超声清洗机吊运机械手设计及电气部分设计【机+电】【带UG+CATIA三维】【9张图纸】【优秀】

超声清洗机吊运机械手设计43页 24000字数+说明书+任务书+开题报告+UG+CATIA三维图+视频仿真+答辩PPT+9张CAD图纸【详情如下】PLC主机.dwgUG+CATIA三维图.rar三维图.dwg任务书.doc总装图.dwg机械手动作流程.doc机械手装配图.dwg电器元件装配图.dwg电气元件装配图.dwg电气原理图.dwg电气图集.dwg视频仿真.rar计划周记进度检查表-机械91周剑.xls设备动作流程图2号.dwg超声清洗机吊运机械手设计开题报告.doc超声清洗机吊运机械手设计答辩PPT.ppt超声清洗机吊运机械手设计说明书.doc摘要超声波清洗始于20世纪50年代初，随着科技的发展应用日益扩大。现在已普遍用于电器领域、电子管零件、清洗半导体器件、继电器、印刷电路、滤波器和开关等；机械领域中用于清洗轴承、齿轮、燃油过滤器、油泵油嘴偶件、阀门和他机械零件，小到手表零件，大到发动机和导弹部件；再如医疗器械方面和光学用于清洗眼镜及框、各种透镜、医用针管玻璃、器皿等。该系统是综合运用了机电一体化技术，在电控方面主要用到PLC进行控制，PLC具有可靠性高、抗干扰能力强，灵活性好，编程方便等特点，总的系统使原来复杂的动作变成相当简单操作，电气系统采用三菱PLC控制，控制电子元件均采用新材料或进口名牌元件，经久耐用，噪音低，系统的可靠性和可操作性都有所提高。关键词：超声波；清洗机；PLC。目录摘要IIIAbstractIV目录V1 绪论1 1.1 课题的来源及其意义11.1.1 课题的来源11.1.2 课题的意义12 超声波清洗32.1.1 什么是超声波？32.1.2 超声波清洗的原理32.1.3 影响超声波清洗效果的因素及选择32.1.4 超声波清洗的特点62.1.5 超声波清洗技术在我国的发展及现状103 超声波清洗机的结构设计113.1 清洗机总体结构的设计113.2 传动部分的设计123.2.1 方案的选择123.2.1 电机的选择133.2.2 链轮的设计选择143.2.3齿轮齿条的选择和校核153.3 机械手执行件的设计183.3.1 提升架的设计183.3.2 其它零部件的设计193.4 其它部件说明213.4.1技术参数说明213.4.2 设备主要装置264 电气部分设计274.1 电器元件274.1.1 增量式编码器274.1.2 温控器274.1.3 变频器284.1.4 触摸屏294.2 PLC控制系统简介294.3 PLC的安装，调试，及系统的维护314.4 PLC 控制系统的设计334.3.1 控制流程的拟订334.3.2 PLC控制电路元器件的选用及电气原理图的绘制344.3.3 PLC程序的编制345 总结36 致谢37参考文献 3 1 绪论1.1 课题的来源及其意义 1.1.1 课题的来源本课题由生产厂家提出，能达到实际加工要求。超声清洗机吊运装置是用于物料输送的专用设备，设备的传动将由机械系统完成，电气控制由PLC完成。本课题既能达到锻炼学生设计能力，且为机电综合的设计水平，特别是机械及电控的设计制造。又能熟悉如何从图纸到实际工作完成的整个过程，并经实际的动手完成真正能正常工作的设备。 1.1.2 课题的意义工业清洗的范畴包括工业生产劳动过程中涉及到的超声波清洗机清洗：造纸业、印刷业、纺织业、交通运输业、石油加工业、金属加工业、电力工业、机械工业、汽车制造、电子工业、仪器仪表、邮电通讯、医疗仪器、光学产品、军事装备、航空航天、家用电器、原子能工业等都涉及运用到超声清洗机清洗技术。一般工业超声波清洗机清洗包括车辆、飞机、轮船表面的清洗，一般仅仅能去除较大的污垢；超精密超声清洗机清洗包括精密工业生产过程中对电子元件、光学部件机械零件、等的超精密清洗，以清除超微小污垢颗粒为目的；精密工业超声清洗机清洗包括设备表面的清洗和各种材料，各种产品加工生产过程中的清洗等，以去除微小的污垢粒子为目的。根据超声清洗机清洗方法的不同，还可以分为物理超声清洗机清洗和化学超声清洗机清洗。利用声学、电学、热学、力学、光学的原理，凭借外在能量的作用，如机械摩擦、高压冲击、超声波、紫外线、负压、蒸汽等除去物体表面污垢的方法叫物理清洗超声清洗机清洗；凭借化学反应的作用，利用化学药品或其它溶剂除去物体表面污垢的方法叫化学超声清洗机清洗，如用各类有机酸或无机去除物体表面的水垢、锈迹，用氧化剂去除物体表面的色斑，用消毒剂、杀菌剂杀灭微生物并去除霉斑等。物理清洗和化学清洗都各有优缺点，同样还具有很好的互补性的特点。实际生活应用过程，一般都是把两者有机的结合起来，以达到更好的超声波清洗机清洗效果。根据超声波清洗机清洗媒介的不同，又可以分为干式清洗和湿式清洗。一般在气体介质中进行的清洗称为干式超声波清洗机清洗，将在液体介质中进行的清洗称为湿式超声波清洗机清洗。通常的清洗方式大多为湿式清洗，而人们比较容易接触的干式清洗也就是吸尘器。但随着技术的飞速发展，干式清洗发展飞速如干冰清洗紫、外线清洗、激光清洗、离子清洗等，在高端工业技术领域得到快速发展。近几年，新技术也不断得被开发于清洗技术之中，例如生物技术的领域，越来越多的微生物和酶在超声波清洗机清洗技术中被利用，这结合的是生物化学反应；在水和空气净化处理过程中，活性炭的使用也越来越普遍，这利用的是吸附作用；另外电解清洗也同样被利用等。现在，清洗涵盖当前清超声波清洗机洗技术飞速发展的现实状况工业超声波清洗机清洗与各类工业活动联系紧密，有些只是产品生产工艺的一个构件，清洗不创造最终的产品，而是许多工业生产过程中的一个部分工序、辅助活动或工艺。在一些基础工业中，清洗已经被大家简单的看作是小过程或常识，往往被人们忽视，事实上清洗的优劣决定最终产品的质量和性能。尤其是2 超声波清洗 2.1 超声波清洗 2.1.1 什么是超声波？超声波是人耳听不到声波，频率在20KHz以上的声波。超声波具有频率高，方向性强，穿透能力大，特别是在液体中能产生空化现象等特点，被广泛应用于许多行业。超声波生活应用技术很多，主要包括医学超声，检测超声，高频超声和功率超声等，超声波清洗技术是最普遍的一种功率超声应用。超声波清洗技术有时也被叫做称无刷清洗，把工件放入超声清洗机中，无需任何清洗动作，污物“自动”从工件表面脱离，很快就焕然一新，让人叹为观止。超声波的两个主要参数：频率20KHz33KHz 功率密度=发射功率(W)/发射面积(CM2) 2.1.2 超声波清洗的原理超声波清洗的原理：超声波发生器发射高频振荡信号，通过换能器将声能转换成高频机械振荡而传播到介质清洗液中超声波在清洗液中向前辐射，使液体振动而产生上万的微小气泡，在声波的作用下振动，当声压或者声强受到压力到达一定程度时候，气泡就会迅速膨胀，然后又突然闭合，使气泡周围产生1012-1013pa的压力及局调温，所产生的巨大压力能破坏不溶性污物而使他们分化于清洗液中，能够破坏污物，除去或削弱边界污层，增加搅拌、扩散作用，加速可溶性污物的溶解，强化化学清洗剂的清洗作用。 2.1.3 影响超声波清洗效果的因素及选择超声清洗的主要利用超声空化作用超声空化和声学参数、清洗液的物化性质及环境条件有密切的关系，因此，良好的清洗效果取决于恰当的声学参数和清洗液。超声波声强或声压的选择在清洗液中当交变声压幅值超过液体的静压力时才会出现负压，在超声清洗槽中的声强高于空化阀值才能产生超声空化。各种液体具有不同的空化阈值，在超声清洗槽中的声强要高于空化阈值(使液体产生空化的最低声强或声压幅值称为空化阈)才能产生超声空化。就一般液体而言，空化阈值约为每平方厘米13瓦。声强增加时，空化泡的最大半径与起始半径的比值越大，空化强度越大，即声强与空化成正比，清洗效果越明显。但是，不是声功率越大越好，声强过高的话，会产生出很多无用气泡，强化散射衰减的效果，形成声屏障，同时声强增大也会加强非线性衰减，两者都对远离声源地方的清洗效果打折。对于难清洗的污物，例如化纤喷丝板孔中污物，金属表面的氧化物，则需要采用高声强，被清洗面应该贴近声源，不选择槽式清洗器，而选择棒状聚焦式换能器直接插入清洗液贴近清洗件表面进行清洗。

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超声清洗机吊运机械手设计

43页 24000字数+说明书+任务书+开题报告+UG+CATIA三维图+视频仿真+答辩PPT+9张CAD图纸【详情如下】

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摘要

超声波清洗始于20世纪50年代初，随着科技的发展应用日益扩大。现在已普遍用于电器领域、电子管零件、清洗半导体器件、继电器、印刷电路、滤波器和开关等；机械领域中用于清洗轴承、齿轮、燃油过滤器、油泵油嘴偶件、阀门和他机械零件，小到手表零件，大到发动机和导弹部件；再如医疗器械方面和光学用于清洗眼镜及框、各种透镜、医用针管玻璃、器皿等。该系统是综合运用了机电一体化技术，在电控方面主要用到PLC进行控制，PLC具有可靠性高、抗干扰能力强，灵活性好，编程方便等特点，总的系统使原来复杂的动作变成相当简单操作，电气系统采用三菱PLC控制，控制电子元件均采用新材料或进口名牌元件，经久耐用，噪音低，系统的可靠性和可操作性都有所提高。

关键词：超声波；清洗机；PLC。

摘要III

AbstractIV

目录V

1 绪论1

1.1 课题的来源及其意义1

1.1.1 课题的来源1

1.1.2 课题的意义1

2 超声波清洗3

2.1.1 什么是超声波？3

2.1.2 超声波清洗的原理3

2.1.3 影响超声波清洗效果的因素及选择3

2.1.4 超声波清洗的特点6

2.1.5 超声波清洗技术在我国的发展及现状10

3 超声波清洗机的结构设计11

3.1 清洗机总体结构的设计11

3.2 传动部分的设计12

3.2.1 方案的选择12

3.2.1 电机的选择13

3.2.2 链轮的设计选择14

3.2.3齿轮齿条的选择和校核15

3.3 机械手执行件的设计18

3.3.1 提升架的设计18

3.3.2 其它零部件的设计19

3.4 其它部件说明21

3.4.1技术参数说明21

3.4.2 设备主要装置26

4 电气部分设计27

4.1 电器元件27

4.1.1 增量式编码器27

4.1.2 温控器27

4.1.3 变频器28

4.1.4 触摸屏29

4.2 PLC控制系统简介29

4.3 PLC的安装，调试，及系统的维护31

4.4 PLC 控制系统的设计33

4.3.1 控制流程的拟订33

4.3.2 PLC控制电路元器件的选用及电气原理图的绘制34

4.3.3 PLC程序的编制34

5 总结36

致谢37

参考文献 3　　　　 1 绪论

　　　1.1 课题的来源及其意义

　　　 1.1.1 课题的来源

　　　本课题由生产厂家提出，能达到实际加工要求。超声清洗机吊运装置是用于物料输送的专用设备，设备的传动将由机械系统完成，电气控制由PLC完成。本课题既能达到锻炼学生设计能力，且为机电综合的设计水平，特别是机械及电控的设计制造。又能熟悉如何从图纸到实际工作完成的整个过程，并经实际的动手完成真正能正常工作的设备。

