超声清洗机吊运机械手设计论文文档格式.docx

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超声波；

清洗机；

PLC。

Abstract

Ultrasoniccleaningbeganintheearly1950s,withthedevelopmentoftechnologyapplicationwidening.Currentlyhasbeenwidelyusedinelectronicindustry,semiconductordevice,cleaningtubepartsandprintingcircuit,relays,switchesandfilter;

etc.Mechanicalindustryforthecleaninggears,bearings,dieseloil,fuelfilter,valvesandothermechanicalparts,suchasengineandmissilecomponents,suchaswatchofsmallparts,Again,suchasopticalandmedicalequipmentusedforwashingvariousaspectslens,glassesandframe,glassware,medicalandsurgicalinstruments,etc.;

Thesystemistheintegrateduseofmechatronicstechnology,mainlyusedintheelectroniccontrolPLCcontrol,PLChashighreliability,stronganti-interferenceability,goodflexibility,easyprogramming,theoverallsystemoftheoriginalcomplexactionintoafairlysimpleoperation,theelectricalsystemwithMitsubishiPLCcontrol,controlelectronicsaremadeofnewmaterialsorimportedbrand-namecomponents,durable,lownoise,reliabilityandoperabilityofthesystemareimproved.

Keywords:

ultrasonic,Cleaner,PLC.

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。

（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。

（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（50—200KHz），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60°

C到80°

C，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