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超声波
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下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985摘要超声波清洗是属于物理力清洗，并且其本身是绿色清洗，如在清洗液中添加适宜的清洗剂，则属于组合清洗，更具明显的清洗效果。超声波清洗是功率超声中应用最为广泛的一种，超声波清洗作为现代一种重要的清洗方式，与现代科技发展及先进制造工艺密切相关。超声波清洗在各种化学、物理及机械的清洗中是高效的的一种清洗方法，随着科学技术的高速发展，超声波清洗技术已被广泛应用于机械、光学、电子、纺织、轻工、化工、船舶、航空航天、原子能以及医疗医药各领域。超声波可以对工件施加非常大的能量，对有些表面形状复杂的精密零部件来说，提高零部件清洁水平不仅可以降低设备的振动和噪声，还可以提高使用寿命和可靠性。此次设计的超声波清洗机主要应用于精密零件的清洗，例如中小齿轮、轴承的清洗。利用高能量的超声波可以穿透固体物质而使整个清洗介质振动并产生空化气泡，该清洗方式对待清洗件不存在清洗不到的死角，不仅如此，且清洗洁净度非常高。关键词超声波；换能器；清洗机下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985ABSTRACTBELONGSTOPHYSICALCLEANING,ULTRASONICCLEANINGANDCLEANINGITSELFISGREEN,SUCHASTHEAPPROPRIATECLEANINGAGENTISADDEDINTHECLEANINGFLUID,BELONGTOCOMBINATIONCLEANING,CLEANINGEFFECTISMOREOBVIOUSULTRASONICCLEANINGISONEOFTHEMOSTWIDELYUSEDINULTRASONICPOWER,ULTRASONICCLEANING,ASAKINDOFIMPORTANTMODERNCLEANINGMETHOD,ISCLOSELYRELATEDTOTHEDEVELOPMENTOFMODERNSCIENCEANDTECHNOLOGYANDADVANCEDMANUFACTURINGTECHNOLOGYULTRASONICCLEANINGINALLKINDSOFCHEMICAL,PHYSICALANDMECHANICALCLEANINGISONEOFTHEEFFICIENTCLEANINGMETHOD,WITHTHERAPIDDEVELOPMENTOFSCIENCEANDTECHNOLOGY,ULTRASONICCLEANINGTECHNOLOGYHASBEENWIDELYUSEDINMACHINERY,OPTICS,ELECTRONICS,TEXTILE,LIGHTINDUSTRY,CHEMICALINDUSTRY,SHIPBUILDING,AEROSPACE,ATOMICENERGY,ANDMEDICALTREATMENTINVARIOUSFIELDSULTRASOUNDCANAPPLYFORVERYBIGENERGY,FORSOMECOMPLEXSHAPESURFACEPRECISIONCOMPONENTS,ANDIMPROVETHELEVELOFPARTSCLEANINGCANNOTONLYREDUCETHEVIBRATIONANDNOISEOFDEVICE,ALSOCANIMPROVETHESERVICELIFEANDRELIABILITYTHEDESIGNOFTHEULTRASONICCLEANINGMACHINEISMAINLYUSEDINPRECISIONPARTSCLEANING,SUCHASSMALLGEARS,BEARINGSCLEANINGUSINGHIGHENERGYULTRASOUNDCANPENETRATESOLIDMATTERANDMAKETHEOVERALLVIBRATIONANDCAVITATIONBUBBLECLEANINGMEDIA,THECLEANINGMETHODTOCLEANCORNER,THEREISNOCLEANINGNOTONLYTHAT,ANDWASHINGCLEANLINESSISVERYHIGHKEYWORDSULTRASONICTRANSDUCERCLEANER下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985目录第1章绪论111超声波及超声波清洗的认识112超声波清洗的应用与发展113本次设计的创新1第2章超声波清洗机原理与结构221超声波清洗机的原理与特点222超声波清洗机的结构和参数设定5221超声波清洗机结构设计5222超声波清洗机参数设定5第3章超声波发生器的设计631超声波发生器的选择632超声波发生器的设计6321超声波振荡器的设计6322超声波放大器的设计9第4章超声换能器的设计1341超声换能器的选择1342超声换能器的设计13第5章箱体的设计1451清洗槽的设计1452附加箱的设计1453箱盖的设计1454脚轮的设计15第6章附加部件的选择16第7章中央控制系统设计1771系统工艺流程设计1772主控制器的设计1773软件设计18第8章总结20致谢21参考文献22附录23译文及外文原文23下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985第1章绪论11超声波及超声波清洗的认识超声波是一种超过人类听力频率范围20HZ20KHZ的声波，具有频率高，超过、波长短、方向性准、穿透能力强等特点，广泛应用于清洗、距离测量、医学HZK20等领域。