　　　 1.1.2 课题的意义

　　　工业清洗的范畴包括工业生产劳动过程中涉及到的超声波清洗机清洗：造纸业、印刷业、纺织业、交通运输业、石油加工业、金属加工业、电力工业、机械工业、汽车制造、电子工业、仪器仪表、邮电通讯、医疗仪器、光学产品、军事装备、航空航天、家用电器、原子能工业等都涉及运用到超声清洗机清洗技术。

　　　一般工业超声波清洗机清洗包括车辆、飞机、轮船表面的清洗，一般仅仅能去除较大的污垢；超精密超声清洗机清洗包括精密工业生产过程中对电子元件、光学部件机械零件、等的超精密清洗，以清除超微小污垢颗粒为目的；精密工业超声清洗机清洗包括设备表面的清洗和各种材料，各种产品加工生产过程中的清洗等，以去除微小的污垢粒子为目的。根据超声清洗机清洗方法的不同，还可以分为物理超声清洗机清洗和化学超声清洗机清洗。利用声学、电学、热学、力学、光学的原理，凭借外在能量的作用，如机械摩擦、高压冲击、超声波、紫外线、负压、蒸汽等除去物体表面污垢的方法叫物理清洗超声清洗机清洗；凭借化学反应的作用，利用化学药品或其它溶剂除去物体表面污垢的方法叫化学超声清洗机清洗，如用各类有机酸或无机去除物体表面的水垢、锈迹，用氧化剂去除物体表面的色斑，用消毒剂、杀菌剂杀灭微生物并去除霉斑等。物理清洗和化学清洗都各有优缺点，同样还具有很好的互补性的特点。实际生活应用过程，一般都是把两者有机的结合起来，以达到更好的超声波清洗机清洗效果。

根据超声波清洗机清洗媒介的不同，又可以分为干式清洗和湿式清洗。一般在气体介质中进行的清洗称为干式超声波清洗机清洗，将在液体介质中进行的清洗称为湿式超声波清洗机清洗。通常的清洗方式大多为湿式清洗，而人们比较容易接触的干式清洗也就是吸尘器。但随着技术的飞速发展，干式清洗发展飞速．如干冰清洗紫、外线清洗、激光清洗、离子清洗等，在高端工业技术领域得到快速发展。近几年，新技术也不断得被开发于清洗技术之中，例如生物技术的领域，越来越多的微生物和酶在超声波清洗机清洗技术中被利用，这结合的是生物化学反应；在水和空气净化处理过程中，活性炭的使用也越来越普遍，这利用的是吸附作用；另外电解清洗也同样被利用等。现在，清洗涵盖当前清超声波清洗机洗技术飞速发展的现实状况．工业超声波清洗机清洗与各类工业活动联系紧密，有些只是产品生产工艺的一个构件，清洗不创造最终的产品，而是许多工业生产过程中的一个部分工序、辅助活动或工艺。在一些基础工业中，清洗已经被大家简单的看作是小过程或常识，往往被人们忽视，事实上清洗的优劣决定最终产品的质量和性能。尤其是　　　2 超声波清洗

　　　 2.1 超声波清洗

　　　 2.1.1 什么是超声波？

　　　超声波是人耳听不到声波，频率在20KHz以上的声波。超声波具有频率高，方向性强，穿透能力大，特别是在液体中能产生空化现象等特点，被广泛应用于许多行业。超声波生活应用技术很多，主要包括医学超声，检测超声，高频超声和功率超声等，超声波清洗技术是最普遍的一种功率超声应用。超声波清洗技术有时也被叫做称无刷清洗，把工件放入超声清洗机中，无需任何清洗动作，污物“自动”从工件表面脱离，很快就焕然一新，让人叹为观止。

　　　超声波的两个主要参数：

　　　频率20KHz～33KHz

　　　功率密度=发射功率(W)/发射面积(CM2)

2.1.2 超声波清洗的原理

　　　超声波清洗的原理：超声波发生器发射高频振荡信号，通过换能器将声能转换成高频机械振荡而传播到介质——清洗液中超声波在清洗液中向前辐射，使液体振动而产生上万的微小气泡，在声波的作用下振动，当声压或者声强受到压力到达一定程度时候，气泡就会迅速膨胀，然后又突然闭合，使气泡周围产生1012-1013pa的压力及局调温，所产生的巨大压力能破坏不溶性污物而使他们分化于清洗液中，能够破坏污物，除去或削弱边界污层，增加搅拌、扩散作用，加速可溶性污物的溶解，强化化学清洗剂的清洗作用。

　　　 2.1.3 影响超声波清洗效果的因素及选择

　　　超声清洗的主要利用超声空化作用．超声空化和声学参数、清洗液的物化性质及环境条件有密切的关系，因此，良好的清洗效果取决于恰当的声学参数和清洗液。

　　　超声波声强或声压的选择

　　　在清洗液中当交变声压幅值超过液体的静压力时才会出现负压，在超声清洗槽中的声强高于空化阀值才能产生超声空化。各种液体具有不同的空化阈值，在超声清洗槽中的声强要高于空化阈值(使液体产生空化的最低声强或声压幅值称为空化阈)才能产生超声空化。就一般液体而言，空化阈值约为每平方厘米1／3瓦。声强增加时，空化泡的最大半径与起始半径的比值越大，空化强度越大，即声强与空化成正比，清洗效果越明显。但是，不是声功率越大越好，声强过高的话，会产生出很多无用气泡，强化散射衰减的效果，形成声屏障，同时声强增大也会加强非线性衰减，两者都对远离声源地方的清洗效果打折。对于难清洗的污物，例如化纤喷丝板孔中污物，金属表面的氧化物，则需要采用高声强，被清洗面应该贴近声源，不选择槽式清洗器，而选择棒状聚焦式换能器直接插入清洗液贴近清洗件表面进行清洗。

