CN212123757U - 一种超声波振动台及包含其的超声波夹具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超声波振动台及包含其的超声波夹具，其超声波振动台包括振动台，所述振动台的底部形成用于接收振动的接收面，所述振动台的顶部形成有若干个第一振动单元板，相邻的所述第一振动单元板之间通过凹槽间隔开，所述第一振动单元板两两关于所述振动台的对称面呈对称布置或所述第一振动单元板自身关于所述振动台的对称面呈对称布置。其超声波夹具包括该超声波振动台。振动台的形成有若干个通过凹槽割裂的第一振动单元板，若干第一振动单元板实现了超声波振动台顶部的模态变形，进而使得振动分布均匀，有利于实现产品的均匀加工，保证产品的加工质量。

Description

一种超声波振动台及包含其的超声波夹具

技术领域

本实用新型涉及超声波振动技术领域，特别涉及一种超声波振动台及包含其的超声波夹具。

背景技术

5G分为低频和高频两个频段。在效率更高的高频频段，通信波长为毫米级，对于金属非常敏感，金属会直接对信号造成屏蔽作用。因而在5G的高频频段下，玻璃和陶瓷后盖具有较大的替代趋势。

玻璃和陶瓷均属于硬脆材料。目前，市场上现有的手机玻璃盖板通常利用超声波的方式进行加工。将超声波夹具设置在工作台上，在进行加工时，将手机玻璃盖板固定在超声波夹具上，超声波振动经由超声波夹具传递至手机玻璃盖板上，同时CNC刀头对手机玻璃盖板进行切削加工。

现有的超声波振动台一般采用铝型材一体成型，铝型材振动台装配在超声波换向块上，实现超声波振动的传递和发散。经有限元振动分析得到的振动模态图可知，现有的铝型材振动台加工面上的振动分布不均匀，其两端振动大，中间振动小，无法做到振动的分布均匀，不利于实现手机玻璃盖板等产品的均匀振动加工。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种超声波振动台及包含其的超声波夹具，能够实现振动台上的振动均匀分布。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种超声波振动台，包括振动台，所述振动台的底部形成用于接收振动的接收面，所述振动台的顶部形成有若干个第一振动单元板，相邻的所述第一振动单元板之间通过第一凹槽间隔开，所述第一振动单元板两两关于所述振动台的对称面呈对称布置或所述第一振动单元板自身关于所述振动台的对称面呈对称布置。

进一步地，所述振动台在与顶部相邻的两侧部开设有若干第一穿孔，所述第一穿孔垂直于所述振动台的长度方向，所述第一穿孔位于所述振动台的底面与顶面之间，所述第一穿孔关于所述振动台的横向对称面呈对称分布或所述第一穿孔自身关于所述振动台的横向对称面呈对称分布。

进一步地，所述第一振动单元板上开设有第二穿孔，所述第二穿孔垂直于所述振动台的顶面。

进一步地，所述振动台呈倒梯形，所述振动台的底部设置成由中间向两端逐渐向上倾斜。

进一步地，所述振动台的底部中央向下突出形成一个凸台，所述凸台的顶面为接收面。

进一步地，位于所述凸台正上方的振动台顶部设置有若干个安装沉孔，所述安装沉孔贯穿所述接收面。

进一步地，所述第二穿孔内设置有内螺纹，所述第二振动单元板上设置有定位孔，所述定位孔与所述第二穿孔一一对应设置。

进一步地，还包括亚克力板，所述亚克力板装配于所述振动台的顶部。

进一步地，所述亚克力板的顶部形成有若干个第二振动单元板，相邻的所述第二振动单元板之间通过第二凹槽间隔开，所述第二振动单元板两两关于所述亚克力板的对称面呈对称布置或所述第二振动单元板自身关于所述亚克力板的对称面呈对称布置。