而超声波清洗是超声波在液体中传播，使液体在超声波频率下与清洗槽一起振动，清洗槽与液体振动时有自己固有频率，这种振动频率称为声波频率，因此清洗机工作时人们就听到嗡嗡作响。随着清洗行业的不断发展，超声波清洗机被越来越多的行业和企业运用到了。超声波清洗技术也越来越得到广泛的应用，归其有很多的优点1、清洗效果好。运用于工业清洗的清洗方式一般为人工清洗、蒸汽气相清洗、有机溶剂清洗、高压水射流清洗和超声波清洗。超声波清洗被国际公认为是当前效果最好、效率最高的清洗方式,其清洗效率可高达98以上,并且清洗洁净度也达到了最高级别。而传统的有机溶剂清洗和人工清洗的清洗效率仅仅为6070；2、清洗成本低。3、劳动损伤的避免。以往在肮脏的环境中通过繁重的体力劳动,需要长时间地进行手工清洗的复杂机械零件,应用了超声波清洗机以后,不仅改善了劳动环境,减轻了劳动强度，杜绝了手工清洗对工件产生的伤害,而且在大幅提高清洗精度的基础上,清洗时间大大的缩短，缩短时间可为原来的四分之一。水就可以作为清洗液，所以超声波清洗还可以减少清洗剂的使用，从而可有效地降低污染，减少有毒溶剂对人类和环境的损害。12超声波清洗的应用与发展功率超声中应用最为广泛的一种要算超声波清洗了，超声波清洗与现代科技技术发展以及先进制造工艺密切相关。应用的领域有对滤芯、金属的清洗，超声波清洗技术在磷化处理中的应用等。现在的主要产品有铜材清洗机、KWD15144ST、多钩同步全自动清洗机、铝型材清洗机、KWD10124ST精密电子零件超声波清洗机、树脂镜片全自动清洗机、全自动超声波清洗机、十五槽光学镜片清洗机、SH30013L触摸智能超声波清洗机、H1506L墨盒打印头超声波清洗机、五金件除油除锈超声波清洗机、S健康超声家电、化学搅拌混匀超声波清洗机、商用超声波清洗机、医疗超声波清洗机、大功率超声波清洗机等等。13本次设计的创新本次设计的超声波清洗机是用于清洗中小型轴承、齿轮等，使用可编程控制器（PLC）进行自动控制，省力、省时、污染少。并设计的结构充分的利用了空间，附加了一个存放卫生纸的纸箱，方便及时清理手上或放超声波清洗机的台上的污水。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985第2章超声波清洗机原理与结构21超声波清洗机的原理与特点图1即是超声波清洗机的原理图，由图可以直观的看出超声波清洗机包括主要的三个结构超声波发生器、换能器和清洗槽。超声波清洗机的原理为超声波发生器发出的高频振荡信号，而换能器将超声频电能转换成机械高频振动并通过清洗槽壁向盛在槽中的清洗液来辐射超声波。超声波在清洗液中连续的，疏密相间的向前辐射，从而使液体流动而产生直径为50500M的数以万计的微小气泡，存在于液体中的微气泡，此微气泡就被称为空化核，在声波的作用下振动，在超声波纵向传播的负压区这些气泡得以形成、生长，而在正压区，当声强或声压达到一定值时，气泡就会迅速增长，然后瞬间闭合。在气泡闭合时，就会产生冲击波，并且在气泡周围产生上千个大气压的压力以及局部高温，这种现象被称为超声空化。在超声清洗的过程中是通过破坏不溶性污物，并且使他们分散并扩散在清洗液中，当团体粒子被油污裹着而黏附在清洗件表面时，固体粒子及脱离，油被乳化，从而达到清洗件净化的目的。这个过程被称之为“空化”效应的过程。即空化作用就是超声波以每秒两万次以上的减压力和压缩力交互性的高频变换方式向液体进行透射。在减压力作用时，在液体中真空核群泡的现象的产生，而在压缩力作用时，真空核群泡受压力压碎时产生强大的冲击力，从而以此剥离被清洗物表面的污垢，最终达到精密洗净目的。空化所产生的巨大压力能破坏不溶性污物并且使污物分散在溶液中。蒸汽型空化对污垢层的直接进行反复冲击，一方面是通过破坏污物与清洗件表面的吸附，另一方面是通过引起污物层的疲劳破坏而脱离。因为气体型气泡的振动可以对固体表面进行擦洗，污层一旦有缝可钻，气泡还能“钻入”裂缝作振动，从而迫使污垢脱落。正因为空化作用，使得两种液体在界面处迅速分散而乳化，所以当固体粒子被油污裹着而附在清洗件表面时，油被乳化，从而使固体粒子自行脱落。超声在清洗液中传播时会产生正负交变的声压，冲击清洗件，同时由于非线形效应会产生微声流和声流，所有这些作用都能够破坏污物，削弱或除去边界污层，增加扩散、搅拌作用，并且不仅可以加速可溶性污物的溶解，而且能够强化化学清洗剂的清洗作用。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985图1超声波清洗机原理图由上述可知，超声波清洗机有其显著的特点。凡是液体能浸到、空化产生的地方都有清洗作用，不受清洗件表面复杂性状的限制，如精密零部件表面的空穴、凹槽、狭缝和微孔、深孔都能得到清洗，并且用一般的刷洗方法这些部位是不能清洗干净的，并且超声清洗的清洗速度快、质量高，易于实现清洗自动化。对一般的防锈、除油、磷化等工艺过程，在超声波作用下只需23分钟即可完成，其速度相对于传统方法可提高几倍到几十倍，与此同时清洁度也达到高标准。并且在某些场合下还可以用净水来代替有机溶剂进行清洗，从而对于一些有害身体健康的清洗，如清洗放射性污物，就可以通过实现遥控和自动化清洗，从而来减少对人体的伤害。