一種新型超聲波清洗設備

姜海林 施 恒 宋桂林 楊 兵 朱祥彬 王丹丹 淮陰工學院機械與材料工程學院

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一種新型超聲波清洗設備

姜海林 施 恒 宋桂林 楊 兵 朱祥彬 王丹丹 淮陰工學院機械與材料工程學院

【文章摘要】

【關鍵詞】

新型技術；清洗技術；操作方式

超聲波清洗技術在我國的應用已經取得了不錯的成績。在機械方面，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、制動器、閥門的清洗；在生活或光學設備中，眼鏡、望遠鏡、顯微鏡、瞄準具等光學系統及取樣玻璃片的清洗；在電氣學領域，印制電路板、晶片、硅片、元器件殼、座、鐵路系統用的信號控制繼電器、元器件、連接件、顯像管以及電真空器件等的清洗；醫學領域里，醫用器具、制藥、食品、生化等試驗中所用各種瓶罐的清洗；以及工藝品或精密設備制造行業，噴絲頭、精密橡膠件、精密模具、珠寶工藝品等的清洗。

1.概念

超聲波清洗技術是利用超聲波在液體中的空化、直進流及加速作用對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，從而達到清洗的目的。

2.缺點

目前超聲波清洗機的普及率并不是很高，主要應用在一些眼鏡商店，手表商店或者醫院藥店等。而且功能很單一，清洗完成后還需要別的方式去處理上邊殘留的水分和病菌等。眼鏡行業的發展也帶動了眼鏡保養行業的發展。這也推動了超聲波清洗技術在眼鏡行業的應用。無論是眼鏡商店還是眼鏡行業的展覽會上都會有超聲波清洗機的身影。但是這些各種各樣的清洗機的功能都比較單一。工作時通過按鍵或旋鈕選擇工作時長，清洗工作結束后，手動取出眼鏡擦除上邊的水分或者放入烘干機再對眼鏡進行除水處理。有時候由于擦拭眼鏡的手帕未曾消毒，會在眼鏡上沾染病菌，使用時有可能會引發眼部疾病。

3.新產品設計流程

新型超聲波清洗設備的設計與制造分為外形設計、功能部件的設計與選擇、調試與試制、裝配與維護幾大環節。具體設計流程如下。

（1）查閱文獻與資料；

（2）采用調查問卷的形式調查市場，以此判斷廣大群眾的需求；

（3）走訪超聲波清洗機生產商，了解超聲波清洗市場；

（4）綜合調查結果，擬定新型超聲波清洗設備的功能與外形；

（5）選擇功能部件，根據選用元件的外形尺寸修改外形；

（6）學習使用相應軟件，購買與制作所需零件；

（7）安裝調試。

設計流程如圖1所示。

4.功能部件的設計與選型

新型超聲波清洗設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

新型超聲波清洗設備的工作原理是通過單片機作為控制元件來操作，其余零件按照原定工作流程工作。單片機是一種微型計算機，它采用極大規模集成電路技術把中央處理器CPU、只讀存儲器ROM、隨機存儲器RAM、多種Ι/O接口和中斷系統、定時器/計數器等功能集成到一塊硅片上，形成了一個微小卻完善的集成電路芯片。最大的優點就是體積微小，是一種非常好用的控制元件。

圖1　設計流程圖

STC89C52是STC公司生產的一款以52單片機為內核，低功耗，高性能的微控制器，具有8K在系統可編程Flash存儲器。以51單片機為基礎做了很大的改進，增加了很多51單片機不具備的功能，并與工業80C51產品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統可編程，亦適用于常規編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在線系統可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應用系統提供高靈活、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

在現市場使用的清洗機基礎上，設計制造出多功能全自動的清洗機。其創新點如下：

（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，靜等工作臺再次升起。

（2）自動清洗。待清洗物品放在工作臺上，5秒后工作臺下降至超聲波清洗槽，進行超聲波清洗。

（3）自動烘干。清洗完畢后，工作臺提升到中間烘干區域，烘干機自動運行，進行規定時間的烘干操作。

（4）紫外殺菌。通過設計，紫外線不外泄，僅對平臺區域照射，并且在烘干的過程中進行紫外殺毒，不占用時間，避免人體輻射。

（5）取放無需工具。因為待清洗物品是放在突出的平臺上，放和取都處于同一位置，不需要相關工具輔助，真正做到無操作，無工具。

（6）簡單時尚。功能加強，變多。實際的體積和重量沒有變大，外觀也是通過三維軟件設計，使用3D打印機打印試制，整個寬28cm，高30cm，采用半封閉設計，部分構件采用3D打印技術設計，結構簡單，重量小，方便時尚。

【參考文獻】

［1］曹風囯.超聲加工技術.化學工業出版社，2005

［2］張海燕.超聲波清洗技術.近代物理知識，2002

［3］白基成，郭永豐.特種加工技術.哈爾濱工業大學出版社，2006

20世紀50年代初，誕生了一項新型技術——超聲波清洗技術。隨著技術的完善與進步，它的應用領域也日益擴大。時至今日，由于它不俗的清洗效果與安全便捷的操作方式，被每個工廠、醫院、商店甚至家庭所欣然接受。但是現有的設備功能不全也是一大缺點，本文介紹一種新型設備來彌補其中不足。