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内容简介：: 无锡太湖学院信机系机械工程及自动化专业毕业设计论文任务书一、题目及专题：1、题目超声清洗机吊运机械手设计 2、专题二、课题来源及选题依据本课题由生产厂家提出，能达到实际加工要求。超声清洗机吊运装置是用于物料输送的专用设备，设备的传动将由机械系统完成，电气控制由PLC完成。本课题既能达到锻炼学生设计能力，且为机电综合的设计水平，特别是机械及电控的设计制造。又能熟悉如何从图纸到实际工作完成的整个过程，并经实际的动手完成真正能正常工作的设备。 3、本设计（论文或其他）应达到的要求： 1达到技术指标所规定要求，满足实际工作需要。2PLC全自动控制，要有较高的工作可靠性；安全性。3主机部件需作有限元应力分析，以及相应的运动学分析。4工作时定位准确，启停无冲击。5工作时噪音小，发热较小，工作可靠。实习地点：无锡。主要技术指标：满足用户提出的书面技术要求。工作量要求： 1.总装图：机械手装配图0#；整机装配图0#。2.主要部装图：设备动作流程图2#，电气原理图0#，重要零件图：电气布置图1#；。3.重要零件的应力应变分析; 整机三维装配图，机械手三维装配图，动作流程模拟动画仿真，PLC程序的编制4完整的设计及使用说明书（电气选型；PLC程序）。5必要的技术资料翻译（8000字符）。四、接受任务学生机械91 班姓名周剑五、开始及完成日期：自2012年11月12日至2013年5月25日六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师签名签名签名教研室主任学科组组长研究所所长签名系主任签名2012年11月12 机械手动作流程：前手（原始位置在进料区上方）A进料10S-前手降5S-前手退2S（钩住）-前手升5S-前手进10S-前手降5S（1槽酸洗开始）-180S到-前手升5S-前手进10S-前手降5S（2槽水洗开始）- 20S到-前手升5S-前手进10S-前手降5S（3槽酸洗开始）- 30S到-前手升5S-前手进10S-前手降5S（4槽酸洗开始）- 30S到-前手升5S-前手进10S-前手降5S（5槽水洗开始）-前手进（松开）3S-前手升5S-前手退30S（在进料区上方）-周而复始。后手（原始位置在6槽上方）。B后手退10S-后手降5S-后手退（钩住）3S-后手升5S-后手进10S-后手降（6槽碱洗开始）5S-60S到-后手升5S-后手进10S-后手降5S（7槽水洗开始）-30S到-后手升5S-后手进10S-后手降（8槽防锈开始）5S-180S到-后手升5S-后手进10S-后手降5S（9槽防锈开始）-30S到-后手升5S-后手进10S-后手降5S（出料区）-后手升5S-后手退30S（在6槽上方）-周而复始。C出料5S-风切泵开；接通气路，气缸带动风刀往复运动-延时30S-风切泵停；断开气路，风刀停止-出料电机转5S；闪光提醒工件清洗完毕。1 存档编码：江江南南大大学学太太湖湖学学院院 2013 届届毕毕业业作作业业周周次次进进度度计计划划、检检查查落落实实表表系别：信机系班级：机械91 学生姓名:周剑课题（设计）名称：超声清洗机吊运机械手设计开始日期：2012年11月14日周次起止日期工作计划、进度每周主要完成内容存在问题、改进方法指导教师意见并签字备注1-32012年11月14日-2012年12月2日教师下达毕业设计任务，学生初步阅读资料，完成毕业设计开题报告。按照任务书要求查阅论文相关参考资料，填写毕业设计开题报告书问题：不清楚机械手设计的步骤。改进方法：多渠道多方面了解自己所选课题，在实习过程中学习，了解，上网搜索有关资料。4-102012年12月3日-2013年1月6日指导专业实训确定论文题目问题：发现问题很多，应力分析和运动学分析考虑不周到。改进方法：可通过学习，请教导师来求证真像。 11-122013年1月7日-1月20日指导毕业实习学习并翻译一篇与毕业设计相关的英文材料问题：一些专用术语单词缩写比较难以理解。改进方法：通过翻译工具和网页搜索来理解专用术语和单词。132013年1月21日-1月28日指导毕业实习学习并翻译一篇与毕业设计相关的英文材料问题：一些专用术语单词缩写比较难以理解。改进方法：通过翻译工具和网页搜索来理解专用术语和单词。142013年1月29日-3月3日撰写开题报告所写课题的来源，科学依据，课题在国内外的研究概况，自己论文研究的内容，采取的研究方法和技术路线改进：研究内容根据所写论文要全面概括，研究方法可以多样化。152013年3月4日-3月10日修改开题报告按照要求修改毕业设计开题报告格式严格按照学校的规范进行修改,完善。避免出现语句上的和细节方面的错误。162013年3月18日-3月24日论文设计零部件的设计，主要包括传动装置的设计和机架的设计。问题：对有限元应力不是很了解。方法：对有关知识，注意点进行学习和记录，举一反三，运用到本设计上去。172013年3月25日-3月31日论文设计电气设计，主要包括气动原理图，PLC控制的图及流程图.问题：总体流程有所了解，但对专业术语有所欠缺。方法：通过网页搜索来理解专业，运用术语。182013年4月1日-4月7日论文设计程序的调试，在三菱编程的环境下进行模拟运行.问题：编程出错，调试失败。方法：多次编程，细心分析错误原因，修正，并调试。周次起止日期工作计划、进度每周主要完成内容存在问题、改进方法指导教师意见并签字备注192013年4月8日-4月14日指导论文初稿写作撰写毕业论文绪论，摘要和第一章对论文中的相关原因分析进行修改。202013年4月15日-4月21日指导论文初稿写作撰写毕业论文第二、三、四章对论文中的相关原因分析进行修改。212013年4月22日-4月28日指导论文初稿写作完成总结，参考文献，完善毕业论文对论文中的相关原因分析进行修改。222013年4月29日-5月5日指导论文二稿写作、修改根据指导老师的意见对论文进行修改，注重章节的连贯性，和前后的一致性。围绕课题充实自己的内容。对论文中的相关原因分析进行修改。232013年5月6日-5月12日指导论文修改、定稿将整篇文章的脉络、细节加以完善，用词准确，不出现病句等。改进：将文章再复查一边，避免出现语句上的和细节方面的错误。242013年5月13日-5月19日论文打印装订根据论文打印要求格式，将论文打印装订成册，将论文相关资料也打印装订起来。论文格式严格按照学校的规范进行修改,完善。252013年5月20日-5月25日论文上交完成论文,做最后的修订、完善工作。按学校给定规范进行装订。无锡太湖学院毕业设计（论文）开题报告题目：超声清洗机吊运机械手设计信机系机械工程及其自动化专业学号： 0923048 学生姓名：周剑指导教师：林承德（职称：教授）（职称：） 2012年11 月课题来源本课题由生产厂家提出，能达到实际加工要求。超声清洗机吊运装置是用于物料输送的专用设备，设备的传动将由机械系统完成，电气控制由PLC完成。本课题既能达到锻炼学生设计能力，且为机电综合的设计水平，特别是机械及电控的设计制造。又能熟悉如何从图纸到实际工作完成的整个过程，并经实际的动手完成真正能正常工作的设备。科学依据（包括课题的科学意义；国内外研究概况、水平和发展趋势；应用前景等）一般工业超声波清洗机清洗包括车辆、轮船、飞机表面的清洗，一般只能去掉比较粗大的污垢；精密工业超声波清洗机清洗包括各种产品加工生产过程中的清洗，各种材料及设备表面的清洗等，以能够去除微小的污垢粒子为特点；超精密超声波清洗机清洗包括精密工业生产过程中对机械零件、电子元件，光学部件等的超精密清洗，以清除极微小污垢颗粒为目的。根据超声波清洗机清洗方法的不同，也可以分为物理超声波清洗机清洗和化学超声波清洗机清洗。利用力学、声学、光学、电学、热学的原理，依靠外来能量的作用，如机械摩擦、超声波、负压、高压冲击、紫外线、蒸汽等去除物体表面污垢的方法叫物理清洗；依靠化学反应的作用，利用化学药品或其它溶剂清除物体表面污垢的方法叫化学清洗，如用各种无机或有机酸去除物体表面的锈迹、水垢，用氧化剂去除物体表面的色斑，用杀菌剂、消毒剂杀灭微生物并去除霉斑等。物理清洗和化学清洗都存在着各自的优缺点，又具有很好的互补性。在实际应用过程中，通常都是把两者结合起来使用，以获得更好的超声波清洗机清洗效果。研究内容1达到技术指标所规定要求，满足实际工作需要。2PLC全自动控制，要有较高的工作可靠性；安全性。3主机部件需作有限元应力分析，以及相应的运动学分析。4工作时定位准确，启停无冲击。5工作时噪音小，发热较小，工作可靠。实习地点：无锡。主要技术指标：满足用户提出的书面技术要求。工作量要求： 1 总装图：机械手装配图0#；整机装配图0#。2 主要部装图：设备动作流程图2#，电气原理图0#，3 重要零件图：电气布置图1#；。4 重要零件的应力应变分析; 整机三维装配图，机械手三维装配图，动作流程模拟动画仿真，PLC程序的编制5 完整的设计及使用说明书（电气选型；PLC程序）。拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析本设计中主要分三个阶段:1 零部件的设计，主要包括传动装置的设计和机架的设计。2 电气设计，主要包括气动原理图，PLC控制的图及流程图。3 程序的调试，在三菱编程的环境下进行模拟运行。因为本设计已经生产为实物了，而且它也已经被广泛的使用了，所以它的可行性是毋庸置疑的。研究计划及预期成果研究计划：2012年11月14日-2012年12月2日：按照任务书要求查阅论文相关参考资料，填写毕业设计开题报告书。2013年1月7日-2013年1月20日：学习并翻译一篇与毕业设计相关的英文材料。2013年1月29日-2013年3月3日：填写毕业实习报告。2013年3月4日-2013年3月10日：按照要求修改毕业设计开题报告。2013年3月18日-2013年3月24日：零部件的设计，主要包括传动装置的设计和机架的设计。2013年3月25日-2013年3月31日：电气设计，主要包括气动原理图，PLC控制的图及流程图。2013年4月1日-2013年4月7日：程序的调试，在三菱编程的环境下进行模拟运行。2013年4月8日-2013年5月25日：毕业论文撰写和修改工作。预期成果：既能达到锻炼学生设计能力，且为机电综合的设计水平，特别是机械及电控的设计制造。又能熟悉如何从图纸到实际工作完成的整个过程，并经实际的动手完成真正能正常工作的设备。特色或创新之处该系统是综合运用了机电一体化技术，在电控方面主要用到PLC进行控制，PLC具有可靠性高、抗干扰能力强，灵活性好，编程方便等特点，总的系统使原来复杂的动作变成相当简单操作，电气系统采用三菱PLC控制，控制电子元件均采用新材料或进口名牌元件，经久耐用，噪音低，系统的可靠性和可操作性都有所提高。该设计的最大的特点是密切联系实际，可以极大的锻炼我们的动手能力和解决问题的能力。已具备的条件和尚需解决的问题已具备的条件：零部件的设计，电气方面的原理图以及电气接线图都已经达到预期的设计要求。尚需解决的问题：1、本设计的工作流程有九步，所以要九个槽体，设备本身就比较的庞大。零件放在槽体里面都要花一次的时间清洗，所以一个流程所花的时间比较的长。指导教师意见指导教师签名：年月日教研室（学科组、研究所）意见教研室主任签名：年月日系意见主管领导签名：年月日超声清洗机吊运机械手设计编号无锡太湖学院毕业设计（论文）题目：超声清洗机吊运机械手设计信机系机械工程及自动化专业学号：学生姓名：指导教师：（职称：教授）（职称：）2013年5月25日无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）超声清洗机吊运机械手设计是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。