所以，鉴于超声清洗有以上优点，这项技术在工业上已得到广泛的应用，并在不断发展。但是超声清洗也有其局限性，例如对声波吸收大的材料如布料、橡胶、泡沫塑料以及粘度大的污物清洗效果差。下面图2是超声清洗过程图解下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985辐射压压力微冲流气泡振动搅拌作用声流气泡崩溃空化作用促进化学反应微热作用温度上升冲击压力图2超声清洗过程图解22超声波清洗机的结构和参数设定221超声波清洗机结构设计如图1所示，超声波清洗机主要由三部分组成，分别为超声波发生器、超声换能器和清洗槽。超声波发生器将50HZ的交流电转换成超声频电振荡信号后，通过电缆输送超声清洗污物去除分散作用下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985给超声换能器，换能器则是将超声波发生器产生的超声频电能转换成超声振动的机械能；清洗槽是盛放清洗液和被清洗零部件的容器。222超声波清洗机参数设定超声波清洗的清洗效果受很多因素的影响，影响超声清洗效果的主要因素有声学参数、化学参数和热力学参数。其中声学参数主要有频率、声强、声场分布和波形；热力学参数主要有温度、黏性、清洗液的表面张力、蒸汽压等；化学参数中主要有清洗液性质、清洗时间和是否与污物发生化学反应等。超声波清洗的物理机制主要是超声空化，因此要达到良好的清洗效果必须选择最佳的声强、频率以及清洗槽声场分布等参数并且要选好清洗剂的物理化学性质。对于声学参数工作频率选在2040KHZ之间。在低频情况下，空泡生长的时间长，空化气泡大、数量少，低频空化强度高，故适用于污物与清洗件表面结合强度高或者大清洗件表面的场合，但是，不易清洗表面形状复杂的和穿透深孔的部件，且噪声大；虽然较高频率空化强度较弱，空化气泡小、但是数量多，适用于表面形状较复杂、狭缝及污物与清洗件表面结合力弱的清洗。清洗液的温度升高，可以导致液体的粘滞系数和表面张力系数下降，从而导致空化阈值下降，从而使空化易于产生；但是清洗液温升，也会导致蒸气压增大会降低空化强度。温度同样影响空化效率和清洗中化学反应的速度。对空化强度而言，不同的清洗剂有不同的最佳温度，水的最佳温度是60。本超声波清洗机用于清洗较为复杂的齿轮轴承，所以采用30KHZ。当电功率强度达到时超声波才有清洗作用，因为选的换能器是压电型，所以电功率强度取2302/WCM1。本设计的超声波清洗机主要用于一个实验室的齿轮或轴承的清洗，所以清洗的量不会很多，因此设计一个小型的清洗机，内槽的尺寸为,故总功M3405率取2KW。第3章超声波发生器的设计31超声波发生器的选择超声波发生器（即超声电源），它是一种用以产生并向超声换能器提供超声频电能的装置。按照其工作原理，我们可以把超声波发生器分为两大类一类是模拟电路，另下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985一类是数字电路。模拟电路超声波发生器又可分为振荡一放大型和逆变型两种。本设计采用振荡放大型超声波发生器，其结构框图如图3所示。它是一个带有振荡电路的放大器，是由振荡器、放大器、匹配电路和电源四部分组成。振荡器产生一定频率的信号，通过放大器将其放大到一定的功率输出，以致达到最佳负载值，最后通过输出变压器进行阻抗匹配，并通过功放输出。下图即是振荡放大型超声波发生器结构框图振荡器放大器匹配器电源超声换能器图3振荡放大型超声波发生器结构框图32超声波发生器的设计321超声波振荡器的设计超声波振荡器的作用是产生一个一定频率的信号，用以推动后面的放大部分。它既可以是一个反馈网络，也可以是一个独立的振荡器。（1）、振荡条件根据超声加工的需要，超声波发生器的波形可以使正弦波，也可以是非正弦波，但正弦波最为常见。正弦波振荡器从结构上看就是一个带选频网络的、没有输入信号的正反馈放大器。图4表示接正反馈时放大器在输入信号X10时的方框图，下图5为简化图。由图5可知，如果在放大器输入端1外接一定幅度、一定频率的正弦波信号XA，经过基本放大器和反馈电路所构成的闭合环路输出后，在反馈网络的输出端2得到反馈信号XF与XA在相位和大小上都一致，这样就可以除去外接信号XA，如下图中虚线所示，将1、2两端连接在一起，而构成的闭环系统，其系统的输出端可继续维持与开环时一样大小和相位的输入信号，即。FXA下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985基本放大器（A）反馈网络（F）图4正弦波振荡器方框图AF图5正弦波振荡器方框图则有AF1此式为振幅平衡条件AF和2NN0,1,2,3此式为相位平衡条件AF这两个式子是正弦波振荡器产生持续振荡的两个必要条件。振荡器的振荡频率F0是由相位平衡条件决定的。当一个正弦波振荡器只在某一频率下满足相位平衡条件，这个频率就是F0,这就是要求在AF闭合回路中包含一个具有选频特性的网络，称此网络为选频网络。它既可以设置在放大器A中，同样也可以设置在反馈网络中，它可F以用R、C元件组成，也可以用、元件组成。用R、C元件组成选频网络的振荡器LC下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985称为振荡器，用、元件组成选频网络的振荡器称为振荡器，欲使振荡器能RCLCLC够自行建立振荡，则必须满足1的条件。此情况下在接通电源后，振荡器就能够AF自行起振，并且最后趋于稳态平衡。