全套毕业设计超声清洗机吊运机械手设计

全套毕业设计超声清洗机吊运机械手设计内容摘要：

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℃。 全套设计（图纸）请联系 174320523 各专业都有 （ 6）影响超声清洗效果的其它因素 清洗液的流动速度对超声清洗效果也有很大影响。 最好是在清洗过程中液体静止不流动，这时泡的生长和闭合运动能够充分完成。 如果清洗液的流速过快，则有些空化核会被流动的液体带走有些空化核则在没有达到生长闭合运动整过程时就离开声场，因而使总的空化强度降低。 在实际清洗过程中有时为避免污物重新粘附在清洗件上，清洗液需要不断流动更新，此时应注意清洗液的流动速度不能过快，以免降低清洗效果。 被清洗件的声学特性和在清洗槽中的排列对清洗效果也有较大的影响。 吸声大的清洗件，如橡胶，布料等清洗效果差，而对声反射强的清洗件，如金属件，玻璃制品的清洗效果好。 清洗件面积小的一面应朝声源排放，排列要有一定的间距。 清洗件不能直接放在清洗槽底部，尤其是较重的清洗 件．以免影槽底板的振动，也避免清洗件擦伤底板而加速空化腐蚀。 清洗件最好是悬挂在槽中，或用金属罗筐盛好悬挂。 但须注意要用金属丝做成，并尽可能用细丝做咸空格较大的筐，以减少声的吸收和屏蔽。 清洗液中气体的含量对超声波清洗效果也有影响。 在清洗液中如果有残存气体 (非空化核 )会增加声传播损失，此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削弱清洗作用。 因此有些超声清洗设备具有除气功能，在开机时先进行低于空化阈值的功率水平作振动，以脉冲或间歇方式振动进行除气。 然后功率加到正常清洗的功率水平进行超 声清洗；有些超声清洗设备附有抽气装置 （ 所谓真空脱气 )，其目的同样是减少清洗液中的残存气体。 驻波的影响。 清洗槽是有限空间，超声波由声源向液面传播时。 在液体和气体的交界面会反射回来而形成驻波，驻波的特征是在液体空间的某些地方声压最小，而在另外一些地方声压最大，这样会造成清洗不均匀的现象。 要减少驻波的影响，有时清洗槽特意做成 不规则的形状以避免驻波的形成，有时在超声电源方面采取扫频的工方式，使声压最小处不固定在一个地方而是不断地移动．以达到较均匀的清洗。 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。 超声波清洗的特点 （ 1）超声波清洗机理 全套设计（图纸）请联系 174320523 各专业都有 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。 ① 超声换能器结构的选择 在低超声频段 (20—100KHz)，目前工业上绝大多数是采用单螺钉夹紧的夹心式压电换能器 (复合换能器 )，结构上的差别主要在于辐射体 (与不锈钢板粘接的铝块 )的形状，一种是锥体喇叭；另一种直棒形状。 如图 和 所示。 全套设计（图纸）请联系 174320523 各专业都有 图 锥体喇叭形 图 直棒形状 较大的声功率，而消耗在换能器上的电功率较少，因而换能器的发热也低。 当输入换能器的电功率相同时，由于喇叭辐射面的面积比棒状换能器大，所以辐射面的声强较低，与其粘 结的不锈钢板表面空化腐蚀小。 清洗槽 (或浸入式换能器）的寿命延长。 所以在一般情况下采用喇叭状换能器较好，为进一步提高声辐射效率、展宽频带，采用半穿孔结构的宽频带超声清洗换能器，如图 12 所示。 这种换能器尤其在较高频段（ 40KHz 以上），其优点更为突出喇叭状换能器的声辐射效率比棒状换能器高，即同样的输入电功率。 在清洗槽中得到。 因为它可以削弱横向振动所带来的不良影响由于频带较宽，也有利于扫频清洗。 图 半穿孔结构的宽频带超声清洗换能器 ② 换能器在清洗槽中的分布及粘结问题 一般选用功率强度每平方厘米低于 (按粘有换能器的钢板面积计算 )。 如果清洗槽较深，除槽底粘有换能器外，在槽壁上也应考虑粘结换能器。 