随着现代生活节奏的加快,砖包类食品以其方便携带运输、保质期长等特点受到人们的喜爱,其封口质量和生产效率一直是人们所研究的对象。目前我国在生产砖包类食品的种类、数量和质量上都不如国外,严重制约了国内自主研发砖包类食品的发展。超声波焊接作为一种兴起的焊接形式,其以高效率、卫生清洁等特点被广泛应用于金属、塑料等制造业中。近年来,人们将超声波焊接应用于砖包类食品的封口中,但我国在这方面的应用刚起步,相关技术尚不成熟。本课题主要对超声封口设备的关键结构和食品砖包的封口技术进行研究,内容如下:首先对超声变幅杆进行了动态特性研究。利用圆锥过渡型阶梯变幅杆的设计理论与动力学有限元分析相结合,发现模拟结果分析能够深入准确表达出结构的动态性能,更能反映变幅杆的动态特性。根据圆锥过渡型阶梯变幅杆的主要三个设计参数,即面积比、端口直径和圆锥过渡长度,对变幅杆进行动力学有限元仿真研究。研究结果表明:这三个主要设计参数对变幅杆的动态特性有着规律性影响,并以此提出相关设计方法。其次对食品砖包的超声波热封工艺进行工艺试验研究。根据超声波热封的三个主要影响因素,即焊接压力、超声时间和保压时间,利用正交法对三种砖包材料(纯塑材料、铝塑材料、纸铝塑材料)进行热封试验并对其进行拉伸试验,记录各热封材料的热封失效形式和最大拉断力。试验结果表明,三种砖包材料的超声波热封效果均不同,并指出纯塑材料不适用于超声波热封。通过极差法对最大拉断力进行分析得到三个主要影响因素对不同砖包材料的热封效果影响。随后对砖包材料的超声封口进行温度场有限元分析。通过热力学分析和有限元模拟得出三种砖包材料的在某工况下的应变分布,从而得到三种砖包材料的生热量之比。通过导热模拟得到三种砖包材料的温度分布,研究了三种砖包材料的不同热封效果。最后对超声封口设备的凸轮机构进行优化设计。利用反求技术对凸轮轮廓曲线进行五次多项式函数拟合,并且对推程运动部分和回程运动部分进行了时间规划试验,得到了最佳时间组合。在此基础上对凸轮机构进行了优化,通过运动仿真得到了符合要求的工作转角曲线。