由于正弦波振荡器中的放大器件是工作再线性区（振荡器）或接近线性区（R振荡器），所以在分析中，可以近似的按线性电路来处理。L（2）、超声波振荡器的选择超声波振荡器可分为正弦振荡器、正弦振荡器和压控振荡器等等。由于RCLCTL494不仅价格便宜而且性能优越，能达到预期的效果，可使清洗机清洗效能达标，并且成本不会太高，因此本次设计中就采用由开关稳压块TL494构成的振荡器。如图6所示为此振荡器电路图。图6振荡器电路图将TL494的5脚CT与6脚RT接电容C和定时元件电阻R，就可以起振，振荡器工作频率计算式为（31）HZ104281706RCF下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985由于频率选为30KHZ由上公式得RC0408,换能器产生的超声波强度的决定610S因素是振荡器输出的方波占的空比。此设计中通过给TL494的4脚加上一定大小的直流电压便可实现占空比调整。此设计的定时元件是由电阻R1、电位器R2和电容C构成，通过调节电位器R2可实现频率的调整。本此设计的超声波清洗机供电电源为12V，采用的是推挽工作方式。电阻R310KQ和电位器R410KQ构成分压电路，死区时间控制端的电位应将界于之间。要实现超声波的强度调节还可以调节电位器5V2R4。322超声波放大器的设计1）、超声波放大器的选择超声波放大器的作用是将振荡信号放大以至所需的电平。放大部分可以是单级的，也可以是多级的，主要看输出功率的需要。早期的超声波发生器使用的是电子管做作为放大器件，现在则普遍采用晶体管（三极管、场效应管和绝缘栅双极型晶体管（IBGT）器件）。近年来越来越多的厂家开始采用功率集成电路做超声波发生器的放大器件。而现在工业上广泛使用的超声波发生器已基本上被晶体管电路所垄断。晶体管发生器的优点很突出，主要在于质量轻、体积小、效率高。但是从另一方面讲，由于受到最大集电极电流、方向击穿电压、最大集电极耗散功率参数的限制，通常一对晶体管的最大输出功率只能达到百瓦级。所以要提高晶体管发生器的输出能力，最重要的措施是采用高效率的电路，其次是有赖于高性能器件的开发。传统的甲类、乙类、丙类放大器是把有源器件作为电流源工作。在这些放大器中，晶体管工作区是在伏安特性曲线的有源区。2）、低压驱动电路的设计本机采用高压小电流功放电路，是由两只三极管和耦合变压器构成，见图7。为了避免两只功放管同时导通，导致内部功耗增加，两管的导通时间必须错开，使它们在交替工作时有一段同时截止的时间。因此，该三极管P1和P2对振荡器的输出必须要作反相处理，三极管选用PNP型的8550。低压驱动电路所用的电源是直流12，而V功放电路的电源是交流220，并且在三极管后加入一个耦合变压器，以完成高低压V隔离的任务。低压驱动电路如下图7所示。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985图7低压驱动电路图3、功放匹配电路的设计超声波发生器与一般的放大器的一个重要区别在于它的匹配电路部分。如下图所示。电路是由两个功率场效应管构成。具有线性度高、开关速度快、VMOS2SK791频率响应好等优点，是理想的开关元件。但其缺点是关断特性在电流小时并不理想，下降沿有拖尾。功放电路如下图8所示。图8功放匹配电路图下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709854、高频驱动和匹配电路的设计超声发生器与一般放大器的一个重要区别就在于它的匹配电路部分。一般放大器与负载之间的匹配只牵涉到阻抗变换，而超声波发生器与负载之间的匹配则除了阻抗变换之外，还有一项很重要的内容调谐，就是要选用一定值的阻抗元件，使之在工作频率上与负载中的电抗成分谐振。只有在阻抗变换和调谐同时进行了之后，整个系统才算是真正的达到了匹配，换能器才能进行正常工作。下图9是高频驱动和匹配电路图。图9高频驱动和匹配电路图超声波清洗机中的匹配电路是将发生器输出的电能送至换能器的通道。超声波发生器与换能器之间的匹配包括的内容有两方面一是发生器的输出阻抗与换能器的动态阻抗一致；二是在额定输入电功率条件下，使换能器输出的声功率最大。其匹配方法是首先应准确测量换能器的动态阻抗以及其变化的范围，然后合理选择发生器的匹配回路和输出阻抗的元件值，用逐步逼近的方法，通过反复测试，即可实现发生器与换能器之间的匹配。虽然匹配电路结构简单即通常只有一个匹配电感，但其具有重要的作用。相同型号的清洗机，匹配调得好的清洗效果好；相反，匹配调得差的则清洗效果差。对于同一台机器而言，如果工作一段时间后换能器经过更换或者由于其他原因清洗效果变差，都需要重新调整匹配。这与一般电子设备的匹配有所不同，超声清洗机的匹配除了要解决变阻问题即变换负载的阻值，使之与发生器的最佳负载值相等外，还要解决调谐问题，即用匹配电感的感抗抵消换能器的容抗，使换能器呈纯阻性。综上所述，选择KES1000系列超声波发生器，其优点有1）超声波发生器采用目前国际领先的他激式震荡线路，较以前的自激式震荡线路在输出功率增加15以上；2）超声波发生器装置工作电压220VAC10，超声波发生器具有过压，过流，输下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985出短路等保护措施；3）超声波发生器具有功率无级调节的功能，输出功率可实现10100的连续调整，以适应各种清洗对象的要求。而此次设计的清洗机总共有三个箱体清洗缸、中央控制箱和纸箱。故超声波发生器的箱体尺寸为10015050，并放入中央控制箱中。