换能器与清洗槽的粘结质量对超声清洗机整机的质量影响很大．不但要粘牢，而且要求胶层均匀、不缺胶和不允许有裂缝，使超声能量最大限度地向清洗液中传输，以提高整机效率和清洗效果。 目前有些清洗设备为避免换能器从清洗槽上掉下来。 采取螺钉加粘胶的固定方式，这种连接方式虽然换能器不会掉下来，但是存在 许多隐患。 如果螺钉焊接质量差，例如不垂直于不锈钢全套设计（图纸）请联系 174320523 各专业都有 板表面，则胶层不均匀，甚至有裂痕或缺胶，能量传输会削弱；另一方面．如果焊接不好也会影响不锈钢表面的平整，导致加速空化腐蚀，缩短使用寿命．判断粘结质量的方法之一，是在清洗槽装水并开机工作一段时间后，测量换能器的温升。 如果在众多的换能器中某个换能器温升特别快，则表明该换能器可能粘结不好．因为此时声辐射不好，电能量大部分消耗在换能器上而发热。 另一个方法是在小信号条件下逐个测量 换能器的电阻抗大小来判别粘结质量。 目前在超声波清洗机的性能方面还存在一些模糊的认识：认为功 率越大，换能器数目越多．其性能越好，价值越高，甚至以此论价．这种认识是不全面的．如上述，换能器布得过密，功率密度过大，不但清洗效果不好，而且槽底易空化腐蚀。 另一方面，目前超声 波清洗机商品所标的功率大多是电功率而不是声功率，如果所标是指消耗工频功率，则超声波清洗机质量的优劣应该由效率来判断。 如果效率低，在同样清洗效果时则耗电大，反而增加了用户的费用。 超声清洗机的效率包括两部分．一是超声频电源的效率．即输入换能器的 高频电功率与消耗工频电功率之百分比；另一部分是电声转换效率，即进入清洗液中的声功率与输入换能器 的电功率之百分比．目前我国在工业生产中还没有一种简便的方法和设备来测量电声转换效率。 各厂家所标的超声波清洗机的功率是含糊不清的，亟需有行业的统一标准． 相比其他多种的清洗方式，超声波清洗机显示出了巨大的优越性，尤其在专业化、集团化的生产企业中，已逐渐用超声波清洗机取代了传统的浸洗、刷洗、压力冲洗、振动清洗和蒸气清洗等工艺方法，超声波清洗机的高效率和高清洁度，得益于其声波在介质中传播时产生的穿透性和空化冲击疚，所以很容易将带有复杂外形，内腔和细空的零部件清洗干净，对一般的除油、防锈、磷化等工艺过程，在超声波作 用下只需两三分钟即可完成，其速度比传统方法可提高几倍，甚至几十倍，清洁度也能达到高标准，这在许多对产品表面质量和生产率要求较高的场合，更突出地显示了用其它处理方法难以达到或不可取代的结果。 （ 3） 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。 表 21各种清洗方法效果比较 清洗方法 清洗后剩余污物（ %） 超声波清洗法 人工刷子清洗法 8 液体强迫流动法 70 全套设计（图纸）请联系 174320523 各专业都有 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： ① 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。 ② 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。 ③ 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，超声波清洗的质量远远高于其他清洗，所以超声波清洗已成为了清洗行业的必然。 归纳其优点如下： ① 清洗效果好，清洁度高且全部工件清洁度一致。 ② 清洗速度快，提高生产效率。 ③ 不须人手接触清洗液，安全可靠。 ④ 对深孔、细缝和工件隐蔽处亦可清洗干净。 ⑤ 节省溶剂、热能、工作场地和人工等。 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“U—LTRASONIC”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。