班级：机械91 学号：作者姓名： 2013 年 5 月 25 日摘要超声波清洗始于20世纪50年代初，随着科技的发展应用日益扩大。现在已普遍用于电器领域、电子管零件、清洗半导体器件、继电器、印刷电路、滤波器和开关等；机械领域中用于清洗轴承、齿轮、燃油过滤器、油泵油嘴偶件、阀门和他机械零件，小到手表零件，大到发动机和导弹部件；再如医疗器械方面和光学用于清洗眼镜及框、各种透镜、医用针管玻璃、器皿等。该系统是综合运用了机电一体化技术，在电控方面主要用到PLC进行控制，PLC具有可靠性高、抗干扰能力强，灵活性好，编程方便等特点，总的系统使原来复杂的动作变成相当简单操作，电气系统采用三菱PLC控制，控制电子元件均采用新材料或进口名牌元件，经久耐用，噪音低，系统的可靠性和可操作性都有所提高。关键词：超声波；清洗机；PLC。 AbstractUltrasonic cleaning began in the early 1950s, with the development of technology application widening. Currently has been widely used in electronic industry, semiconductor device, cleaning tube parts and printing circuit, relays, switches and filter; etc. Mechanical industry for the cleaning gears, bearings, diesel oil, fuel filter, valves and other mechanical parts, such as engine and missile components, such as watch of small parts, Again, such as optical and medical equipment used for washing various aspects lens, glasses and frame, glassware, medical and surgical instruments, etc.;The system is the integrated use of mechatronics technology, mainly used in the electronic control PLC control, PLC has high reliability, strong anti-interference ability, good flexibility, easy programming, the overall system of the original complex action into a fairly simple operation, the electrical system with Mitsubishi PLC control, control electronics are made of new materials or imported brand-name components, durable, low noise, reliability and operability of the system are improved.Key words: ultrasonic, Cleaner,PLC.目录摘要IIIAbstractIV目录V1 绪论1 1.1 课题的来源及其意义11.1.1 课题的来源11.1.2 课题的意义12 超声波清洗32.1.1 什么是超声波？32.1.2 超声波清洗的原理32.1.3 影响超声波清洗效果的因素及选择32.1.4 超声波清洗的特点62.1.5 超声波清洗技术在我国的发展及现状103 超声波清洗机的结构设计113.1 清洗机总体结构的设计113.2 传动部分的设计123.2.1 方案的选择123.2.1 电机的选择133.2.2 链轮的设计选择143.2.3齿轮齿条的选择和校核153.3 机械手执行件的设计183.3.1 提升架的设计183.3.2 其它零部件的设计193.4 其它部件说明213.4.1技术参数说明213.4.2 设备主要装置264 电气部分设计274.1 电器元件274.1.1 增量式编码器274.1.2 温控器274.1.3 变频器284.1.4 触摸屏294.2 PLC控制系统简介294.3 PLC的安装，调试，及系统的维护314.4 PLC 控制系统的设计334.3.1 控制流程的拟订334.3.2 PLC控制电路元器件的选用及电气原理图的绘制344.3.3 PLC程序的编制345 总结36 致谢37参考文献 38I 1 绪论1.1 课题的来源及其意义 1.1.1 课题的来源本课题由生产厂家提出，能达到实际加工要求。超声清洗机吊运装置是用于物料输送的专用设备，设备的传动将由机械系统完成，电气控制由PLC完成。本课题既能达到锻炼学生设计能力，且为机电综合的设计水平，特别是机械及电控的设计制造。又能熟悉如何从图纸到实际工作完成的整个过程，并经实际的动手完成真正能正常工作的设备。 1.1.2 课题的意义工业清洗的范畴包括工业生产劳动过程中涉及到的超声波清洗机清洗：造纸业、印刷业、纺织业、交通运输业、石油加工业、金属加工业、电力工业、机械工业、汽车制造、电子工业、仪器仪表、邮电通讯、医疗仪器、光学产品、军事装备、航空航天、家用电器、原子能工业等都涉及运用到超声清洗机清洗技术。一般工业超声波清洗机清洗包括车辆、飞机、轮船表面的清洗，一般仅仅能去除较大的污垢；超精密超声清洗机清洗包括精密工业生产过程中对电子元件、光学部件机械零件、等的超精密清洗，以清除超微小污垢颗粒为目的；精密工业超声清洗机清洗包括设备表面的清洗和各种材料，各种产品加工生产过程中的清洗等，以去除微小的污垢粒子为目的。根据超声清洗机清洗方法的不同，还可以分为物理超声清洗机清洗和化学超声清洗机清洗。利用声学、电学、热学、力学、光学的原理，凭借外在能量的作用，如机械摩擦、高压冲击、超声波、紫外线、负压、蒸汽等除去物体表面污垢的方法叫物理清洗超声清洗机清洗；凭借化学反应的作用，利用化学药品或其它溶剂除去物体表面污垢的方法叫化学超声清洗机清洗，如用各类有机酸或无机去除物体表面的水垢、锈迹，用氧化剂去除物体表面的色斑，用消毒剂、杀菌剂杀灭微生物并去除霉斑等。物理清洗和化学清洗都各有优缺点，同样还具有很好的互补性的特点。实际生活应用过程，一般都是把两者有机的结合起来，以达到更好的超声波清洗机清洗效果。根据超声波清洗机清洗媒介的不同，又可以分为干式清洗和湿式清洗。一般在气体介质中进行的清洗称为干式超声波清洗机清洗，将在液体介质中进行的清洗称为湿式超声波清洗机清洗。通常的清洗方式大多为湿式清洗，而人们比较容易接触的干式清洗也就是吸尘器。但随着技术的飞速发展，干式清洗发展飞速如干冰清洗紫、外线清洗、激光清洗、离子清洗等，在高端工业技术领域得到快速发展。近几年，新技术也不断得被开发于清洗技术之中，例如生物技术的领域，越来越多的微生物和酶在超声波清洗机清洗技术中被利用，这结合的是生物化学反应；在水和空气净化处理过程中，活性炭的使用也越来越普遍，这利用的是吸附作用；另外电解清洗也同样被利用等。现在，清洗涵盖当前清超声波清洗机洗技术飞速发展的现实状况工业超声波清洗机清洗与各类工业活动联系紧密，有些只是产品生产工艺的一个构件，清洗不创造最终的产品，而是许多工业生产过程中的一个部分工序、辅助活动或工艺。在一些基础工业中，清洗已经被大家简单的看作是小过程或常识，往往被人们忽视，事实上清洗的优劣决定最终产品的质量和性能。尤其是在当代的高科技发展中，超声清洗机清洗技术的作用特别明显。新型的超声波清洗机清洗技术和设备渐渐得到开发和应用，如等离子清洗、真空清洗、紫外臭氢清洗，激光清洗等初现优势，展示了良好的用途和未来前景。2 超声波清洗 2.1 超声波清洗 2.1.1 什么是超声波？超声波是人耳听不到声波，频率在20KHz以上的声波。超声波具有频率高，方向性强，穿透能力大，特别是在液体中能产生空化现象等特点，被广泛应用于许多行业。超声波生活应用技术很多，主要包括医学超声，检测超声，高频超声和功率超声等，超声波清洗技术是最普遍的一种功率超声应用。超声波清洗技术有时也被叫做称无刷清洗，把工件放入超声清洗机中，无需任何清洗动作，污物“自动”从工件表面脱离，很快就焕然一新，让人叹为观止。超声波的两个主要参数：频率20KHz33KHz 功率密度=发射功率(W)/发射面积(CM2) 2.1.2 超声波清洗的原理超声波清洗的原理：超声波发生器发射高频振荡信号，通过换能器将声能转换成高频机械振荡而传播到介质清洗液中超声波在清洗液中向前辐射，使液体振动而产生上万的微小气泡，在声波的作用下振动，当声压或者声强受到压力到达一定程度时候，气泡就会迅速膨胀，然后又突然闭合，使气泡周围产生1012-1013pa的压力及局调温，所产生的巨大压力能破坏不溶性污物而使他们分化于清洗液中，能够破坏污物，除去或削弱边界污层，增加搅拌、扩散作用，加速可溶性污物的溶解，强化化学清洗剂的清洗作用。 2.1.3 影响超声波清洗效果的因素及选择超声清洗的主要利用超声空化作用超声空化和声学参数、清洗液的物化性质及环境条件有密切的关系，因此，良好的清洗效果取决于恰当的声学参数和清洗液。（1）超声波声强或声压的选择在清洗液中当交变声压幅值超过液体的静压力时才会出现负压，在超声清洗槽中的声强高于空化阀值才能产生超声空化。各种液体具有不同的空化阈值，在超声清洗槽中的声强要高于空化阈值(使液体产生空化的最低声强或声压幅值称为空化阈)才能产生超声空化。就一般液体而言，空化阈值约为每平方厘米13瓦。声强增加时，空化泡的最大半径与起始半径的比值越大，空化强度越大，即声强与空化成正比，清洗效果越明显。但是，不是声功率越大越好，声强过高的话，会产生出很多无用气泡，强化散射衰减的效果，形成声屏障，同时声强增大也会加强非线性衰减，两者都对远离声源地方的清洗效果打折。对于难清洗的污物，例如化纤喷丝板孔中污物，金属表面的氧化物，则需要采用高声强，被清洗面应该贴近声源，不选择槽式清洗器，而选择棒状聚焦式换能器直接插入清洗液贴近清洗件表面进行清洗。（2）超声波清洗的频率的选择频率的选择取决于超声空化阈值。频率越高，空化阈值越高，也就是说，频率越高，液体中产生空化所需要的声强或声功率也越大；频率低，空化易发生，另外处低频情况下，液体受到的稀疏作用和压缩拥有较长的时间差。使气泡在崩溃前能膨胀到较大尺寸，增加空化强度，强化清洗效果。目前根据超声波清洗机的工作频率分，大致分为三个频段；低频超声波清洗（20-50KHz)，高频超声波清洗(50200KHz)，兆赫超声波清洗(700KHz一1MHz以上)。低频超声波清洗普遍用于大部件污物和清洗件表面结合强度高或者表面的部件。频率低，空化强度高，易腐蚀清洗件表面，不适喝清洗表面光洁度高的零部件，特别是空化噪声大。40KHz的频率，在相同声强下，产生的空化泡数量多于频率为20KHz，穿透力较强，宜清洗表面有盲孔或形状复杂的工件，空化噪声小，但空化强度低，适用于清洗污物与被清洗件表面结合力较弱的部件。高频超声清洗适用于微电子元件、计算机的精细清洗，如磁盘、驱动器、读写头、液晶玻璃及平面显示器、微组件和抛光金属件等的清洗。这些清洗部件在清洗过程中不仅不能受到空化腐蚀，而且要能洗掉微米级的污物。