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985第4章超声换能器的设计41超声换能器的选择超声换能器是超声振动系统的核心部件，超声波清洗机设备是利用超声换能器的作用即超声波发生器产生的超声频电能转换成超声振动的机械能，从而达到清洗效果。用于超声清洗的换能器有两种类型一是磁致伸缩换能器，另一种是压电换能器，磁致伸缩换能器这种换能器的电声效率比较低、制造工艺复杂、价格昂贵，因此目前很少采用。目前我国主要采用的换能器类型是压电换能器，因为这种换能器原材料价格便宜、且电声转换效率高，并且便于制造成不同的结构，以适应不同的清洗要求。压电换能器又有很多种比如喇叭形、圆柱形等。喇叭形换能器辐射的面积较广，所以经过对比最后确定选用100喇叭形夹心压电陶瓷换能器作为此次的换能器，喇叭形换能W器结构如图10所示。图10喇叭形换能器结构示意图42超声换能器的设计超声波要达到清洗效果其超声波电功率密度就得达到03以上,超声波的功2/WCM率密度越高，空化效果越强、清洗效果越好并且速度越快。但对于表面光洁度甚高的、精密的物件，采用长时间的高功率密度清洗会对物件表面产生“空化”腐蚀,故取1,而此次设计的超声波清洗机的内槽的尺寸是，故得总功率为2/WCM3405。而又考虑到换能器不发生干涉的最小距离是30MM，故选择功率为405100W换能器，故需要的换能器的个数是个。将8个置于清洗槽底部和12个024左侧面。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985第5章箱体的设计51清洗槽的设计清洗槽由内槽和外壳组成，采用不锈钢材料制成，因为不锈钢不生锈、强度高、抗一般化学腐蚀。内槽的外表面一般在槽底外表粘结超声换能器，超声波横纵交加时可增强清洗效果、提高清洗效率，因此，此清洗机换能器就采用了粘结在槽底部和一个左侧面，槽内盛清洗液，此次超声波清洗机的清洗液采用高压净水，必要时再人工加入清洗剂。与换能器粘结的槽底部厚度不宜太厚，一般取153MM，以减少声能损失，此此设计取2MM。槽的内壁，尤其是粘有换能器的辐射板要平整抛光，不能有伤痕，否则易产生空化腐蚀，缩短使用寿命。为避免被清洗工件直接与槽壁板接触而影响清洗效果，一般用镂空吊篮网篮或支架将清洗件悬吊在清洗液中，结构上要使超声波受阻小而清洗液易于流动。本次设计采用小钢丝编织而成的网篮的形式。网篮的底部与内表面底部之间安装电热管，用于清洗液加热和保温，并由温度传感器及开关控制水温保持在60左右。故外槽尺寸为。423M6852附加箱的设计另加此设计有一个小的创新之处就是设计了一个附加箱，其总尺寸为，附加箱分为两层，上层存放中央控制器PLC和超声波发生器电路等，M432106下层存放卫生纸，两层间用一块不锈钢板离底部100MM的高度采用焊接的方式隔开，即下箱体是纸箱，上箱体是中央控制箱。为了对电路的检查和维修的方便，中央控制箱体的右侧面设计可打开的侧面。而为了放纸和取纸的方便，纸箱的前面是没有不锈钢板的。附加箱与清洗槽之间用六个直径为6毫米的螺栓固定。整个清洗机箱体的外围尺寸是。M42367153箱盖的设计为了保证水槽的清洁，为了保证清洗过程中的安全和清洁，本次设计在水槽的上方设计了一个箱盖，并且，为了减轻箱盖的重量从而来减轻整体的重量，箱盖采用的材质是ABS材质的。手柄也是硬塑料的，用两个M6的螺栓连接。结构图如下图所示。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985图11箱盖结构图54脚轮的设计为了清洗机移动的方便，此次设计在清洗机底部安装两个定向轮和两个转向轮。并且四个轮都安装在水槽底部，不安装在附加箱底部。经对整个装置的最大的质量的估算，定向轮的型号是CV12075，万向轮选择的是3寸平顶静音PU万向轮，选择的型号为2B3WJ543WI54，其载重为80千克。图12万向轮第6章附加部件的选择排热扇的选择为了保证中央控制器的正常工作，则在控制箱里需要安装一个小下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985型排热扇，超声波清洗机使用的风机称为翼式离心风机，也叫多翼式送风机，选取的型号是CY150，其参数为370W，单相220V/三相380V，最大风压是148。/MIN3加热器的选择为了保证水温能从常温增加到60，并具有一个安全性，故选择的型号是ZKB02010，功率是58KW。进水电磁阀的选择选择能进行数控的先导式的电磁阀DCFHSE。该型电磁阀线圈采用100无氧铜漆包线绕制，采用目前国际上顶级线圈封装材料封装，线圈具有防水防潮、耐磨防腐蚀、耐高低温的优点，绝缘等级高，散热效果好，正常情况下，产品可长期使用。排水电磁阀的选择因为设计的清洗机容积不是很大，只有68，故选择型号3DM为DCFHS3C的排水电磁阀。报警器的选择当清洗完毕时，要自动提醒，就得用上报警器，选择HC103声光警号报警器。液位计的选择由于本次设计的超声波清洗机是全自动的，所以要控制水位的高低，因此要选择一个液位计，选的型号为YZ01201。温度传感器的选择清洗的过程中水温要保持在60左右，因此要用温度传感器来取得温度的信号进而来控制加热器的开与关，在此设计中选择型号为DS18B20的防水温度传感器。第7章中央控制系统设计71系统工艺流程设计将待洗零部件放入网篮。