一种超声波夹具，包括：

底座；

外壳，罩设于所述底座上，且与所述底座共同围成一容置腔，所述外壳的顶面开设有敞口；

超声波换向块，置于所述容置腔内，所述超声波换向块包括振动输出部，所述振动输出部通过所述敞口外凸于所述外壳；

超声换能器，装配于所述超声波换向块上；以及

超声波振动台，其接收面装配于所述超声波换向块的振动输出部。

有益效果：本实用新型中，振动台的顶部形成有若干个通过第一凹槽割裂的第一振动单元板，若干第一振动单元板两两关于振动台的对称面呈对称布置或第一振动单元板自身关于振动台的对称面呈对称布置，通过有限元模态分析可知，采用上述结构设计的超声波振动台，其在传递超声波振动时振动分布均匀，有利于实现产品的均匀加工，保证产品的加工质量。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步地说明：

图1为本实用新型实施例一种超声波夹具的整体结构示意图；

图2为图1的剖面结构示意图；

图3为图1的局部示意图；

图4为图3的分解示意图；图5为图4中超声波振动台的整体结构示意图；

图6为图4中超声波振动台另一视角的整体结构示意图；

图7为图4中工件承载台的结构示意图；

图8为图4中超声波换向块的结构示意图；

图9为图1中外壳的结构示意图；

图10为本实施例一种超声波夹具的有限元模态分析图；

图11为现有振动台为铝型材的超声波夹具的有限元模态分析图。

具体实施方式

本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

请参阅图1至图9，一实施方式中的超声波夹具10，用于利用超声波方式辅助加工手机玻璃盖板等硬脆材料，工作时将手机玻璃盖板固定于超声波夹具10上，超声波振动经由超声波夹具10传递至手机玻璃盖板上，同时CNC刀头对手机玻璃盖板进行切削加工。超声波夹具10包括底座100、外壳200、超声波换向块300、超声换能器400、振动台500、工件承载台600。

具体地，外壳200罩设于底座100上，且与底座100共同围成一容置腔100a。例如，底座100为板状结构，外壳200为壳状结构，底座100设置于外壳200的底部，并将外壳200的底部密封。可选地，底座100通过螺钉等紧固件紧固于外壳200的底部。底座100与外壳200之间还可以设置密封件，以增加底座100与外壳200之间的密封性。

进一步地，外壳200的底部还设有安装板210，安装板210上开设有安装孔211，通过螺钉等紧固件穿设于安装孔211内，以将外壳200固定于机床工作台上。例如，安装板210可以与外壳200一体成型设置，安装孔211可以为长条形孔，方便调节超声波夹具10的位置。

超声波换向块300固定于底座100上，且超声波换向块300位于容置腔100a内。具体地，超声波换向块300的相对两侧设有振动输入部310，超声波换向块300的顶部设有振动输出部320。超声换能器400位于容置腔100a内，且超声换能器400安装于振动输入部310。具体地，超声换能器400的数量为两个，两个超声换能器400分别安装于两个振动输入部310上。因此，超声换能器400产生的水平方向的超声波振动通过振动输入部310传递至超声波换向块300，并通过超声波换向块300换向和放大后由振动输出部320输出至振动台500上。当然，在其他的实施方式中，也可以在超声波换向块的底面设置振动输入部310。

超声换能器400包括第一压电片410、第二压电片420、第一电极片430、第二电极片440及紧固件450，紧固件450依次穿设于第一压电片410、第一电极片420、第二压电片430及第二电极片440内并紧固于振动输入部310上。

外壳200的顶面开设有敞口201，振动输出部320通过敞口201外凸于外壳200，振动台500固定于振动输出部320上，工件承载台600固定于振动台500上，工件承载台600用于放置待加工的工件，例如手机玻璃盖板。例如，工件承载台600可以通过螺钉等紧固件固定于振动台500上。当然，在其他的实施方式中，工件承载台600还可以与振动台500一体成型设置。

振动台500顶部形成有若干个第一振动单元板510，相邻的第一振动单元板510之间通过凹槽520间隔开，第一振动单元板510两两关于振动台500的对称面呈对称布置或第一振动单元板510自身关于振动台500的对称面呈对称布置。若干个第一振动单元板510的尺寸可以设置成全部相同，也可以设置成不相同。本实施例中，第一振动单元板510包含有两种尺寸，具体包括8个小尺寸的第一振动单元板510以及一个大尺寸的第一振动单元板510。大尺寸的第一振动单元板510位于振动台500的顶部中央，大尺寸的第一振动单元板510其自身关于振动台500的对称面呈对称布置。小尺寸的第一振动单元板510两两关于振动台500的对称面呈对称布置。整个振动台500的顶部被分隔成若干个区域，该结构更有利于实现振动的均匀分布。

