一种新型超声波清洗设备

姜海林 施 恒 宋桂林 杨 兵 朱祥彬 王丹丹 淮阴工学院机械与材料工程学院



一种新型超声波清洗设备

姜海林 施 恒 宋桂林 杨 兵 朱祥彬 王丹丹 淮阴工学院机械与材料工程学院

【文章摘要】

【关键词】

新型技术；清洗技术；操作方式

超声波清洗技术在我国的应用已经取得了不错的成绩。在机械方面，拆修零部件的清洗，零部件喷涂前的清洗或在电镀前后的清洗都需要高清洁度的清洗，如油泵油嘴偶件、燃油过滤器、轴承、制动器、阀门的清洗；在生活或光学设备中，眼镜、望远镜、显微镜、瞄准具等光学系统及取样玻璃片的清洗；在电气学领域，印制电路板、晶片、硅片、元器件壳、座、铁路系统用的信号控制继电器、元器件、连接件、显像管以及电真空器件等的清洗；医学领域里，医用器具、制药、食品、生化等试验中所用各种瓶罐的清洗；以及工艺品或精密设备制造行业，喷丝头、精密橡胶件、精密模具、珠宝工艺品等的清洗。

1.概念

超声波清洗技术是利用超声波在液体中的空化、直进流及加速作用对液体和污物造成直接或间接的作用，使污物从清洗件上分离、乳化、剥离，从而达到清洗的目的。

2.缺点

目前超声波清洗机的普及率并不是很高，主要应用在一些眼镜商店，手表商店或者医院药店等。而且功能很单一，清洗完成后还需要别的方式去处理上边残留的水分和病菌等。眼镜行业的发展也带动了眼镜保养行业的发展。这也推动了超声波清洗技术在眼镜行业的应用。无论是眼镜商店还是眼镜行业的展览会上都会有超声波清洗机的身影。但是这些各种各样的清洗机的功能都比较单一。工作时通过按键或旋钮选择工作时长，清洗工作结束后，手动取出眼镜擦除上边的水分或者放入烘干机再对眼镜进行除水处理。有时候由于擦拭眼镜的手帕未曾消毒，会在眼镜上沾染病菌，使用时有可能会引发眼部疾病。

3.新产品设计流程

新型超声波清洗设备的设计与制造分为外形设计、功能部件的设计与选择、调试与试制、装配与维护几大环节。具体设计流程如下。

（1）查阅文献与资料；

（2）采用调查问卷的形式调查市场，以此判断广大群众的需求；

（3）走访超声波清洗机生产商，了解超声波清洗市场；

（4）综合调查结果，拟定新型超声波清洗设备的功能与外形；

（5）选择功能部件，根据选用元件的外形尺寸修改外形；

（6）学习使用相应软件，购买与制作所需零件；

（7）安装调试。

设计流程如图1所示。

4.功能部件的设计与选型

新型超声波清洗设备的主要硬件清单如下表1。

表1 主要硬件清单

4.1主控元件单片机

新型超声波清洗设备的工作原理是通过单片机作为控制元件来操作，其余零件按照原定工作流程工作。单片机是一种微型计算机，它采用极大规模集成电路技术把中央处理器CPU、只读存储器ROM、随机存储器RAM、多种Ι/O接口和中断系统、定时器/计数器等功能集成到一块硅片上，形成了一个微小却完善的集成电路芯片。最大的优点就是体积微小，是一种非常好用的控制元件。

图1　设计流程图

STC89C52是STC公司生产的一款以52单片机为内核，低功耗，高性能的微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。以51单片机为基础做了很大的改进，增加了很多51单片机不具备的功能，并与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适用于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在线系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、有效的解决方案。

4.2控制过程流程图如图2所示

图2　控制过程流程图

5.总结

在现市场使用的清洗机基础上，设计制造出多功能全自动的清洗机。其创新点如下：

（1）无操作。仅需要使用者，将待清洗物品放在突出的工作平台，静等工作台再次升起。

（2）自动清洗。待清洗物品放在工作台上，5秒后工作台下降至超声波清洗槽，进行超声波清洗。

（3）自动烘干。清洗完毕后，工作台提升到中间烘干区域，烘干机自动运行，进行规定时间的烘干操作。

（4）紫外杀菌。通过设计，紫外线不外泄，仅对平台区域照射，并且在烘干的过程中进行紫外杀毒，不占用时间，避免人体辐射。

（5）取放无需工具。因为待清洗物品是放在突出的平台上，放和取都处于同一位置，不需要相关工具辅助，真正做到无操作，无工具。

（6）简单时尚。功能加强，变多。实际的体积和重量没有变大，外观也是通过三维软件设计，使用3D打印机打印试制，整个宽28cm，高30cm，采用半封闭设计，部分构件采用3D打印技术设计，结构简单，重量小，方便时尚。

【参考文献】

［1］曹风囯.超声加工技术.化学工业出版社，2005

［2］张海燕.超声波清洗技术.近代物理知识，2002

［3］白基成，郭永丰.特种加工技术.哈尔滨工业大学出版社，2006

20世纪50年代初，诞生了一项新型技术——超声波清洗技术。随着技术的完善与进步，它的应用领域也日益扩大。时至今日，由于它不俗的清洗效果与安全便捷的操作方式，被每个工厂、医院、商店甚至家庭所欣然接受。但是现有的设备功能不全也是一大缺点，本文介绍一种新型设备来弥补其中不足。