1、启动系统；2、打开给水泵，注入高压净水，根据情况放入清洗剂；3、启动加热装置；4、达到设定水位，关闭给水泵，并浸泡待洗零件；5、当水温达到设定水温后，停止加热；6、启动超声波发生器；7、延时；8、打开污下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985水泵，抽出废水；9、延时；10、发出报警，提示清洗完毕；11、关闭系统。72主控制器的设计本系统中的控制量均为开关量，整个工艺过程以逻辑顺序控制为主，故选用可编程控制器即PLC为控制单元，实现整个过程的自动控制。并且PLC优点很多，比如说体积小、结构紧凑、工作可靠、功能强大、扩展能力强、抗干扰能力强，很适合工业环境。本系统中，输入量为5个，输出量为6个，故选用三菱公司的FXIN24MR型控制器。该型号PLC提供14个输入点和10个输出点，继电器输入方式，采用8进制编号。具体输入点和输出点分配方案如表1所示。表1PLC输入、输出的分配表输入端子分配输出端子分配启动按钮SQ0X000（I00）电路箱散热器Y000Q00液位上限位开关SQ1X001I01给水泵电磁阀Y001Q01液位下限位开关SQ2X002I02污水泵电磁阀Y002Q02达到60X003I03加热器Y003Q03温度信号未达到60X003I05超声波驱动器Y004Q04紧急停机按钮X004I04报警器Y005Q05具体的操作按下启动按钮X000，中央控制箱散热器风扇Y000开始运转，同时打开给水泵电磁阀Y001，注入高压净水，喷洗待洗零部件，并启动加热装置Y003，直到水达到设定的上限值时，液位上限开关X001动作，停止注入高压水。当水温达到设定值60时，控制器便接收温度信号X003，即停止加热，当水温低于设定值60时便重新启动加热装置。延时T0（设定为60S），浸泡待洗零部件60S。时间到后启动超声波驱动电路Y004，定时T1（初设90S），T1时间到，超声波驱动电路停止工作，并打开污水泵电磁阀Y002，直到液位达到了设定的下限值，液位下限位开关X002动作，再次延时T2（设定10S）以排净污水，延时完毕，驱动报警器Y005，报警持续时间为T320S，报警完毕，等待T4（设定60S）切断所有电源，系统停止工作，在整个工作过程中，如果按下紧急按钮X004，系统可随时停止工作，以避免发生事故。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098573软件设计系统软件流程图如下图所示。图13系统软件流程图根据上述流程图的画出其系统的梯形图，如下图所示。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985图14系统功能的梯形图PLC的硬件接线图如下图15PLC硬件接线图下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985第8章总结时间过得好快，一转眼几个月的毕业设计接近了尾声。经过这几个月的的奋战我的毕业设计终于完成了。对我来说，超声波的原理及其应用是我的新的知识点，在大学期间的课程当中，我没有接触过这方面的知识，但是自从我选了这课题超声波清洗机设计后我开始去图书馆借书、查阅资料，上网搜索关于超声波的知识，渐渐地对超声波有了了解。并在整个超声波清洗机的设计过程当中，我对超声波有了更加深入的了解。并且再次复习了有关的专业知识，比如说有机械设计、精密与特种加工技术、现代电气控制及PLC应用技术、机械原理等书籍，对这些知识又有了新的认识，有了更深的了解。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对大学这几年来所学专业知识的一个单纯总结，但是到现在，通过亲身经历了这次做毕业设计才发现自己的看法有点太片面。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种复习、总结、检验，而且也是对自己能力的一种锻炼、提高。通过这次毕业设计使我看到了自己原来所学的知识还比较欠缺，还不扎实。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我意识到了学习要脚踏实地，学习的过程是一个长期积累的过程，在以后的生活、工作中都应该不断的学习，不断的努力提高自己知识和综合素质。在这次毕业设计中也使我们的同学关系更融洽了，同学之间互相帮助，互相学习，互相借鉴，有什么不懂的大家在一起商量，听听同学的不同的看法有益于我们更好的理解知识，因此在这里我非常感谢帮助我的同学。的确是万事开头难，一开始不知道如何入手，但是通过指导老师的虚心教导，同学的相互帮助，慢慢的对此课程有了把握，最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论知识必须通过应用才能实现其价值有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，学会了不一定能用的好，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985致谢通过毕业设计，我们能将大学所学的知识学以致用。课堂中的学习基本是理论学习，而理论知识的运用很少能在实际中验证、实现，会遇到很多的理论与实际无法转化的难题，所以如果稍不用心的话就会感觉理论知识学习的枯燥，理论的知识本来就不是那么容易入手，尤其是比较专业、高深的知识，因此很容易导致学生对理论知识学习兴趣的降低。我们学习的根本目的在于运用，只有学以致用，学习才有意义，尤其对于我们工科而言。