同时，上述位于中央的大尺寸的第一振动单元板510可替换成两个自身关于振动台500的对称面呈对称布置的小尺寸的第一振动单元板510。

结合图10和图11的有限元模态分析图，图10所示为均匀设置有若干第一振动单元板510的振动台500顶面的振动分布图，其振动分布较为均匀。振动台500的顶部形成有若干个通过第一凹槽520割裂的第一振动单元板510，若干第一振动单元板510两两关于振动台500的对称面呈对称布置或第一振动单元板510自身关于振动台500的对称面呈对称布置，通过有限元模态分析可知，采用上述结构设计的超声波振动台，其在传递超声波振动时振动分布均匀，有利于实现产品的均匀加工，保证产品的加工质量。作为比较，图11为现有的铝型材振动台的振动模态图，其顶部未设置相互隔离的振动单元板，所以振动分布图很明显的呈两端大中间弱的形态，很难满足加工的要求。

进一步地，振动台500在与顶部相邻的两侧部开设有若干第一穿孔530，第一穿孔530位于振动台500的底面与顶面之间，第一穿孔530垂直于振动台500的长度方向，此处的长度方向指向振动台500的两端部。第一穿孔530关于振动台500的横向对称面呈对称分布或第一穿孔530自身关于振动台500的横向对称面呈对称分布，此处的横向对称面垂直于振动台500的长度方向。当振动经过位于振动台500内部的第一穿孔530后，通过模态变形，进一步实现了振动的分割，使得振动分布的更加均匀，有效避免了振动集中于两端部的情形发生。

本实施例中，振动台500的顶面轮廓大致为矩形，其长度方向为矩形的长边方向一致。第一穿孔530的数量为两个，第一穿孔530对称的分布在振动台500横向对称面的两侧。可以理解的，该第一穿孔530的数量不仅限于两个，还可以是三个或者多个，并且第一穿孔530的形状不仅限于圆形或者椭圆形等。当第一穿孔530为奇数个时，位于最中间的第一穿孔530自身关于振动台500的横向对称面对称分布，其余的第一穿孔530两两关于振动台500的横向对称面对称分布。当第一穿孔530为偶数个时，两两第一穿孔530分别关于振动台500的横向对称面对称分布。

与此同时，第一振动单元板510上开设有第二穿孔540，第二穿孔540垂直于振动台500的顶面。该第二穿孔540与第一穿孔530在空间上相互垂直，确保了振动台500加工面振动的进一步均匀分布。

作为优选，振动台500整体加工成倒梯形，进而使得振动台500的底部设置成由中间向两端逐渐向上倾斜。振动台500底部设置成发散曲面状，辅助实现振动的均匀分布。

振动台500的底部形成用于接收振动的接收面。本实施例中，振动台500的底部中央向下突出形成一个凸台570，凸台570的顶面为接收面。凸台570与振动台500一体成型，凸台570顶面的尺寸可调节，一般制作成大于超声波换向块300的振动输出部320的尺寸，以便很好的接收和传递振动输出部320的振动。

同时，凸台570安装在超声波换向块300的振动输出部320，振动台500的其他部分均与超声波换向块300以及外壳200隔离，有效避免了振动台500上的振动传递至其他零部件，进而影响到整个装置的性能。

位于凸台570正上方的振动台500的顶部设置有若干个安装沉孔550，安装沉孔550贯穿振动台500底部的接收面，超声波换向块300的振动输出部320相应地设置有螺纹孔，螺钉插入安装沉孔550后与螺纹孔螺接，实现振动台500在超声波换向块300上的固定安装。

请继续参阅图7，工件承载台600为亚克力板，亚克力板装配于振动台500的顶部，亚克力板的顶部形成有若干个第二振动单元板610，相邻的第二振动单元板610通过第二凹槽640间隔开来，第二振动单元板610两两关于亚克力板的对称面呈对称布置或第二振动单元板610自身关于亚克力板的对称面呈对称布置。第二振动单元板610的设置方式与第一振动单元板510相同，因此，第二振动单元板610同样起到了使振动分布均匀的效果。本实例中，若干个第二振动单元板610的尺寸设置成全部相同。

