超聲波模具作為超聲波焊接機(jī)和物料的接觸界面，其主要功能是將由變幅器輸出的縱向機(jī)械振動(dòng)均勻有效地傳遞到物料上，所用的材料通常是鋁合金甚至鈦合金。因?yàn)樗芰衔锪系脑O(shè)計(jì)變化多，外型千差萬別，工具頭也要隨之而變化。工作面的形狀要與物料配合良好，在振動(dòng)時(shí)才不至于損傷塑料表明；同時(shí)其一階縱向振動(dòng)固由頻率要與焊接機(jī)的輸出頻率協(xié)調(diào)，否則振動(dòng)能量會(huì)被內(nèi)耗掉。工具頭在振動(dòng)時(shí)，局部會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，如何優(yōu)化這些局部結(jié)構(gòu)也是設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的問題。

在焊接系統(tǒng)中，超聲波發(fā)生器是電路部分，包含功放電路，其頻率穩(wěn)定性和驅(qū)動(dòng)能力會(huì)影響到機(jī)器的性能。物料是熱塑性塑料，結(jié)合面的設(shè)計(jì)需要考慮如何快速產(chǎn)生熱能和對(duì)接良好。換能器、變幅器和工具頭都可看作機(jī)械結(jié)構(gòu)，便于分析其振動(dòng)的耦合。在塑料焊接中，機(jī)械振動(dòng)是以縱波的形式傳遞的，如何有效傳遞能量和調(diào)整振幅是設(shè)計(jì)的要點(diǎn)。

如前所述，超聲波模具的設(shè)計(jì)相當(dāng)重要。設(shè)計(jì)超聲波模具首先是確定其大致的幾何外型和結(jié)構(gòu)，并建立參數(shù)化模型，以便進(jìn)行后繼分析。）是為常見焊接工裝的設(shè)計(jì)，在一個(gè)近似長方體的材料上沿振動(dòng)方向豁開若干個(gè)U型槽。整體尺寸是X、Y、Z三個(gè)方向的長度，通常橫向尺寸X和Y與被焊接工件的大小相當(dāng)。Z的長度等于超聲波的半波長，因?yàn)樵诮?jīng)典的振動(dòng)理論里面，長條型物體的一階軸向頻率是由它的長度確定的，半波長度正好與聲波頻率匹配，這種設(shè)計(jì)一直被延用，有利與聲波的傳播。