兆赫超声清洗适用于集成电路芯片、薄膜和硅片等的清洗，能去除微米、亚微米级的污物而对清洗件没有任何损伤，不能产生空化作用，其清洗机理主要是粒子速度，声压梯度和声流的作用，优势在清洗方向性强，被清洗件通常置于与声束平行的方向。本台清洗机所用的频率即为25KH。（3）清洗液的物化性质对清洗效果的影响从两个方面考虑清洗剂的选择：一方面，根据污物的性质来选择化学效果好的清洗剂；另一方面，要选择蒸气压、表面张力和粘度较好的清洗剂，理由这些特性与超声空化有密切关联。液体的表面张力大则不易发生空化，然而当声强超过空化阈值时，空化泡崩溃释放的能量大，利于清洗。高蒸气压的液体会减小空化强度，而液体的粘滞度大也不易产生空化，因此粘度大和蒸气压高的清洗剂都不利于超声清洗。另外，清洗液的静压力和温度都对清洗效果有影响，清洗液温度升高，空化核增加，利于空化的产生，但是温度过高，气泡中的蒸气压增大，空化强度会减小，所以温度的选择要同时考虑对空化强度的影响，也要考虑清洗液的化学清洗时每一种液体的适宜空化活跃的温度，水较适宜的温度是60C到80C，此时空化最活跃。清洗液静压力大时，不易产生空化现象，所以在密闭加压容器中进行超声清洗或处理时效果较差。（4）超声波清洗的功率选择超声波的功率密度是指单位面积的声功率，它直接影响清洗效率。通常在保证发生空化作用的情况下，功率密度越大，空化作用越强，清洗效果越好。水溶液在声波强度为03wcm2时就能产生空化。但功率密度也不能过高，否则，会因空化作用太强致使制件表面发生空化腐蚀，甚至引起饱和使清洗无效。一般对油垢严重、几何形状复杂的制件或清洗液浓度较大的情况下，应选较大的功率密度，反之小些。（5）清洗液的温度的选择温度选择要从两方面考虑，方面清洗液的温度与空化作用有关，温度升高有利于空化，因为化学溶剂的活动能力是随温度增加而增加，且某些污物在一定的温度以上才溶解得比较快。另一方面蒸汽压随清洗液温度增加也相应增加，超过一定的温度反而使空化作用降低。因此，必须将温度控制在最佳点附近。对于不同的溶剂最佳的清洗温度也不同。对于水来讲，当水温达到水沸点时，产生气泡，会对声波有阻抗，使清洗效果下降，清洗液的最佳点在60左右。本次设计的清洗机规定清洗液的温度即为60。（6）影响超声波清洗效果的其它因素清洗液的流动速度的影响。最理想的情况是理想清洗过程中液体静止不流动，此时泡的生长和闭合运动能最充分完成。当清洗液的流速过快，部分空化核会被流动的液体拖走，这些空化核就在没有达到生长闭合运动过程时就离开声场，会使空化强度降低。在现实清洗过程中，有时为避免污物不断粘附在清洗件上，清洗液需要不断流动换新，同时应考虑清洗液的流动速度不能过快，以防弱化清洗效果。在清洗槽中的布列和被清洗件的声学特性对清洗效果也有影响。吸声大的清洗件，如布料，橡胶等清洗效果差；对声反射强的清洗件，如玻璃，金属件的清洗效果好。清洗件面积小的一面应朝声源排放，排列要有间距。清洗件不能直接放在清洗槽底部，特别对于较重的清洗件以避免影槽底板的振动，也避免清洗件损耗底板而加快空化腐蚀。清洗件最好是用金属架吊起悬挂，但要注意要用金属丝做成，并尽可能用细的做缝隙最大化的筐，以避免部分声的吸收和屏蔽。驻波的影响对清洗效果的影响。清洗槽空间有限，超声波由声源向液面传播时，在液体和气体的交界面反射回来而形成驻波，驻波的特点是在液体空间的波节处声压最小，而在波腹声压最大，这样会影响清洗的均匀性。方法一，清洗槽做成不规则的形状以防止驻波的形成。方法二，在超声电源方面采取扫频的工作方式。可保证使声压最小处不断地移动，以达到较均匀的清洗目的。清洗液中气体含量的影响。如果在清洗液中存在多余气体(非空化核)会造成声传播损失，另外在空化泡运动过程中扩散到泡中的气体，在空化泡崩溃时会降低冲击波强度而减弱清洗作用。因此一些超声清洗设备具有除气功能，在启动时先进行低于空化阈值的功率水平作振动，通过间歇方式振动或脉冲进行除气，然后在正常清洗的功率水平进行超声清洗；有些超声清洗设备带有抽气装置(真空脱气)，作用减少清洗液中的残存气体。超声波清洗形式的影响。超声波清洗形式是针对清洗对象来确定的。槽内清洗式它是将被清洗对象浸入盛有清洗液的超声波清洗槽内，由超声波换能器产生的超声振动传至清洗液内进行清洗。适于中小型制件。局部清洗式它有两种方式，一种是将制件局部依次浸入清洗液中进行清洗，直至全部洗遍。另一种是根据大型制件的形状和局部清洗的部位要求，将超声波换能器设计成特殊形状的专用超声波清洗机进行清洗，适于外形尺寸及重量方而对清洗槽来说均较大的制件。分槽清洗式就是采用几种不同的清洗液分槽依次清洗，亦可与其它清洗方法配合清洗。如，先用加热浸洗，再用超声波清洗。此方法适于清洁度要求高的制件。超声波清洗的时间超声波清洗的效果和质量与清洗时间有关，时间太短达不到清洗的质量要求，时间太长不但效率低，同时还会发生空化腐蚀影响制件的表面质量。形状复杂、污物严重的制件，清洗时间宜长些，反之短一些，具体清洗时间的确定须经过实验而定。2.1.4 超声波清洗的特点（1）超声波清洗机理超声波清洗可达到比较理想的清洗效果，这点可从它的清洗机理来解释。超声波的发源是从声频方面开始的。超声波清洗机实质上是一个超声振动的能源，它是由超声波发生器和超声波清洗器两大部份组成。超声波发生器是一个产生超声频电讯号的功率源，它供给清洗器中的换能器工作时所必需的超声频电功率，换能器将这个超声频电功率转换成超声波能量，即将高频电能转换成机械能，产生超声振动。清洗液在超声振动作用下出现稀疏、密集状态，在密集状态时液体受正压力作用，在稀疏状态时液体受拉力作用，即负压力作用。清洗液在超声振动的作用下产生许多微气泡，溶于液体中和附着在固体表面上。在稀疏状态时气泡增长，并吸收液体中更多的气泡，而当密集状态时气泡缩小。在此过程中液体质点运动速度是与逐渐缩小的气泡半径成反比。当液体质点运动在气泡闭合时突然停止，集中在微小容积内的动能就要迅速释放出来，就会从闭合的气泡中心向外传播一个球形冲击波，在这点上的压力就有数千个大气压，即发生空化作用。空化作用的次数与超声波频率相同，如超声波频率为80KHz，则空化作用将以每秒钟2万次的冲击力轰击物体表面。在这个压力作用下，驱动清洗液流入制件，足以使固体表面的污物被剥离，尤如把强有力的刷子将制件上各处脏物冲刷出来，特别是手不可及的盲孔、沟槽处污物也被冲洗干净，这就是空化的侵蚀作用。同时，空化作用使液液相界面互相加速，互相分散和在气泡附近产生高速的微冲流，使沾附在制件表面上的污物更易脱离掉，这分别是空化的乳化作用和搅拌作用。（2）超声换能器在早期，超声换能器的材料主要采用石英。在60年代，为了满足功率大，机械强度高的要求，同时也为了适于做成几十千赫频率范围的换能器，大量采用了金属磁致伸缩材料，而到了如今，则利用PZT压电陶瓷片的夹心式超声换能器。由于其效率较高，价格较低，来源丰富，已大量发展应用，基本上取代了其他换能器而占主导地位。在电功率发生器方面，早期大都采用电子管型的电功率放大器，但是到了目前，已经发展采用一般晶体管型的，场效应管型的，可控硅型的等各种新型电路，从而使这类电发生器的效率更高，重量更轻，使用更方便。但目前的情况是，尽管一台电功率发生器可以做到几千瓦的量级，但是单个超声换能器的容量一般仍只限于几十瓦到上百瓦的范围，对大功率超声清洗设备来说，只能由多个换能器联合工作，有时很不方便，所以更大功率的超声换能器的研究，发展，仍然是目前引起很多人重视的一个问题，对于超声换能器和电功率发生器的这种发展情况来说，在其他一些超声处理应用项目中，例如，超声焊接，超声加工等等，似乎也经历着颇为雷同的过程。（3）超声换能器结构的选择超声清洗的换能器有两种类型：磁致伸缩换能器和压电换能器。磁致伸缩换能器这种换能器的电声效率比较低。而且金属镍材料价格昂贵，制造工艺复杂，所以目前很少采用。还有一种用铁氧体材料做成的磁致伸缩换能器，虽然其电声效率比较高，但机械强度低，所能承受的电功率容量小，因而目前我国也很少应用。目前我国主要采用压电换能器采（单螺钉夹紧的夹心式压电换能器），因为这种换能器的电声转换效率高。原材料价格便宜，而且便于制造不同的结构，以适应不同的清洗要求。压电换能器有很多种种，如，一种是锥体喇叭；另一种直棒形状。如图2-1a和2-1b所示。喇叭状换能器的声辐射效率较高，同样的输入电功率，在清洗槽中获得大的声功率，而且在换能器上的电功率消耗会较少，因此换能器的发热也低。当输入换能器的电功率相同时，辐射面的声强较低，与连接的不锈钢板表面空化腐蚀小，清洗槽或浸入式换能器的使用时间延长。所以普遍采用喇叭状换能器较好，为了提高展宽频带、声辐射效率，选择半穿孔结构的宽频带超声清洗换能器，如图2-1c所示。这种换能器在较高频段（40KHz以上），优势明显。因为它可以削弱横向振动所带来的不良影响，也便于扫频清洗。图2-1a 锥体喇叭形图2-1b 直棒形状图2-1c半穿孔结构的宽频带超声清洗换能器（4）换能器在清洗槽中的粘结及分布问题假如清洗槽较深，槽底可粘换能器，槽壁上也可粘结换能器。换能器与清洗槽的粘结质量对超声清洗机的质量有巨大影响。要求粘牢，胶层均匀、不缺胶、无裂缝，使声能最大有效地向清洗液中传输，有助于提高整机效率和清洗效果。对于一些清洗设备为防止换能器从清洗槽上脱落，采用螺钉加粘胶的固定方式，这种连接方式虽然能让换能器不脱落，但是存在许多缺陷。一方面，螺钉焊接质量低，如不垂直于不锈钢板表面，则胶层不均匀，甚至有裂痕的现象，能量传输会减弱弱；另一方面如果焊接不好，也会影响不锈钢表面的平整性，加速空化腐蚀，减小使用寿命。判断粘结质量的好坏：一种方法，在清洗槽装水并开机工作一段时间后，测量换能器的温度变化。在换能器中某个换能器温升特别快，则说明该换能器可能粘结不好，因为声辐射不好，电能量大部分消耗在换能器上而发热；方法二，在小信号条件下一个一个测量换能器的电阻抗大小来判断粘结质量。对于超声波清洗机的性能方面不完善的认识：觉得功率大，换能器数目多性能也就好，价值会高，导致片面估计。与其他清洗方式，超声波清洗机展现巨大的优势，尤其在大型，高科技的生产企业中，己渐渐用超声波清洗机取代了传统清洗工艺方法，超声波清洗机的高效率，高清洁度，特点在于其声波在介质中传播时具有穿透性，无孔不入，因此很易于将复杂外形，内腔和细空的部件清洗干净，对于简单的清洗工艺过程，在超声波作用下仅仅只需两三分钟即可完成，其速度快，清洁度高，对于产品表面质量和生产率要求较高的领域，突出地显示了超声清洗机的强大优势。（5）各种液相清洗方法的比较目前，机械行业常见的液相清洗方法大致可分为：加热进入清洗，加压喷淋清洗，毛刷清洗，超声波清洗。加热进入清洗，加压喷淋清洗的清洗原理是利用液体在之间表面上的强制流动冲走赃物的。而毛刷清洗则是通过毛刷制件表面揭揩擦玻璃赃物，液体带走赃物来实现的。上述三种方法决可讲经各种加工下来的之间清晰的比较干净，但对于制件表面粘附力很强的污垢，微颗粒，研磨膏等杂质则很难完全清洗干净，对盲孔、窄沟槽、小孔处的污物清洗是困难的。而超声波清洗对于上述问题有着很好的解决。各种清洗方法效果比较表2-1 清洗方法比较图清洗方法清洗后剩余污物（%）超声波清洗法0.5-1人工刷子清洗法8液体强迫流动法70高压喷淋法88按清洗介质分类，可分为水剂清洗和油剂清洗两大类型，按清洗的方式分，可分为：人工强制式：即将产品套入专用销柱，用人手把持，然后使柱销旋转，达到清洗要求，或者将产品放入专用槽中，使槽做上下运动，进行清洗。机械强制式：即将产品套在专用链条上通过强制旋转，达到清洗的目的。流动旋转式：即利用液体喷头水柱冲向轴承一侧，使其旋转，然后再冲向另一侧，进行反向旋转，达到清洗目的。