทางวิศวกรรมและกระบวนการเฉพาะจะถูกละเว้น
เป็นที่น่าสังเกตว่าการใช้ความถี่เป็นตัวแปรเป้าหมายต้องใช้ทักษะเล็กน้อยในการดำเนินการ เนื่องจากมีพารามิเตอร์การออกแบบมากมายและรูปแบบที่หลากหลายโหมดการสั่นสะเทือนของเครื่องมือจึงมีมากมายในช่วงความถี่ที่สนใจ หากนำผลของการวิเคราะห์โมดอลมาใช้โดยตรงจะเป็นการยากที่จะค้นหาโหมดแกนลำดับที่หนึ่งเนื่องจากการสลับลำดับโมดอลอาจเกิดขึ้นเมื่อพารามิเตอร์เปลี่ยนนั่นคือลำดับความถี่ธรรมชาติที่สอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงโหมดดั้งเดิม ดังนั้นบทความนี้จึงใช้การวิเคราะห์โมดอลก่อนจากนั้นจึงใช้วิธีการซ้อนทับโมดอลเพื่อให้ได้เส้นโค้งตอบสนองความถี่ ด้วยการหาค่าสูงสุดของเส้นโค้งการตอบสนองความถี่จะทำให้มั่นใจได้ว่าความถี่ของโมดอลที่สอดคล้องกัน สิ่งนี้สำคัญมากในกระบวนการเพิ่มประสิทธิภาพอัตโนมัติโดยไม่จำเป็นต้องกำหนดวิธีการด้วยตนเอง
หลังจากการปรับให้เหมาะสมเสร็จสิ้นความถี่ในการทำงานของการออกแบบของเครื่องมืออาจใกล้เคียงกับความถี่เป้าหมายมากและข้อผิดพลาดจะน้อยกว่าค่าความคลาดเคลื่อนที่ระบุในการปรับให้เหมาะสม ณ จุดนี้การออกแบบเครื่องมือจะถูกกำหนดโดยพื้นฐานแล้วตามด้วยความคลาดเคลื่อนในการผลิตสำหรับการออกแบบการผลิต
3.4 การออกแบบความอดทน
การออกแบบโครงสร้างทั่วไปจะเสร็จสมบูรณ์หลังจากกำหนดพารามิเตอร์การออกแบบทั้งหมดแล้ว แต่สำหรับปัญหาทางวิศวกรรมโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อคำนึงถึงต้นทุนการผลิตจำนวนมากการออกแบบความทนทานเป็นสิ่งสำคัญ ต้นทุนของความแม่นยำต่ำก็ลดลงเช่นกัน แต่ความสามารถในการตอบสนองเมตริกการออกแบบต้องใช้การคำนวณทางสถิติสำหรับการคำนวณเชิงปริมาณ ระบบการออกแบบความน่าจะเป็น PDS ใน ANSYS สามารถวิเคราะห์ความสัมพันธ์ระหว่างความทนทานต่อพารามิเตอร์การออกแบบและความทนทานต่อพารามิเตอร์เป้าหมายได้ดีขึ้นและสามารถสร้างไฟล์รายงานที่เกี่ยวข้องได้อย่างสมบูรณ์
3.4.1 การตั้งค่าพารามิเตอร์ PDS และการคำนวณ
ตามแนวคิด DFSS การวิเคราะห์ความคลาดเคลื่อนควรดำเนินการกับพารามิเตอร์การออกแบบที่สำคัญและความคลาดเคลื่อนทั่วไปอื่น ๆ สามารถกำหนดได้ในเชิงประจักษ์ สถานการณ์ในบทความนี้ค่อนข้างพิเศษเนื่องจากตามความสามารถในการตัดเฉือนความทนทานต่อการผลิตของพารามิเตอร์การออกแบบทางเรขาคณิตมีน้อยมากและมีผลเพียงเล็กน้อยต่อความถี่ในการใช้เครื่องมือขั้นสุดท้าย ในขณะที่พารามิเตอร์ของวัตถุดิบมีความแตกต่างกันอย่างมากเนื่องจากซัพพลายเออร์และราคาของวัตถุดิบมีสัดส่วนมากกว่า 80% ของต้นทุนการผลิตเครื่องมือ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องกำหนดช่วงความคลาดเคลื่อนที่เหมาะสมสำหรับคุณสมบัติของวัสดุ คุณสมบัติของวัสดุที่เกี่ยวข้อง ได้แก่ ความหนาแน่นโมดูลัสของความยืดหยุ่นและความเร็วในการแพร่กระจายคลื่นเสียง
การวิเคราะห์ความคลาดเคลื่อนใช้การจำลองมอนติคาร์โลแบบสุ่มใน ANSYS เพื่อสุ่มตัวอย่างวิธี Latin Hypercube เนื่องจากสามารถทำให้การกระจายของจุดสุ่มตัวอย่างสม่ำเสมอและสมเหตุสมผลมากขึ้นและได้รับความสัมพันธ์ที่ดีขึ้นโดยใช้คะแนนน้อยลง กระดาษนี้กำหนด 30 คะแนน สมมติว่าความคลาดเคลื่อนของพารามิเตอร์วัสดุทั้งสามมีการกระจายตาม Gauss โดยเริ่มจากขีด จำกัด บนและล่างจากนั้นคำนวณใน ANSYS
