多孔矩形六面体超声变幅器设计与仿真分析

矩形六面体超声变幅器具有丰富的谐振频率有利于实现工件的辅助超声振动,但需要对矩形六面体结构进行优化设计,通过在矩形六面体内设置圆柱形孔使其振动特性满足工件辅助超声振动的要求。采用表观弹性法设计矩形六面体辐射面的基本尺寸,利用有限元法研究圆柱形孔高度、数量和直径对矩形六面体超声谐振特性和辐射面振幅的影响规律。结果表明,在尺寸为137.3×121.2×40 mm的矩形六面体中均匀分布9×9个直径为7 mm的竖直圆柱形通孔时,工作频率为20 kHz,在辐射面中心区域可获得均匀的Z向位移,适合负载工件实现辅助的垂直超声振动。