对于以上几种清洗方式，均存在一个共同的缺点：就是在清洗中，清洗零件由于受到强制旋转或受液体推动的离心力的作用，产生相互的“辗压”作用，致使尘粒“划伤”零件的工作表面，降低产品寿命。由上面的对比可以看出，超声波清洗的质量高于其他清洗，很明显超声波清洗将逐渐代替清洗行业。超声清洗机的优点如下： 1 清洗干净，清洁度高、一致。 2 清洗速度快，方便。 3 环保，安全可靠。 4 对复杂工件亦可清洗干净。 5 节省人力，物力等。2.1.5 超声波清洗技术在我国的发展及现状利用超声波清洗原理清洗制件，在国外五十年代初就开始了，近些年有了飞跃的发展。现在，登月火箭箱需用超声波清洗机清洗，名牌手表英钠格的麦壳上专门注有“ULTRASONIC”的字样，用以说明该厂的手表零件是经过超声波清洗处理后组装的。可见，国外对超声波清洗给予了高度的重视。我国在六十年代就掌握了超声波清洗技术，但直到七十年代末才引起各个行业的高度重视。目前，很多厂家都引进了国外的超声波清洗设备和技术，国内已开始起步生产超声波清洗机。超声波清洗在我国还是一门新兴起的清洗工艺，应用还不普遍，多数还限于小容量的格式清洗，适宜大批量、范围广、效率高的超声波清洗机还不成熟。从以上可以看出，我国已经意识到了超声波清洗的必要性，也已开始了相关研究。但是，就现况而言，不论是清洗的流程还是清洗机的种类都相对贫乏。我们这次设计就是在原有的轨道式清洗机的基础上进行改进，以期提高生产效率，促进该行业的发展。由于清洗对象品种较多，数量较少，清洗工艺多年来一直停留于手工作业。随着工业向产业化方向发展，手工作坊式的清洗方法从质量到数量上都难于满足生产实际的需要，因此采用能用于批量生产的自动化清洗机的问题就提到了议事日程。我们希望避开广泛采用的节拍式自动清洗机模式，制造一台自动化程度高、灵活性强、适用于清洗的自动化去油清洗设备。该机的使用，使除去油污的清洗工艺从手工操作变为程控、量化的作业，稳定了清洗工艺过程，提高了清洗质量，同时这种技术也为多种程序能同时进行作业的清洗模式适应多品种小批量的科研提供一定的技术前提。3 超声波清洗机的结构设计3.1 清洗机总体结构的设计清洗机主体一般由机架、清洗槽、上下料装置、机械手部件、吹风区等组成。清洗机主体机构设计时应考虑以下几点基本原则：（1）尽可能满足工艺要求，便于操作；（2）具有合理的强度，刚度及运动部分的导向精度，实用可靠，不易发生故障。（3）具有良好的经济性，制造简单，维修方便。其中，工艺要求是最主要的影响因素。由于在清洗机上进行的进行工作的要求，清洗机槽所采用的材料应该有良好的防锈性。其次清洗机工序较多，槽体较多，清洗机机体很长。要求机架刚度要强。我们这次设计的清洗机机架采用的是1方形型钢制造横梁及立柱，主要支撑及安装导轨和清洗槽。整机的图如下所示：图3-1 超声波清洗机总装配图3.2 传动部分的设计 3.2.1 方案的选择（1）方案一：平移和升降的传动部分采用机械传动2：平移用齿轮齿条传动，升降用链轮链条传动优点：1 链轮传动没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比；2 所需张紧力较小，作用在轴上的压力小，可降低轴承的摩擦损耗；3 工作可靠，效率高；4 结构紧凑，传递功率大，过载能力强；5 能在高温，恶劣环境下工作；6 对于制造，安装精度低，中心距较大时其传动结构简单；缺点：瞬时转速和传动比不是常数，传动平稳性差，有冲击和噪声的缺陷。因此，链传动多用在不宜采用带传动与齿轮传动，而两轴平行，且距离较远，功率较大，平均传动比准确的场合。（2）方案二：平移和升降的传动部分均采用气压传动。气压传动的优点31 以空气为工作介质，工作介质获得比较容易，用后的空气排到大气中，处理方便，与液压传动相比不必设置回收的油箱和管道。2 因空气的粘度很小（约为液压油动力粘度的万分之一），其损失也很小，所以便于集中供气、远距离输送。外泄漏不会像液压传动那样严重污染环境。3 与液压传动相比，气压传动动作迅速、反应快、维护简单、工作介质清洁，不存在介质变质等问题。4 工作环境适应性好，特别在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣工作环境中，比液压、电子、电气控制优越。5 成本低，过载能自动保护。气压传动的缺点1 工作速度稳定性较差，但采用气液联动装置会提高稳定性。2 结构尺寸不宜较大，总输出力必须小于1040kN。3 噪声较大，高速排气时需加消声器。4 气动控制系统不宜用于元件级数过多的复杂回路。（3）方案三：平移部分采用机械的齿轮齿条传动，长降采用气压传动。（4）相互对比后，链传动更适全本次设计，所以选择方案一即传动部分选择链传动和齿轮传动来实现机械手的上下升降和左右平移。上下升降：通过电机动作，来达到清洗篮框的上下移动。刹车电机功率750W,升降速度7m/min。左右平移：通过电机的运动带动被清洗工件的左右移动来实现更换工件工位的目的。刹车电机功率370W，平移速度1m/min。3.2.1 电机的选择（1）电动机选用的一般原则1 在选择电动机的类型时要根据工作机的要求来选取。不需要调速的机械，包括长期工作制，短期工作制和反复短期工作制机械，应采用异步电动机。负荷平稳且无特殊要求的长期工作制机械，应首先采用鼠笼型异步电动机。波动负荷的长期工作机械，在带飞轮和启动条件沉重时，应采用绕线型异步电动机。重复短期工作机械，应采用交流电动机在发热，开启制动特性等一些方面不能满达到需要或者技术经济指标较低时，应采用直流电动机。而周期性冲击负荷的机械，采用同步电动机。需对于连续调速的机械，须看调速要求采用直流电动机或交流电动机调速系统，当然，首当考虑交流电动机调速。2 电动机的结构有开启式，防护式，封闭式和防爆式，应根据防护要求及环境条件进行选择。3 选用电动机的类型，除满足工作机械的要求外，还需要满足电网的要求。如启动时能维护电网电压水准，保持功率因数在合理的范围内等。4 电动机功率应有适当的备用容量。如采用的额定功率小于工作机要求的功率，则不能保证工作机正常工作，甚至因长期过载而使电动机过早的损坏；如采用的额定功率比工作机要求的功率大得多，则因容量未能充分利用而造成成本提高，同时电机价格亦高。通常对在变载荷作用下，长期稳定连续运行的机械，所选用的电动机额定功率应稍大于工作机的功率。（2）电机的选择1 上下升降电机的选择已知4链传动速度v=10m/min，清洗篮m40，零件m300。所以链条受力稳定运转下链轮轴所需功率：根据电机选择原则5，选择额定功率0.75KW，转速为1450的电机。由于电机停机时带有惯性，不能够及时准确地停止转动，所以本设计选用带刹车的减速电机：P=0.75KW，减速比i=30，输出转矩T=751Nm，输出转速n=46.7rpm。2 左右平移电机的选择6已知左右平移速度v=10m/min，机械手部件重力M=500kg，滑块与导轨的摩擦系数f=0.15（查机械设计课程设计手册表1-10）。齿轮所受径向力Fr=Mgf=5009.80.15=735N减速电机输出轴功率根据电机选择原则，先选用额定功率0.37KW，转速为1450的电机。由于电机停机时带有惯性，不能够及时准确地停止转动，所以本设计选用带刹车的减速电机：P0=0.37KW，减速比i0=50，输出转矩T0=115Nm，输出转速n0=27.6rpm。3.2.2 链轮的设计选择上下移动距离=480电机链轮与从动轮的传动比取1.3，二级链传动的传动比取1。二级传动链轮与从动链轮的结构一样，如图3-2电机链轮和图3-2链轮。（1）选择链轮齿数z1、z2已知链速v=10m/min3m/s，由表9-8选取电机链轮齿数z1=13；选取传动比i=1.3，从动链轮z2=iz1=1.31317。电机链轮的转速为n=46.7rpm，额定功率K0=0.75KW，根据图9-13，得链号为12A，查表9-1得：节距p=19.05根据表9-3得电机链轮的分度圆直径d1=79.6；其它链轮的分度圆直径d1=d2=d3=103.7。（2）短链条（电机链轮上的）的选择根据机械手部件的设计，链轮的中心距a0258，取a0=260。链节数链长L=pLP=19.0542=800（3）长链条的选择根据机械手部件的设计7，链轮的中心距a0993，取a0=993。长链条是不封闭的，应减去提升架的高度，则链节数链长L=pLP=19.0598=1867 图3-2电机链轮图3-2链轮（4）链条的张紧设计长时间的使用，链条会变松，在本次设计中我使用了如图3-2所示的张紧方法8 图3-2 链轮的张紧3.2.3齿轮齿条的选择和校核左右平移时，采用的是齿轮齿条啮合传动。（1）查表10-1910选择齿轮材料40Cr，调质处理，硬度280HBS，B=700MPa，S=500MPa；齿条用45钢，调质处理，硬度240HBS，B=650MPa，S=360MPa；两者材料硬度差为40HBS，精度8级。齿轮模数m=4，齿数z=40，齿宽b=30；齿条模数m=4，齿数z=605,齿宽b=40（2）按齿面接触疲劳强度校核由设计计算公式校核：齿条的分度圆直径趋于，所以，则1 计算齿轮传递的转矩： T1=95.5105P1/n1=95.51050.37/27.6=1.28105N Ft=2T1/d1=21.28105/160=1600N2 齿轮悬空布置时，查表10-7得d=0.5；3 由表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.8MPa1/2；4 由图10-21d按齿面硬度查得齿轮的接触疲劳强度极限；齿条的接触疲劳强度极限；5 计算应力循环次数 N1=60n1jLh=6027.61（2830015）=1.1910 N2=1.19108/（605/40）=7.91066 由图10-19查得接触疲劳寿命系数KHN1=0.95；KHN2=1.187 计算接触疲劳许用应力8 取失效率为1%，安全系数S=1，由式得 9 根据v=10m/min，8级精度，由图10-8查得动载系数KV=1.08；直齿轮，KAFt/b=1600/30=53.3N/160，齿轮做成腹板式结构8（如图3-2）图3-23.3 机械手执行件的设计3.3.1 提升架的设计选择由方钢焊接而成，结构简单，重量轻。考虑其强度和稳固性，将提升架设计成三角架的形状。以下是对其进行的应力分析11：下面图3-3a与3-3b是提升架的应力分布图3-3a图3-3b由图3-3a、图3-3b可以看出，提升架的应力分布比较均匀。基本上没有应力特别集中的部位。最大应力产生在提升架的左上方，最大应力为1.32e+008。提升架的其它部位的应力基本上约为零。3.3.2 其它零部件的设计121314（1）吊钩选材：不锈钢图3-3 吊钩（2）电机安装板根据各零件之间的位置关系及各零件自身的安装参数，设计电机安装板如图3-3图 3-3机械手部件总体图如图3-3 图3-3机械手立体图3.4 其它部件说明3.4.1技术参数说明15（1）上料区：1 功能：把清洗篮由装料区送至上料工位。2 通过电机带动链条的运行来实现清洗篮的移动，链条运行速度为2m/min左右，PLC自动控制,光电取样。电机功率375W。（2）酸洗槽：1 功能：通过加热及酸洗把工件表面附着的污物清洗干净。2 .超声功率：1800w，超声频率：28KHz,超声功率可调。3 振动：考虑到此槽为酸洗槽，超声波采用外槽隔离水振动，否则超声波发射面将很容易损坏。4 酸洗槽内振动架上设有导向装置，可以使清洗篮自动定位。5 加热温度：室温60，自动可调，加热功率： 5KW。加热管材质316L。6 清洗介质：磷酸。7 耐酸碱泵功率：0.37KW，水泵流量： 6 m/h，水泵扬程：6m。8 不锈钢过滤器，过滤精度25um。9 溢流口装置：水槽及储液箱上部设有溢流口，能将液面的油污与多余槽液从溢流口流出。