选用亚克力板作为工件承载台600，一方面，由于亚克力板具有硬度小的特性，其本身在接收振动的情形下容易跟随产生形变，对振动再次做出均衡调节，有效的使振动强的地方变弱，振动弱的地方变强，从而使振动分布更均匀。同时，硬度较小的亚克力板对手机玻璃盖板等加工工件还能起到缓冲作用，避免在加工过程中对玻璃加工工件产生较大伤害，极大可能的杜绝了玻璃碎裂的情形发生。另一方面，由于亚克力板不发热，因此不会对手机玻璃盖板等加工工件产生灼烧感而伤害工件。

亚克力板上的第二振动单元板610上开设有定位孔620。相应地，第一振动单元板510上的第二穿孔540内设置有内螺纹，亚克力板可通过螺钉固定安装于第二穿孔540内。

振动台500的中间部分设置有第一真空吸附孔560，亚克力板的中间部分设置有第二真空吸附孔630，第一真空吸附孔560和第二真空吸附孔630上下对接连通并形成贯穿振动台500和亚克力板的气道。气道可与吸真空装置连通，便于实现吸真空装置的接入。

需要说明的是，本文中的“水平方向”、“竖直方向”仅以图示中超声波夹具10水平安装于机床工作台为例作为说明，但这并不能对保护范围构成限制。例如，当超声波夹具10垂直安装于机床工作台时，“水平方向”和“竖直方向”也需要随着超声波夹具10的安装方向作出适应调整。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种超声波振动台，其特征在于：包括振动台，所述振动台的底部形成用于接收振动的接收面，所述振动台的顶部形成有若干个第一振动单元板，相邻的所述第一振动单元板之间通过第一凹槽间隔开，所述第一振动单元板两两关于所述振动台的对称面呈对称布置或所述第一振动单元板自身关于所述振动台的对称面呈对称布置。

2.根据权利要求1所述的超声波振动台，其特征在于：所述振动台在与顶部相邻的两侧部开设有若干第一穿孔，所述第一穿孔垂直于所述振动台的长度方向，所述第一穿孔位于所述振动台的底面与顶面之间，所述第一穿孔关于所述振动台的横向对称面呈对称分布或所述第一穿孔自身关于所述振动台的横向对称面呈对称分布。

3.根据权利要求2所述的超声波振动台，其特征在于：所述第一振动单元板上开设有第二穿孔，所述第二穿孔垂直于所述振动台的顶面。

4.根据权利要求3所述的超声波振动台，其特征在于：所述振动台呈倒梯形，所述振动台的底部设置成由中间向两端逐渐向上倾斜。

5.根据权利要求4所述的超声波振动台，其特征在于：所述振动台的底部中央向下突出形成一个凸台，所述凸台的顶面为接收面。

6.根据权利要求5所述的超声波振动台，其特征在于：位于所述凸台正上方的振动台顶部设置有若干个安装沉孔，所述安装沉孔贯穿所述接收面。

7.根据权利要求3至6任一项所述的超声波振动台，其特征在于：还包括亚克力板，所述亚克力板装配于所述振动台的顶部。

8.根据权利要求7所述的超声波振动台，其特征在于：所述亚克力板的顶部形成有若干个第二振动单元板，相邻的所述第二振动单元板之间通过第二凹槽间隔开，所述第二振动单元板两两关于所述亚克力板的对称面呈对称布置或所述第二振动单元板自身关于所述亚克力板的对称面呈对称布置。

9.根据权利要求8所述的超声波振动台，其特征在于：所述第二穿孔内设置有内螺纹，所述第二振动单元板上设置有定位孔，所述定位孔与所述第二穿孔一一对应设置。

10.一种超声波夹具，其特征在于，包括：

底座；

外壳，罩设于所述底座上，且与所述底座共同围成一容置腔，所述外壳的顶面开设有敞口；

超声波换向块，置于所述容置腔内，所述超声波换向块包括振动输出部，所述振动输出部通过所述敞口外凸于所述外壳；

超声换能器，装配于所述超声波换向块上；以及

权利要求1至9任一项所述的超声波振动台，其接收面装配于所述超声波换向块的振动输出部。

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