我们机械专业大学开设的课程有很多，包括现代工程图学，高等数学，C语言程序设计，大学物理，电路，工程数学，理论力学，互换性与技术测量，机械原理，模拟电路，材料力学，金工实习，机械设计，机械制造基础，数字电路，工程测试与信号处理，控制理论基础，电机拖动，液压与气压传动，机电传动与控制，机械制造工艺学等等我们虽然学了这么多课程，但实际上掌握到真正可用的东西少之又少，原因一部分在于我们学艺未精，一部分则来源于没有与实际运用挂钩。所以导致我们常常怀疑学那么多的课本知识是否对以后的工作有用，诚然，知识积累的越多越好，尤其是我们的专业知识，我相信大学的教育机制是本着重大的责任，我们花这么大的代价从小学开始，我们就一直在为上大学的目的而努力学习，为此家长和老师是含辛茹苦，我们也放弃了很多少年时的玩乐，为的正是能上大学，接受更好的教育，以后成才，报答他们。现在我们已经临近大学的尾声，回首整个大学的学习生活，难免有不少感慨，曾经的我是不懂如何去学，但当懂得如何去学的时候，又发现时间已经不再，庆幸地是，大学里虽有很多遗憾，但还不算荒废，也学习到很多有用的东西。对于毕业设计,设计一个我没有接触过的机器，一开始是没有任何头绪，在网络上找了很多文献资料，但有用的很少，一直不知如何下手，所以进展很缓慢，之后不断的积累有用的东西，更重要的是在导师的指导下，学会一步一步如何动手开展，导师要求我们的设计机器希望能有我们自己的创新，很长一段时间一来我一直着重于如何去创新，但是毕竟个人经历、知识有限，无法在短时间内设计出满意的东西，最后和合作的同学选择了一个能满足要求，结构不失为简洁的方案。在此，郑重地感谢这次毕业设计过程中对我给予帮助的人，首先，要感谢的是我的导师李玉平副教授，她认真负责，严格的要求，无微不至，教会我许多设计的经验和知识，以及人生上也极为有用的道理，通过李玉平老师的教导，使我受益匪浅。其次，我还要特别感谢我的好朋友方化攀同学，他在三维建模过程中给了我很大的帮助，还要感谢我的同学杨如意、罗琼、刘博良、陈鹏等人，他们在设计说明书的编写工作中给了我很多的建议。除此之外，还必须感谢参考文献的各位原作者，学校、学院的各位老师、领导。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985参考文献1赵又红，周知进机械设计、机械设计基础课程设计指导中南大学出版社2闻邦椿机械设计手册机械工业出版，20103曹凤国超声加工化学工业出版社，201414濮良贵，纪名刚机械设计高等教育出版社，第八版5张建华精密与特种加工技术机械工业出版社，200376王永华现代电气控制及PLC应用技术北京航空航天大学出版社，第二版7顾东明现代工程图学北京航空航天出版社，20098超声波的原理与应用9雷冠军，孔祥伟电气控制与PLC应用北京理工大学出版社，2010210孙恒机械原理高等教育出版社，200011傅水根机械制造工艺基础清华大学出版社，199812宋宝玉机械设计课程设计指导书高等教育出版社，20091213环球产业资讯网HTTP/WWWGICICCOM1420112015年中国超声波清洗设备产业竞争现状及未来发展趋势研究报告201212下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985附录译文及外文原文密级分类号编号成绩本科生毕业设计论文外文翻译原文标题ULTRASONICCLEANING译文标题超声波清洗作者所在系别机电工程学院作者所在专业机械设计制造及其自动化作者所在班级作者姓名作者学号指导教师姓名指导教师职称完成时间下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709851译文标题超声波清洗原文标题PCBCLEANINGTECHNOLOGYANDAPPLICATIONOFSEMIAQUEOUSCLEANING作者AMANDASTUART译名阿曼达斯图尔特国籍中国原文出处AIRCRAFTENGINEERING超声波清洗超声波清洗是工业领域一种广泛应用的新方法，可以去除工件表面的磨削，研磨，抛光后表面残留的碎屑，去除工件表面残留的油污，甚至可以去除油漆层。超声波清洗能够应用于从大到小的工业零件，大到波音747飞机的引擎大修，小到手表的部件制作，都有超声波清洗的用武之地，目前广泛应用超声波清洗的行业涉及电子，精密机械，照明工程，光学，冶金，医疗仪器设备等诸多领域。超声波清洗对工业的推动和影响是显而易见的，要真正理解超声波的价值，我们需要进一步了解超声波的原理。超声波清洗原理超声波清洗的作用主要是一种叫做“空化效应”的现象造成的，每分钟数以十亿计的空泡向内爆裂，撞击到工件的表面，将工件表面的附着物剥离，分散开来。对于一些手工清洗难以达到的位置，（例如深孔，死角等）超声波清洗也可以有很好的清洗效果，这也是超声波清洗的一个优点。超声波清洗常用频率在20千赫到50千赫之间，常用清洗温度在5080之间。在一个超声波清洗系统中,空化效应是由于一系列超声波换能器把声波导入清洗槽中的清洗液而产生。这个声波传遍整个清洗槽,在液体中产生了波的压缩和扩张。在压缩波时，清洗液中的分子被紧密的压缩在一起，相反，在扩张波时，分子被快速的拉开了。扩张是那么戏剧性，以至于分子被裂开了，形成了精微的气泡。气泡里是局部真空的。当气泡周围的压力变大时，周围的液体就涌过来，并使气泡爆裂。当这个发生时，就产生了液体的喷射，导致温度高达9032华氏度约为太阳的温度。这个极高的温度，伴随着液体喷射的速度，产生了一个非常强烈的清洗作用。