10 循环装置：设有独立的储液箱。储液箱具有油水分离功能（比重原理），并通过循环，把清洗槽内浮在液体表面的油污经溢流口流出，防止被清洗工件的二次污染。11 酸洗槽内设有下液位控制器，以保护加热器、超声波振动盒、水泵的安全。12 说明：当清洗篮进入清洗槽后停止时超声波开始工作。清洗篮被提升时超声波停止工作，以延长超声振盒的使用寿命。13 酸洗槽设有数位式PH计一只。14 酸洗槽上部设抽气槽，将酸洗槽内酸性气体排出。15 设有振动功能,在清洗时使清洗篮上下摆动增加清洗效果。（3）水洗：1 功能：通过水洗把酸洗过程中所产生的附在工件表面的污水及酸清洗掉。2 清洗介质：市水。3 加热功率约：5KW,加热管材质316L。4 加热温度：室温60自动可调。5 水洗槽内振动架上设有定位装置，可以使清洗篮自动定位。6 溢流口装置：水槽及储液箱上部设有溢流口，能将液面的油污与多余槽液从溢流口流出。7 水槽内设有下液位控制器，以保护加热器等的安全。8 为了保证清洗槽内清洗液的清洁度,需要不断地向清洗槽内加入干净的市水,流量由流量计控制。9 安装鼓泡装置，增强清洗效果（压缩空气自备）10 设有振动功能,在清洗时使清洗篮上下摆动增加清洗效果。（4）酸洗槽：1 功能：通过加热及酸洗把工件表面附着的污物清洗干净。2 超声功率：1800w，超声频率：28KHz,超声功率可调。3 振动：考虑到此槽为酸洗槽，超声波采用外槽隔离水振动，否则超声波发射面将很容易损坏。4 酸洗槽内振动架上设有导向装置，可以使清洗篮自动定位。5 加热温度：室温60，自动可调，加热功率： 5KW。加热管材质316L。6 清洗介质：磷酸。7 耐酸碱泵功率：0.37KW，水泵流量： 6 m/h，水泵扬程：6m。8 不锈钢过滤器，过滤精度25um。9 溢流口装置：水槽及储液箱上部设有溢流口，能将液面的油污与多余槽液从溢流口流出。10 循环装置：设有独立的储液箱。储液箱具有油水分离功能（比重原理），并通过循环，把清洗槽内浮在液体表面的油污经溢流口流出，防止被清洗工件的二次污染。11 酸洗槽内设有液位控制器，以保护加热器、超声波振动盒、水泵的安全。12 说明：当清洗篮进入清洗槽后停止时超声波开始工作。清洗篮被提升时超声波停止工作，以延长超声振盒的使用寿命。13 酸洗槽设有数位式PH计一只。14 酸洗槽上部设抽气槽，将酸洗槽内酸性气体排出。15 设有振动功能,在清洗时使清洗篮上下摆动增加清洗效果。（5）酸洗槽：1 功能：通过加热及酸洗把工件表面附着的污物清洗干净。2 超声功率：1800w，超声频率：28KHz,超声功率可调。3 振动：考虑到此槽为酸洗槽，超声波采用外槽隔离水振动，否则超声波发射面将很容易损坏。4 酸洗槽内振动架上设有导向装置，可以使清洗篮自动定位。5 加热温度：室温60，自动可调，加热功率： 5KW。加热管材质316L。6 清洗介质：磷酸。7 耐酸碱泵功率：0.37KW，水泵流量： 6 m/h，水泵扬程：6m。8 不锈钢过滤器，过滤精度25um。9 溢流口装置：水槽及储液箱上部设有溢流口，能将液面的油污与多余槽液从溢流口流出。10 循环装置：设有独立的储液箱。储液箱具有油水分离功能（比重原理），并通过循环，把清洗槽内浮在液体表面的油污经溢流口流出，防止被清洗工件的二次污染。11 酸洗槽内设有液位控制器，以保护加热器、超声波振动盒、水泵的安全。12 说明：当清洗篮进入清洗槽后停止时超声波开始工作。清洗篮被提升时超声波停止工作，以延长超声振盒的使用寿命。13 酸洗槽设有数位式PH计一只。14 酸洗槽上部设抽气槽，将酸洗槽内酸性气体排出。15 设有振动功能,在清洗时使清洗篮上下摆动增加清洗效果。（6）水洗：1 功能：通过水洗把酸洗过程中所产生的附在工件表面的污水及酸清洗掉。2 清洗介质：市水。3 加热功率约：5KW,加热管材质316L。4 加热温度：室温60自动可调。5 水洗槽内振动架上设有定位装置，可以使清洗篮自动定位。6 溢流口装置：水槽及储液箱上部设有溢流口，能将液面的油污与多余槽液从溢流口流出。7 水槽内设有液位控制器，以保护加热器等的安全。8 为了保证清洗槽内清洗液的清洁度,需要不断地向清洗槽内加入干净的市水,流量由流量计控制。9 安装鼓泡装置，增强清洗效果（压缩空气自备）10 设有振动功能,在清洗时使清洗篮上下摆动增加清洗效果。（7）碱洗槽1 功能：通过加热及碱洗把工件表面附着的污物清洗干净。2 超声功率：1800w，超声频率：28KHz,超声功率可调。3 加热温度：室温60，自动可调，加热功率： 5KW。加热管材质316L。4 清洗介质：碱性清洗剂。5 碱洗槽内振动架上设有导向装置，可以使清洗篮自动定位。6 耐酸碱泵功率：0.37KW，水泵流量： 6m/h，水泵扬程：6m。7 不锈钢过滤器，过滤精度25um。8 溢流口装置：水槽及储液箱上部设有溢流口，能将液面的油污与多余槽液从溢流口流出。9 循环装置：设有独立的储液箱。储液箱具有油水分离功能（比重原理），并通过循环，把清洗槽内浮在液体表面的油污经溢流口流出，防止被清洗工件的二次污染。10 碱洗槽内设有液位控制器，以保护加热器、超声波振动盒、水泵的安全。11 说明：当清洗篮进入清洗槽后停止时超声波开始工作。清洗篮被提升时超声波停止工作，以延长超声振盒的使用寿命。12 碱洗槽设有数位式PH计一只。13 碱洗槽外设抽气槽，将碱洗槽内碱性气体排除。14 设有振动功能,在清洗时使清洗篮上下摆动增加清洗效果。（8）水洗槽：1 功能：通过水洗把碱洗过程中所产生的附在工件表面的污水及碱清洗掉。2 清洗介质：市水。3 加热功率约：5KW,加热管材质316L。4 加热温度：室温60自动可调。5 水洗槽内振动架上设有导向装置，可以使清洗篮自动定位。6 溢流口装置：水槽及储液箱上部设有溢流口，能将液面的油污与多余槽液从溢流口流出。7 水槽内设有液位控制器，以保护加热器等的安全。8 为了保证清洗槽内清洗液的清洁度,需要不断地向清洗槽内加入干净的市水,流量由流量计控制。9 安装鼓泡装置，增强清洗效果（压缩空气自备）10 设有振动功能,在清洗时使清洗篮上下摆动增加清洗效果。（9）防锈槽：1 功能：清洗去除工件表面残留的清洗液，并对工件进行防锈处理。2 超声波功率：1800w，超声频率：28KHz,超声功率可调。3 清洗介质：市水与防锈剂勾兑而成。4 不锈钢水泵功率：0.37KW，水泵流量： 1.5m/h，水泵扬程：20m。5 防锈槽内振动架上设有导向装置，可以使清洗篮自动定位。6 溢流口装置：水槽及储液箱上部设有溢流口，能将液面的油污与多余槽液从溢流口流出。7 循环过滤装置：设有独立的储液箱。储液箱具有油水分离功能（比重原理），并通过循环，把漂洗槽内浮在液体表面的油污经溢流口流出，防止被漂洗工件的二次污染。8 不锈钢过滤器，过滤精度25um。9 加热功率：5KW,加热管材质316L。10 加热温度：室温60自动可调。11 防锈槽内设有液位控制器，以保护水泵、超声波振盒、加热器等的安全。12 防锈槽设有数位式PH计一只。13 设有振动功能,在清洗时使清洗篮上下摆动增加清洗效果。（10）防锈槽：1 功能：对工件进行防锈处理。2 清洗介质：防锈剂。3 不锈钢水泵功率：0.37KW，水泵流量：1.5m/h，水泵扬程：20m。4 防锈槽内振动架上设有导向装置，可以使清洗篮自动定位。5 溢流口装置：水槽及储液箱上部设有溢流口，能将液面的油污与多余槽液从溢流口流出。6 循环过滤装置：设有独立的储液箱。储液箱具有油水分离功能（比重原理），并通过循环，把漂洗槽内浮在液体表面的油污经溢流口流出，防止被漂洗工件的二次污染。7 不锈钢过滤器，过滤精度5um。8 加热功率：5KW。加热管材质316L。9 加热温度：室温60自动可调。10 防锈槽内设有液位控制器，以保护水泵、加热器等的安全。11 安装鼓泡装置，增强清洗效果（压缩空气自备）12 设有振动功能,在清洗时使清洗篮上下摆动增加清洗效果。（11）自动转线:功能：把清洗篮筐转送至风切区(设备配有光电开关,可确保设备的正常运动)（12）风切:1 工艺目的: 把工件表面大的水珠吹掉。2 风泵功率5.5KW,最大静压0.29bar,不锈钢风刀2支(上下各一支).3 通过气缸使风刀前后移动，增加风切效果，移动距离500mm.（13）下料:设备配有光电开关,可确保设备的正常运动及清洗篮的安全。（14）电机输送装置:1 功能: 输送清洗篮。平移:采用电机运行升降:采用电机运行2 设备设有两套电机输送装置，其中一套负责上料至5槽的输送，另一套负责5槽至下料机构的输出，提高输送能力。3 动力需求:电源:380V,三相50Hz,60KW. 水源：815L/min 压缩空气:56Kg/c（15）振动装置：1 振动装置：所有槽内均加装振动装置，提高清洗效果2 电机功率370W.3 振动幅度50mm.3.4.2 设备主要装置（1）清洗槽、储液箱等采用SUS304 2不锈钢材料制成，其中第一槽酸洗槽、第三槽酸洗槽、第四槽酸洗槽和第六槽碱洗槽采用SUS316L材料制成,墙板1 SUS304材料,机架采用50503,1001504,SUS202不锈钢型材制成,墙板为可拆卸活动式。（2）加热管采用316L材料。（3）超声波采用SUS304材料制成,发射面采用2.5 SUS304材料，发射面表面镀铬处理。其中第六槽碱洗槽超声波采用SUS316L材料制成，发射面采用2.5 SUS316L材料，发射面表面镀铬处理（4）进液管路：3/4 英寸PVC材质，排液管路1/2英寸PVC材质，过滤管路3/4英寸UPVC材质，第六槽碱洗槽进液管路、排液管路、过滤管路均采用不锈钢材质。（5）所有过滤器的前后均装有压力表。（6）链条、链轮由不锈钢材料制成。（7）设备顶部设有吸雾风机二台，其中一台专门用于酸碱槽的吸雾，并装有观察 4 电气部分设计 4.1 电器元件4.1.1 增量式编码器（1）增量型旋转编码器增量式旋转编码器是通过内部两个光敏接受管转化其角度码盘的时序和相位关系，得到其角度码盘角度位移量增加正向或减少负向。在接合数字电路是单片机，增量式旋转编码器在角度测量和角速度测量较绝对式旋转编码器更加便宜和简易。当一个参考点后面脉冲数被累加, 计算值就相当于转动角度或行程的参数。双通道编码器输出脉冲之间相差90的差值，接收脉冲电子设备接收轴的旋转感应信号,可实现双向的定位控制的功能。此外, 三通道增量型编码器一圈产生一个称之为零位信号的脉冲。旋转增量型编码器以转动时输出脉冲的形式, 通过计数设备来计算位置, 当编码器停电或不动时, 凭借计数设备的内部记忆来记住位置。停电后, 编码器无有任何的移动; 在来电正常工作时, 编码器输出脉冲过程中, 也不能有干扰导致丢失脉冲，否则计数设备计算并记忆的零点就会发生偏移, 而且这种偏移的量事先无法知道的, 有了错误的结果后才能知道。解决的方法：增加参考点, 编码器每经过参考点, 将参考位置改正在计数设备的记忆位置。在参考点之前, 是无法保证位置的准确性。因此, 在工控中就有每次操作先找参考点, 开机找零等方法。这样的方法对工作控制项目比较繁琐, 甚至不能开机找零, 最终就有了绝对编码器的发明。（2）使用旋转编码器的注意事项1 分辨率，即编码器工作时每圈输出的脉冲数，能否满足设计使用精度要求。2 电缆出线方式；械安装尺寸，包括定位止口，轴径,安装孔位；安装空间体积；工作环境防护等级是否达标。3 电气接口，编码器输出方式常见有推拉输出( F 型HTL 格式) ，电压输出( E) , 集电极开路( C, 常见C 为NPN 型管输出, C2为PNP 型管输出) ，长线驱动器输出。其输出方式应和其控制系统的接口电路相匹配。本次设计选用的是台达编码器ESC3-15N6942。安装在平移电机的轴上。