3.4.2 การวิเคราะห์ผลลัพธ์ PDS
จากการคำนวณ PDS จะได้รับค่าตัวแปรเป้าหมายที่สอดคล้องกับจุดสุ่มตัวอย่าง 30 จุด ไม่ทราบการกระจายของตัวแปรเป้าหมาย พารามิเตอร์จะถูกติดตั้งอีกครั้งโดยใช้ซอฟต์แวร์ Minitab และโดยทั่วไปแล้วความถี่จะกระจายตามการแจกแจงปกติ สิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าทฤษฎีทางสถิติของการวิเคราะห์ความคลาดเคลื่อน
การคำนวณ PDS ให้สูตรที่เหมาะสมจากตัวแปรการออกแบบไปจนถึงการขยายความคลาดเคลื่อนของตัวแปรเป้าหมายโดยที่ y เป็นตัวแปรเป้าหมาย x คือตัวแปรการออกแบบ c คือค่าสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์และ i คือตัวเลขตัวแปร

ด้วยเหตุนี้จึงสามารถกำหนดค่าเผื่อเป้าหมายให้กับตัวแปรการออกแบบแต่ละตัวเพื่อให้งานออกแบบความคลาดเคลื่อนสมบูรณ์
3.5 การตรวจสอบการทดลอง
ส่วนหน้าเป็นขั้นตอนการออกแบบเครื่องมือเชื่อมทั้งหมด หลังจากเสร็จสิ้นแล้ววัตถุดิบจะถูกซื้อตามความคลาดเคลื่อนของวัสดุที่อนุญาตโดยการออกแบบจากนั้นส่งไปยังโรงงานผลิต การทดสอบความถี่และโมดอลจะดำเนินการหลังจากการผลิตเสร็จสิ้นและวิธีการทดสอบที่ใช้เป็นวิธีทดสอบการซุ่มยิงที่ง่ายและมีประสิทธิภาพมากที่สุด เนื่องจากดัชนีที่เกี่ยวข้องมากที่สุดคือความถี่โมดอลตามแนวแกนลำดับที่หนึ่งเซ็นเซอร์ความเร่งจึงติดอยู่กับพื้นผิวการทำงานและปลายอีกด้านหนึ่งจะถูกกระแทกตามแนวแกนและความถี่ที่แท้จริงของเครื่องมือสามารถหาได้จากการวิเคราะห์สเปกตรัม ผลการจำลองของการออกแบบคือ 14925 Hz ผลการทดสอบคือ 14954 Hz ความละเอียดความถี่ 16 Hz และข้อผิดพลาดสูงสุดน้อยกว่า 1% จะเห็นได้ว่าความแม่นยำของการจำลองไฟไนต์เอลิเมนต์ในการคำนวณโมดอลนั้นสูงมาก
หลังจากผ่านการทดสอบทดลองแล้วเครื่องมือจะถูกนำไปผลิตและประกอบบนเครื่องเชื่อมอัลตราโซนิก สภาพปฏิกิริยาอยู่ในเกณฑ์ดี งานมีความเสถียรมานานกว่าครึ่งปีและอัตราคุณสมบัติการเชื่อมสูงซึ่งเกินอายุการใช้งานสามเดือนที่ผู้ผลิตอุปกรณ์ทั่วไปสัญญาไว้ นี่แสดงให้เห็นว่าการออกแบบประสบความสำเร็จและกระบวนการผลิตไม่ได้รับการแก้ไขและปรับเปลี่ยนซ้ำ ๆ อีกทั้งยังช่วยประหยัดเวลาและกำลังคน
4 สรุป
บทความนี้เริ่มต้นด้วยหลักการของการเชื่อมพลาสติกแบบอัลตราโซนิกเข้าใจจุดเน้นทางเทคนิคของการเชื่อมอย่างลึกซึ้งและเสนอแนวคิดการออกแบบเครื่องมือใหม่ จากนั้นใช้ฟังก์ชันการจำลองที่มีประสิทธิภาพขององค์ประกอบ จำกัด เพื่อวิเคราะห์การออกแบบอย่างเป็นรูปธรรมและแนะนำแนวคิดการออกแบบ 6-Sigma ของ DFSS และควบคุมพารามิเตอร์การออกแบบที่สำคัญผ่านการออกแบบการทดลองของ ANSYS DOE และการวิเคราะห์ความทนทานต่อ PDS เพื่อให้ได้การออกแบบที่มีประสิทธิภาพ ในที่สุดเครื่องมือก็ผลิตสำเร็จเพียงครั้งเดียวและการออกแบบมีความสมเหตุสมผลโดยการทดสอบความถี่ในการทดลองและการตรวจสอบการผลิตจริง นอกจากนี้ยังพิสูจน์ได้ว่าวิธีการออกแบบชุดนี้มีความเป็นไปได้และมีประสิทธิผล