姜海林 施 恒 宋桂林 楊 兵 朱祥彬 王丹丹 淮陰工學(xué)院機(jī)械與材料工程學(xué)院

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一種新型超聲波清洗設(shè)備

姜海林 施 恒 宋桂林 楊 兵 朱祥彬 王丹丹 淮陰工學(xué)院機(jī)械與材料工程學(xué)院

【文章摘要】

【關(guān)鍵詞】

新型技術(shù)；清洗技術(shù)；操作方式

超聲波清洗技術(shù)在我國的應(yīng)用已經(jīng)取得了不錯(cuò)的成績。在機(jī)械方面，拆修零部件的清洗，零部件噴涂前的清洗或在電鍍前后的清洗都需要高清潔度的清洗，如油泵油嘴偶件、燃油過濾器、軸承、制動(dòng)器、閥門的清洗；在生活或光學(xué)設(shè)備中，眼鏡、望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡、瞄準(zhǔn)具等光學(xué)系統(tǒng)及取樣玻璃片的清洗；在電氣學(xué)領(lǐng)域，印制電路板、晶片、硅片、元器件殼、座、鐵路系統(tǒng)用的信號(hào)控制繼電器、元器件、連接件、顯像管以及電真空器件等的清洗；醫(yī)學(xué)領(lǐng)域里，醫(yī)用器具、制藥、食品、生化等試驗(yàn)中所用各種瓶罐的清洗；以及工藝品或精密設(shè)備制造行業(yè)，噴絲頭、精密橡膠件、精密模具、珠寶工藝品等的清洗。

1.概念

超聲波清洗技術(shù)是利用超聲波在液體中的空化、直進(jìn)流及加速作用對(duì)液體和污物造成直接或間接的作用，使污物從清洗件上分離、乳化、剝離，從而達(dá)到清洗的目的。

2.缺點(diǎn)

目前超聲波清洗機(jī)的普及率并不是很高，主要應(yīng)用在一些眼鏡商店，手表商店或者醫(yī)院藥店等。而且功能很單一，清洗完成后還需要?jiǎng)e的方式去處理上邊殘留的水分和病菌等。眼鏡行業(yè)的發(fā)展也帶動(dòng)了眼鏡保養(yǎng)行業(yè)的發(fā)展。這也推動(dòng)了超聲波清洗技術(shù)在眼鏡行業(yè)的應(yīng)用。無論是眼鏡商店還是眼鏡行業(yè)的展覽會(huì)上都會(huì)有超聲波清洗機(jī)的身影。但是這些各種各樣的清洗機(jī)的功能都比較單一。工作時(shí)通過按鍵或旋鈕選擇工作時(shí)長，清洗工作結(jié)束后，手動(dòng)取出眼鏡擦除上邊的水分或者放入烘干機(jī)再對(duì)眼鏡進(jìn)行除水處理。有時(shí)候由于擦拭眼鏡的手帕未曾消毒，會(huì)在眼鏡上沾染病菌，使用時(shí)有可能會(huì)引發(fā)眼部疾病。

3.新產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程

新型超聲波清洗設(shè)備的設(shè)計(jì)與制造分為外形設(shè)計(jì)、功能部件的設(shè)計(jì)與選擇、調(diào)試與試制、裝配與維護(hù)幾大環(huán)節(jié)。具體設(shè)計(jì)流程如下。

（1）查閱文獻(xiàn)與資料；

（2）采用調(diào)查問卷的形式調(diào)查市場(chǎng)，以此判斷廣大群眾的需求；

（3）走訪超聲波清洗機(jī)生產(chǎn)商，了解超聲波清洗市場(chǎng)；

（4）綜合調(diào)查結(jié)果，擬定新型超聲波清洗設(shè)備的功能與外形；

（5）選擇功能部件，根據(jù)選用元件的外形尺寸修改外形；

（6）學(xué)習(xí)使用相應(yīng)軟件，購買與制作所需零件；

（7）安裝調(diào)試。

設(shè)計(jì)流程如圖1所示。

4.功能部件的設(shè)計(jì)與選型

新型超聲波清洗設(shè)備的主要硬件清單如下表1。

表1 主要硬件清單

4.1主控元件單片機(jī)

新型超聲波清洗設(shè)備的工作原理是通過單片機(jī)作為控制元件來操作，其余零件按照原定工作流程工作。單片機(jī)是一種微型計(jì)算機(jī)，它采用極大規(guī)模集成電路技術(shù)把中央處理器CPU、只讀存儲(chǔ)器ROM、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、多種Ι/O接口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等功能集成到一塊硅片上，形成了一個(gè)微小卻完善的集成電路芯片。最大的優(yōu)點(diǎn)就是體積微小，是一種非常好用的控制元件。

圖1　設(shè)計(jì)流程圖

STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一款以52單片機(jī)為內(nèi)核，低功耗，高性能的微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。以51單片機(jī)為基礎(chǔ)做了很大的改進(jìn)，增加了很多51單片機(jī)不具備的功能，并與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適用于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在線系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、有效的解決方案。

4.2控制過程流程圖如圖2所示

圖2　控制過程流程圖

5.總結(jié)

在現(xiàn)市場(chǎng)使用的清洗機(jī)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)制造出多功能全自動(dòng)的清洗機(jī)。其創(chuàng)新點(diǎn)如下：

（1）無操作。僅需要使用者，將待清洗物品放在突出的工作平臺(tái)，靜等工作臺(tái)再次升起。

（2）自動(dòng)清洗。待清洗物品放在工作臺(tái)上，5秒后工作臺(tái)下降至超聲波清洗槽，進(jìn)行超聲波清洗。

（3）自動(dòng)烘干。清洗完畢后，工作臺(tái)提升到中間烘干區(qū)域，烘干機(jī)自動(dòng)運(yùn)行，進(jìn)行規(guī)定時(shí)間的烘干操作。

（4）紫外殺菌。通過設(shè)計(jì)，紫外線不外泄，僅對(duì)平臺(tái)區(qū)域照射，并且在烘干的過程中進(jìn)行紫外殺毒，不占用時(shí)間，避免人體輻射。

（5）取放無需工具。因?yàn)榇逑次锲肥欠旁谕怀龅钠脚_(tái)上，放和取都處于同一位置，不需要相關(guān)工具輔助，真正做到無操作，無工具。

（6）簡(jiǎn)單時(shí)尚。功能加強(qiáng)，變多。實(shí)際的體積和重量沒有變大，外觀也是通過三維軟件設(shè)計(jì)，使用3D打印機(jī)打印試制，整個(gè)寬28cm，高30cm，采用半封閉設(shè)計(jì)，部分構(gòu)件采用3D打印技術(shù)設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量小，方便時(shí)尚。

【參考文獻(xiàn)】

［1］曹風(fēng)囯.超聲加工技術(shù).化學(xué)工業(yè)出版社，2005

［2］張海燕.超聲波清洗技術(shù).近代物理知識(shí)，2002

［3］白基成，郭永豐.特種加工技術(shù).哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2006

20世紀(jì)50年代初，誕生了一項(xiàng)新型技術(shù)——超聲波清洗技術(shù)。隨著技術(shù)的完善與進(jìn)步，它的應(yīng)用領(lǐng)域也日益擴(kuò)大。時(shí)至今日，由于它不俗的清洗效果與安全便捷的操作方式，被每個(gè)工廠、醫(yī)院、商店甚至家庭所欣然接受。但是現(xiàn)有的設(shè)備功能不全也是一大缺點(diǎn)，本文介紹一種新型設(shè)備來彌補(bǔ)其中不足。