已知编码器的解析度为100脉冲/转。齿轮的分度圆直径为160。减速器的传动比为50。则编码器每输出1个脉冲电机转4.1.2温控器（1）温控器温控器是根据工作环境的温度变化，导致开关内部发生物理形变，从而产生某种特殊效应，产生导通或者断开动作的一系列自动控制元件，也叫温控开关、温度保护器、温度控制器，简称温控器。控制方法通常分为两种：一是由被冷却对象的温度变化来进行控制，普遍采用蒸气压力式温度控制器；二是由被冷却对象的温差变化来进行控制，普遍采用电子式温度控制器。温控器分类：机械类分为：蒸气压力式、液体膨胀式、气体吸附式、金属膨胀式。其中蒸气压力式温控器又分为：充气型温控器、液气混合型温控器和充液型温控器。家用空调机械式以蒸气压力式温控器为主。电子式可分为：热电偶式温控器和电阻式温控器。温控器的作用：一个简单，智能的温控器能实现温度控制，可以更好的服务于社会。在欧洲大多情况是温控器是壁挂炉必配件，两者一配一的同时交付用户的，而且配备的温控器大多是智能型温控器。在国内，已安装在运行和正在安装调试准备投入使用的壁挂炉近95%的没有先行配备任何形式的简易或智能型的温控器。而房间采暖系统中配备温控器尤其是智能温控器，是节能采暖综合体系中一个极为突出的最重要的环节。工作原理蒸气压力式控制器波纹管作用于弹簧，控制板上的旋钮控制弹簧的弹力，毛细管置在空调机的室内流入空气的风口处，让室内循环回风的温度发生反应作用。当室温升到调定的温度时，波纹管和毛细管中的感温剂气体膨胀，使波纹管拉长并克服弹簧的弹力把开关触点接通，让压缩机运转，系统制冷，直到室温又降至设定的温度时，感温包气体收缩，波纹管收缩与弹簧一起配合，将开关置于断开位置，使压缩机的电动机电路切断。就这一周而复始的过程，可达到控制房间温度的效果。电子式温度控制器电子式温度控制器原理：采用电阻感温测量温度，普遍采用白金丝、钨丝、铜丝和半导体为测温电阻，各有各的优缺点。在构成温控器时，可以很容易地通过选择适当的热敏电阻来改变温度调节范围和工作温度。4.1.3 变频器变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、再次整流（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。变频器工作原理：主电路给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，变频器的主电路总体分为两类:电压源的直流变换为交流的变频器是电压型，直流回路的滤波是电容型。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。三部分组成，将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”，以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。本设计使用的是松下变频器VF0C0.8KW。4.1.4 触摸屏触摸屏，是一种可接收触头等输入讯号的感应式液晶显示装置，当接触了屏幕上的图形按钮时，屏幕上的触觉反馈系统可根据预先编程的程式驱动各种连结装置，可用以取代机械式的按钮面板，并借由液晶显示画面制造出生动的影音效果。触摸屏工作原理：由触摸检测部件和触摸屏控制器组成；触摸检测部件安装在显示器屏幕前面，用于检测用户触摸位置，接受后送触摸屏控制器；而触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给CPU，它同时能接收CPU发来的命令并加以执行。本次设计采用的是触摸屏采用7英寸松下彩色触摸屏。图4-1为在触摸屏上参数设置图4-1 触摸屏参数设定 4.2 PLC控制系统简介 PLC的定义有许多种。国际电工委员会（IEC）对PLC的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统16，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字量、模拟量的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体（如上左图）。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。PLC已经具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。在可预见的将来，PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的主导地位，是其他控制技术无法取代的。该装备的控制部分采用的是PLC控制，PLC的可靠性很高，目前PLC在软硬件方面一般都采用了下述措施： 1 PLC内部有许多“软”继电器，“软”接点和“软”线连接，控制功能主要由软件来好似县，“硬”器件，“硬”接点和“硬”线连接大为减少。 2 设置滤波。在PLC中一般都在输入输出借口处设置滤波器，它不仅可滤除来自外界的高频干扰，而且还可减少内部模块之间的信号的互相干扰。 3 设置隔离。在PLC系统中CPU个各I/O回路（主指数字口）几乎都设有光耦隔离器隔离，以防止干扰或可能损坏CPU等。 4 设置屏蔽。屏蔽有两类：一类是例如对变压器采取磁场和电场的双重屏蔽，这时要用既导磁又导电的材料作为屏蔽层；另一类是例如对CPU和编程器等模块仅作电磁场的屏蔽，此时可用导电的金属材料作屏蔽层。 5 采用模块式结构。PLC通常采用积木式结构，这便于用户检修和更换模板，同时在各模板上都设有故障检测电路，并用相应的指示器显示它的状态，使用户能迅速确定故障的位置。 6 设有联锁功能。PLC中各输出管道之间设有联锁功能，以防止各被控对象之间误动作可能造成的事故。 7 设置环境检测和诊断电路。这部分电路负责大意PLC的运行环境（例如电网电压，工作温度，环境的湿度等）进行检测，同时也完成对PLC各模块工作状态的检测。这部分电路往往是与软件相配合工作的，以实现故障自动诊断和预报。 8 PLC中的电源具有很强的抗电网电压波动和高频干扰的能力，同时还具有过电压过电流保护措施，以防止PLC的损坏可能导致系统的混乱。 9 设置看门狗电路。PLC中的这种电路是专门监视PLC运行进程是否按预定的顺序进行的，如果PLC中发生故障或用户程序区受损，则因CPU不能按预定顺序（预定时间间隔）工作而报警。 10 PLC是以扫描方式进行工作的，即PLC对信号的输入，数据的处理和控制信号的输出，分别在一个扫描周期内的不同时间间隔里，以批处理方式进行，这不仅使用户编程简单，不易出错，而且也不易使PLC的工作受到外界干扰的影响；同时PLC所处理的数据比较稳定，从而减少了处理中的错误；另外，PLC的输入输出的控制较简单，不容易产生由于时序不合适而造成的问题。PLC控制与其他控制系统的比较：（1） PLC与继电器控制系统的比较从某中意义上看，PLC是从继电接触控制发展而来的。两者既有相似性又有不同之处。 1 继电接触控制全部用硬器件，硬接触点和“硬”线连接，为全硬件控制；PLC内部大部分采用“软”电器，“软”接点和“软”线连接，为软件控制。 2 继电接触控制系统体制大，PLC控制系统结构紧凑，体制小。 3 继电接触控制全为机械触点，动作慢；PLC内部全是“软接点”，动作快。 4 继电接触控制功能改变，需要拆线，接线乃至更换元器件，比较麻烦；PLC控制功能改变，一般仅修改程序即可，及其方便。 5 PLC控制系统的设计，施工与调试比继电接触控制系统周期短。 6 PLC控制的自检和监控功能比继电接触控制的强。 7 PLC的适用范围比继电接触控制的广泛。 8 PLC可靠性比继电接触控制的高。（2） PLC与微型计算机的比较 1 PLC也是随着微型机算计的发展而发展，PLC实质上就是一台专为工业生产控制设计的专用计算机。两者既有相近性又有差别，主要的差别表现在以下几个方面： 2 PLC输入输出借口比较多，中大型PLC输入输出借口更多，便于多路多点控制。 3 PLC编程简单，因为PLC是采用易于用户理解，接受和使用的梯形图编程语言，指令又不太多，而计算机使用汇编语言或其他高级语言编程，比PLC编程复杂。 4 PLC可靠性高，因为PLC是为工作环境条件比较恶劣的工业控制设计的，设计与PLC时已采取了多种有效的抗干扰和提高可靠性措施。 5 PLC技术比较容易掌握，使用维护方便，对使用着的技术技术水平要求比使用计算机时低。 6 PLC采用扫描方式进行工作，加之其他一些原因，所以PLC输入输出响应比计算机慢。 7 此外PLC体积较小，调试周期短。 4.3 PLC的安装，调试，及系统的维护（1） PLC的安装：PLC系统的可靠性虽然很高，但是并非是万无一失。为了保证PLC系统能够长期正常地工作，安装时必须做到正确，牢靠，安全和采取抗干扰措施安装环境和注意事项： 1 环境温度要适当。一般不要低于零度或高于55摄氏度。PLC的安装应该远离热源，避免太阳直接照射，注意散热和通风。 2 注意防潮，防尘，防腐，防震。PLC最好置于有保护外壳的控制柜内，而且PLC固定要牢靠。 3 PLC应尽可能离高压电源话高压设备远些，以避免电磁干扰。（2）电源和接地： 1 要看清楚PLC的电源接线端子17，分清“OV”和“接地”两端，才能正确地把外部电源接到PLC。 2 PLC的供电线路应于其他放大功率用电设备话产生强大干扰设备（比如大功率晶闸管变流装置，弧焊机等）分开。 3 如果PLC的供电带能源带有严重干扰，应安装隔离变压器，减少外界设备对PLC的影响。 4 必要时可在PLC供电电源线路上接入低通滤波器，一边滤去高频干扰信号。 5 交流电源线和交流信号线会产生交流干扰，不能和直流信号线，模拟量信号线捆在一起而在同一槽内走线。 6 良好的接地能较好有效地减少干扰。最好的方法是为PLC安装专用的地线，如果此要求达不到，那么也必须做到PLC与其他设备公共接地，但绝对不能与其他设备串联接地，也不能用水管，避累线接地。而且接地点应尽可能靠近PLC。（3） PLC系统的调试和运行对于一个新的PLC系统的正式投入使用前，应进行检查与调试运用，对一个已投入使用的PLC系统，必须注意维护保养和检修。 PLC系统的调试运行：在使用现场对新的PLC系统试运行，这既是使用PLC系统的开始，也是维护保养PLC系统的开始，如果不经仔细检查和调试运行，就贸然使用PLC系统，很可能出问题。（4）通电前的检查检查的主要内容有： 1 市电输入线，各输入输出线，各连接电缆等配线是否正确，连接是否正确牢固。 2 端子排上或其他位置的螺钉是否拧紧，各种开关，插头座，器件等安装是否正确和牢固。 3 各功能单元的装配是否正确和牢固。 4 PLC上工作方式选择开关的置位，各有关数据的设置是否符合要求。 5 其他方面的检查。（5）调试运行主要过程：检查确认无误后，可通电试运行。 1 合上电源开关，PLC面板上的电源指示亮。 2 一般情况下，在现场第一次通电应首先考虑“监控”状态下，用强制接同与短开某些器件的手段，检查输出配线是否正确，这可利用PLC面板上输出指示灯进行监视，也可利用输入指示灯检查输入配线是否正确。 3 将编程器工作方式置于“监控”位置，基本单元置于RUN状。结果程序中没有语法，线路等方面的错误，则此时运行指示灯亮，若有错误时则RUN指示灯不来年感，而程序出错指示灯闪亮。 4 若RUN指示灯亮，则应按设计时的工作顺序，检查和校核PLC系统工作是否正常和是否符合要求。如发现所编程序有错误或不符合设计要求，应进行记录

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