超聲波焊頭設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工作，需要根據(jù)選擇的材料密度、需要焊接的產(chǎn)品尺寸、超聲波機(jī)器頻率、超聲波振動(dòng)的方向、振幅等因素綜合考慮。超聲波焊頭開槽的目的是破壞超聲波傳輸過程中產(chǎn)生的橫向震動(dòng)。超聲波焊頭開槽一般在1/2橫波波長位置，焊頭越大，開槽的數(shù)量就越多。主要根據(jù)聲學(xué)原理考慮。 至于焊頭上下寬度不同的原因，主要考慮的是增加振幅。原理類似于放大聲波的輸出。 良好的模具是穩(wěn)定焊接的相對重要的先決條件。如果模具設(shè)計(jì)不好，會(huì)導(dǎo)致一系列焊接問題，如焊接不均勻、模具發(fā)熱、噪音、甚至開裂等。
超聲波焊頭的設(shè)計(jì)不僅要考慮其應(yīng)力條件和振幅條件，更重要的是要考慮其頻率條件。焊接頭的結(jié)構(gòu)尺寸影響整個(gè)聲學(xué)系統(tǒng)的頻率特性。一個(gè)各種數(shù)據(jù)達(dá)標(biāo)的焊頭在使用時(shí)，換能器、發(fā)生器和焊頭可以達(dá)到更好的匹配狀態(tài)。設(shè)備的故障率，焊接穩(wěn)定性。焊頭的使用壽命都都取決于超聲波焊頭的品質(zhì)。
超聲波模具是超聲波技術(shù)中技術(shù)深度的方面。 盡管我們有幾年的設(shè)計(jì)和開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，但我們?nèi)匀粓?jiān)信，只有通過嚴(yán)格的測試和質(zhì)量控制，我們才能生產(chǎn)出一個(gè)好的焊接頭。 我們的工程師將焊接頭的聲學(xué)和機(jī)械特性結(jié)合，設(shè)計(jì)出最能滿足客戶需求的產(chǎn)品。 生產(chǎn)的每套焊頭和模具，無論是標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品還是根據(jù)客戶要求定制的，都由非常好的材料制成，并同時(shí)經(jīng)過反復(fù)測試。 經(jīng)過對焊頭形狀、強(qiáng)度、音頻等各種參數(shù)的多次測試，焊頭能夠達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)，焊頭與模具能夠達(dá)到最的匹配。
在不同的產(chǎn)品中，必須使用相應(yīng)的焊頭 對于較大的零件，為了提高生產(chǎn)率和保證產(chǎn)品質(zhì)量，需要一個(gè)大尺寸的超聲波模具，其輻射表面是狹長的條形表面或長度和寬度相當(dāng)?shù)拇蟪叽缇匦伪砻妗?在實(shí)際工作中，要求焊頭的諧振頻率必須等于超聲波換能器和發(fā)生器系統(tǒng)的諧振頻率，否則會(huì)出現(xiàn)許多問題，如換能器頻率降低和焊頭振動(dòng)模式的改變。因此，必須從理論上準(zhǔn)確地確定工具的共振頻率。
對于橫向尺寸遠(yuǎn)小于縱向尺寸(例如橫向尺寸大于1/4縱波波長)的振動(dòng)工具，橫向振動(dòng)對縱向振動(dòng)影響很小，可以忽略不計(jì)。 此時(shí)，一維振動(dòng)理論可以用來獲得與實(shí)驗(yàn)相一致的結(jié)果。 然而，對于大尺寸振動(dòng)系統(tǒng)，由于工具的橫向尺寸接近或大于對應(yīng)于振動(dòng)系統(tǒng)工作頻率的縱波波長，工具產(chǎn)生嚴(yán)重的橫向振動(dòng) 此外，橫向振動(dòng)和縱向振動(dòng)相互影響。這時(shí)，一維振動(dòng)理論會(huì)產(chǎn)生很大的誤差。必須把超聲波焊頭開槽來滿足這種尺寸較大模具的設(shè)計(jì)需要，有效地抑制超聲模具的橫向振動(dòng)，提高模具輻射區(qū)域位移分布的均勻性。
超聲波焊頭的橫向尺寸比縱向尺寸小得多，縱向尺寸一般需要2倍以上，即l，≥2lx，l，≥21y，橫向諧振頻率比縱向諧振頻率高得多。因此，橫向振動(dòng)對縱向振動(dòng)的影響很小。工具振動(dòng)類似于細(xì)長桿沿z方向的一維縱向振動(dòng)，此時(shí)，可以利用一維理論來設(shè)計(jì)超聲波模具，以滿足實(shí)際的精度要求 。
焊頭的兩個(gè)橫向尺寸之一比模具的縱向尺寸小得多，即12)21，(或1)，但是模具的另一個(gè)橫向尺寸更大，接近或超過模具的縱向尺寸。此時(shí)，聲波的輻射表面是狹長的矩形表面，并且對應(yīng)于較小維度方向的橫向振動(dòng)可以忽略不計(jì)，但是對應(yīng)于較大維度方向的橫向共振頻率接近于縱向共振頻率，并且兩者將相互作用 因此，該方向的橫向振動(dòng)對縱向有較大影響。 此時(shí)，一維理論已不再適用，必須用快速振動(dòng)理論來分析、研究和設(shè)計(jì)這類系統(tǒng)，并抑制橫向振動(dòng)。為了抑制橫向振動(dòng)，超聲波焊頭開槽是解決的方法。