超声波技术已经广泛应用于金属、塑料焊接工艺中。超声波焊接模具（Horn），因其对结构动力学方面的高性能要求，传统的仿造、修模设计方法已不能适应塑料产品多变的要求。从超声波焊接原理入手，通过有限元法进行固有频率和模态分析，设计新型工装，满足有效传递和均匀分配振动能量的功能要求。在设计过程中结合ANSYS的参数化建模、全因子实验设计优化（DOE）和概率设计系统（PDS）模块，进行参数设计和健壮性设计，调整几何尺寸，使得工装的固有频率和超声波频率匹配，对应的模态在工作面振幅均匀，减少了局部结构应力集中的问题，同时对材料和环境的参数变化有较好的适应性。所设计的工装一次加工完成投入使用，避免了反复修整超声波模具工装所带来的时间和成本上的浪费。
超声波模具的设计相当重要。国内有不少超声波设备供应商自行生产超声波模具，但是他们中有相当一部分是仿制已有，然后不断的修整工装、测试，通过这种反复调整的方法达到工装与设备频率协调的目的。我司通过有限元方法，在设计工装时就能把频率确定，制造出来的工装测试结果与设计频率误差不过1％。同时，引入DFSS（Design For Six Sigma）的理念，对模具进行优化和健壮设计。设计的理念是在设计过程中充分收集客户心声进行针对性的设计；并且预先考虑生产过程可能出现的偏差，保证最终产品的质量分布在合理的水平内。
设计流程如图所示，从制定设计指标开始，首先根据已有经验初步设计超声波模具的结构和外型尺寸，在ANSYS中建立参数化模型，然后通过仿真实验设计（DOE）方法确定模型中的重要参数，根据要求，确定数值，接着对其他参数用子问题法进行寻优。考虑到工装在制造和使用过程中材料、环境参数的影响，还对其进行了公差设计，满足制造成本的要求。最后是制造、测试检验理论设计和实际的误差，满足设计指标即交付使用。
每颗超声波焊头3D设计都经过有限元分析,保证产品焊接部位超声波焊头振幅的一致性，以达到最均匀、最稳定的塑件焊接效果。红色部分代表超声波焊头振幅的分布情况，以及最大振幅输出点。
你可能经常会有这样的想法：超声波模具的设计和生产一定是非常的简单。千万不要被误导，当使用一个加工不当或是未经过调谐的焊头，将给你的生产带来昂贵的损失——它会破坏焊接效果，甚至更严重的会直接导致换能器或发生器的损坏。
因此超声波模具的设计绝不像它的外形那样简单，相反需要很多的专业知识和技能——如何保证焊头能够最经济的工作？如何保证焊头能够将换能器转换的机械振动能有效地传递到工件上，形成持续稳定的焊接——在恒波超声，我们的工程师将每一个环节都考虑得非常充分。
超声波模具是超声波技术中最具有技术深度的一个方面。即使已经拥有几年的设计和开发经验，我们还是坚信只有通过严格的测试和质量控制才能生产出最好的焊头。我们的工程师将焊头的声学特性和机械特性完美的结合起来，设计出最符合客户需要的产品。
我们生产的每一套超声波焊头和超声波模具，不管是标准产品还是根据客户要求定制的，都是用最好的材料制成的同时经过反复的测试。焊头的外形、强度以及音频等各种参数经过多次试验，能符合最为严格的标准，超声波焊头和超声波模具能够达到最完美的匹配。