然而，因为气泡的扩张和爆裂周期是那么短暂，伴随在气泡外的液体迅速吸收了热量，从而在清洗过程中防止了清洗槽和清洗液下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709851过热。影响清洗效果的因素有7个主要影响清洗效果的原因1清洗时间2清洗液温度3采用的清洗液4工件的外形设计5超声波频率6超声功率密度7清洗装夹方式清洗时间是影响超声波清洗效果的一个主要因素，清洗时间取决于工件的污染程度以及清洁度要求，典型的清洗时间是210分钟，只有少数工件能够在很短的时间里面清洗干净。实际操作中可能在精细清洗前需要一个预处理过程，一些工件需要一道以上的超声波清洗工序，在一些时候，需要布置超声波清水漂洗槽去除（前道工序）残留的清洗剂。温度和清洗剂是两个紧密相关的因素。一般来说，使用水作为清洗剂，超声波作用范围最好在60，一些PH较高的溶液需要更高的清洗温度。讨论化学药品的PH值是一个好的开始，但是深入的讨论化学知识不是这篇文章要涉及的内容。简要的说，下面所列的是水基超声波清洗液的主要组成成分水（硬水，软水，纯水，或者蒸馏水）B酸，或者碱C表面活性剂润湿剂下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709851分散剂乳化剂皂化剂D可选成分螯合剂抗化剂缓冲剂消泡剂化学药剂的作用必须充分考虑上面的因素。一些为水射流清洗设计的化学药品，包括一些防锈剂，不适合用于超声波清洗作业中。工件的装夹设计通常超声波清洗的程序是这样把工件装入工艺料框，经过34个工序（例如超声波清洗，喷淋漂洗（可选），浸泡漂洗，干燥），在清洗料框中，有时候超声波辐射会被工件遮挡住。大多数超声波清洗设备都被设计为专门用途。在设计阶段，要重点考虑超声波换能器的布置方式，可以采用底置，侧置。对于自动超声波清洗设备，必须准确的布置换能器以保证清洗效果的一致性。一些工件对超声波清洗和其他工序需要采取不同的装夹方式。一些工件需要在清洗过程中旋转或者微动以保证清洗效果。超声波输出频率目前大多数工业清洗应用中把40千赫作为基础频率,较低的工作频率。例如2025千赫,常用于超声波空化腐蚀少的金属，或者极大阻碍或吸收超声波传播的场合。功率密度（每加仑的瓦数）（1加仑38升）通常，小的工件需要较高的功率密度以达到要求的清洗效果。大多数工业清洗设备需要的功率密度在50100瓦/加仑。不过，容积超过50加仑的水槽，下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709851通常只需要大约20瓦/每加仑的功率密度，因为超声波系统水箱容积越大，通常需要的功率密度呈下降趋势。工件的清洗载入方式在清洗设备的设计阶段。必须充分考虑工件清洗时候的载入方式，一些较大的工件，内部比较难以清洗的工件（例如一些铸造件），一个原则是只能载入清洗液的一半重量的工件清洗，例如，在5加仑的水中大约40磅，一次只能载入20磅的工件清洗，在大多数案例中，分两次载入较少的工件清洗比一次载入较大的工件清洗效果要好得多。上面提到的相关因素，在设计一个高品质的超声波清洗系统式需要综合考虑，忽视了某一项可能会造成不必要的麻烦。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709851ULTRASONICCLEANINGULTRASONICCLEANINGISAGOODFITFORAWIDERANGEOFAPPLICATIONS,FROMREMOVINGSWARFANDGRINDINGANDPOLISHINGRESIDUETOTREATINGPARTSCOVEREDINOIL,GREASE,ORLAYERSOFPAINTULTRASONICSCANBEUSEDTOCLEANMINIATUREWATCHPARTSORTOSUPPORTTHEOVERHAULOFJUMBOJETENGINESANDFROMANINDUSTRYPERSPECTIVE,THEFIELDSOFELECTROTECHNICS,PRECISIONMECHANICSANDLIGHTENGINEERING,OPTICS,METALPROCESSING,ANDMEDICALEQUIPMENTHAVEPROVENPARTICULARLYRECEPTIVETOTHEULTRASONICCONCEPTSOTHEIMPACTOFULTRASONICCLEANINGISCLEARLYRECOGNIZABLEBUTTOTRULYUNDERSTANDTHEVALUEOFULTRASONICS,ONEMUSTUNDERSTANDHOWULTRASONICCLEANERSREALLYWORKULTRASONICCLEANINGEXPLAINEDTHECLEANSINGEFFECTOFULTRASOUNDISTHEPRODUCTOFAPHENOMENONCALLEDCAVITATIONBILLIONSOFMINUTEGASBUBBLESIMPLODE,CAUSINGSHOCKWAVESTHATUNDERMINEDIRTANDBLASTITOFFAPARTSSURFACEONEOFTHEKEYADVANTAGESOFTHISPROCESSISTHATITALLOWSUSERSTOCLEANPARTSURFA
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