【正文】 振蕩轉變成機械振動，在液體中產生超聲波振動進行清洗。這種新一代時尚家電，能夠使人們從繁瑣的家務勞動中解脫出來。 etc. Mechanical industry for the cleaning gears, bearings, diesel oil, fuel filter, valves and other mechanical parts, such as engine and missile ponents, such as watch of small parts, Again, such as optical and medical equipment used for washing various aspects lens, glasses and frame, glassware, medical and surgical instruments, etc.。超聲清洗始于2O世紀5O年代初，開始主要用于電子、光學和醫(yī)藥等領域，作為一項實用性很強的技術，其應用場所廣泛，涉及到大的機械零部件，小半導體器件的清洗等，常常稱作“無刷清洗”。隨著聲化學的出現與應用，再配合使用適當的溶液，調節(jié)清洗液酸堿度等，清洗效果更好第一章 超聲波清洗機原理與結構 超聲波清洗的原理和特點圖1是超聲波清洗的原理圖，換能器將超聲頻電能轉換成機械振動并通過清洗槽壁向盛在槽中的清洗液輻射超聲波。在氣泡閉合時，產生沖擊波，在氣泡周圍產生10 一10 Pa的壓力及局部高溫，這種物理現象稱為超聲空化。蒸汽型空化對污垢層的直接反復沖擊，一方面破壞污物與清洗件表面的吸附，另一方面也會引起污物層的疲勞破壞而脫離。由于空化作用，兩種液體在界面迅速分散而乳化，當固體粒子被油污裹著而附在清洗件表面時，油被乳化，固體粒子自行脫落。圖1 超聲波清洗機原理圖由此可見，凡是液體能浸到聲場存在的地方都有清洗作用，而且清洗速度快、質量高，特別適合于清洗件表面形狀復雜，如空穴、狹縫等的細致清洗，易于實現清洗自動化。在某些場合下可以用水劑代替有機溶劑進行清洗，或降低酸堿的濃度。超聲清洗也有其局限性，例如對聲波反射強的材料如金屬、陶瓷和玻璃等清洗效果好，而對聲波吸收大的材料如布料、橡膠以及粘度大的污物清洗效果差。超聲波發(fā)生器將50Hz的交流電轉換成超聲頻電振蕩信號后，通過電纜輸送給超聲換能器。(2)參數設定為了實現超聲波清洗的高效率，應當選擇最佳的聲強、頻率及清洗槽聲場分布等參數。低頻聲波的空化氣泡大、數量少，易于清洗較粗糙物品。本超聲波用清洗機于清洗較粗糙的生活用具，所以采用低頻20kHz。第二章 超聲波發(fā)生器設計超聲波發(fā)生器也稱作超聲電源，它是一種用以產生超聲頻電能并向超聲換能器提供的裝置。模擬電路超聲波發(fā)生器又分為振蕩一放大型和逆變型兩種。它是一個帶有振蕩電路的放大器，由振蕩、放大、匹配電路和電源組成。達到最佳負載值，通過輸出變壓器進行阻抗匹配，并通過功放輸出。圖3表示接正反饋時放大器在輸入信號=0時的方框圖，簡化下得圖4?；痉糯笃鳎ˋ）反饋網絡 （F）圖3 正弦波振蕩器方框圖 圖4 正弦波振蕩器方框圖＝AF＝1 振幅平衡條件 和 + =2n n=0,1,2,3…… 相位平衡條件這兩個式子是正弦波振蕩器產生持續(xù)振蕩的兩個必要條件。一個正弦波振蕩器只在某一個頻率下滿足相位平衡條件，這個頻率就是f0,這就是要求在環(huán)路中包含一個具有選頻特性的網絡。欲使振蕩器能自行建立振蕩，就必須滿足＞1的條件。由于TL494價格便宜而且性能優(yōu)越，設計采用由開關穩(wěn)壓塊TL494構成的振蕩器。通過給TL494的4腳加以一定的直流電壓就可實現占空比調整。本機供電電源為12V，采用的是推挽工作方式。調節(jié)電位器R4亦可實現超聲波的強度調節(jié)。放大部分可以是單級的，也可以是多級的，主要看輸出功率的需要。近年來越來越多的廠家采用功率集成電路做超聲波發(fā)生器的放大器件。與電子管發(fā)生器相比，晶體管發(fā)生器的優(yōu)點在于體積小、重量輕、效率高。要提高晶體管發(fā)生器的輸出能力，除了有賴于搞性能器件外，還必須采用高效率的電路。在這些放大器中，晶體管工作在伏安特性曲線的有源區(qū)。 (2)低壓驅動電路本機采用高壓小電流功放電路，由兩只三極管和耦合變壓器構成，見圖6。為此，三極管P1和P2對振蕩器的輸出作反相處理，三極管選用PNP型的8550。圖6 低壓驅動電路圖(3)功放匹配電路功放電路如圖7所示。具有線性度高、頻率響應好、開關速度快等優(yōu)點，是理想的開關元件。圖7 功放電路 高頻驅動和匹配電路超聲發(fā)生器與一般放大器的一個重要區(qū)別在于它的匹配電路部分。只有在同時進行了阻抗變換和調諧之后，整個系統(tǒng)才算是達到了匹配，換能器才能正常工作。匹配電路雖然結構簡單(通常只有一個匹配電感)，卻具有重要作用。對同一臺機器而言，如果工作一段時間后清洗效果變差，或者換能器經過更換，都需要重新調整匹配。技術人員通常是根據各自的經驗進行匹配。也有人讓機器空載時稍，微呈電感性，而在加載后轉變?yōu)榧冏锠顟B(tài)。但在已有經驗的基礎上，再掌握匹配的原理，就可以在匹配時有的放矢，更加主動，從而收到事半功倍的效果。壓電換能器又有很多種如圓柱形、喇叭形等。換能器是用來進行能量轉換的器件，是將一種形式的能量轉換為另一種形式的能量的裝置。超聲波換能器的特性參數包括共振頻率、頻帶寬度、機電耦合系數、電聲效率、機械品質因數、阻抗特性、指向性、發(fā)射及接收靈敏度等不同用途的換能器對性能參數的要求是不同的，如對于發(fā)射超聲波換能器，要求換能器有大的輸出功率和高的能量轉換效率；而對于接收型超聲波換能器，則要求寬的頻帶和高的靈敏度等 。對如圖9所示的換能器，設前蓋板、壓電陶瓷堆及后蓋板的特性阻抗分別為、（， 分別是密度、聲速和截面積），長度分別為、和。把換能器看做等效傳輸線，對應于自由端其阻抗為零，對應于節(jié)點處，其阻抗為無窮大，對均勻截面細棒如圖10其阻抗變換關系為式中，為棒的特性阻抗；是右端的負載阻抗；是從棒左端看的阻抗；k是波數。 參考文獻：[1] 曹風國. 超聲加工技術[M].化學工業(yè)出版社，2005(1)[2] 張海燕．超聲波清洗技術[J]．近代物理知識，2002(6)[3] 白基成 郭永豐. 特種加工技術[M].哈爾濱工業(yè)大學出版社，2006(1)[4] 胡傳忻 夏志東. 特種加工手冊[M].北京工業(yè)大學出版社，2007(9)[5] 康華光. 電子技術基礎[M].高等教育出版社，1987(6)[6] 艾小洋．中國工業(yè)清洗領域的現狀與發(fā)展趨勢[M]．現代制造，2004(2)[7] 欒桂冬 張金鐸. 王仁乾．壓電換能器和換能器陣[M]．修訂版；北京大學出版社，2005(9)附錄一:工藝規(guī)程制訂與并行工程T. Ramayah and Noraini Ismail摘要產品設計是用于產品，及它的部件裝配的計劃。而制訂一個這樣的計劃的行動就叫做工藝規(guī)程制訂。在以下文章中,我們將解釋工藝規(guī)程制訂和他的一些相關主題文章開始，我們應該區(qū)別在下列文章中被反復提到的工藝規(guī)程制訂和生產計劃。它在工藝規(guī)程制訂后面與原料分類及獲得滿足制造充分數量產品要求的資源有關。 能夠被計劃的工藝范圍和多樣性通常由于公司車間可用設備和技術能力而受到限制。工藝規(guī)程制訂通常是由制造工程師完成的，工藝制訂者必須熟悉工廠中詳細可用的制造流程并且能夠說明工程圖。下列各項是在工藝規(guī)程制訂范圍里的許多決定和詳細資料： 在工藝規(guī)程制訂的開始，產品設計的這一部分( 材料、尺寸、公差、表面處理等等)必須進行分析。 .工藝和順序.此外還必須準備好一個簡短的工藝步驟描述。 .設備選擇.另外，組件必須被購買或在新設備上的投資必須被制定。 .工具、沖模、鑄模、夾具、量具. 車間規(guī)劃，小工具，提升重物的提升間。 工作測量技術被用來為每個操作設定時間標準。 .切削工具和切削條件.零件工藝規(guī)程制訂對于單個零件，加工順序通過一種被稱為進路表的表格來進行文件證明備份。他們是類似的，一個用于產品設計，另一個用于制造。一個基本工序決定了工件的起始造型。起始造型常常必須通過改變起始造型操作(或者接近于最終造型)的二級工序來精制。當軋鋼廠制造金屬片是基本工序，沖壓操作像沖裁和彎曲通常是二級工序。塑料成型和其他操作的二級工序被稱為凈成型工序的并發(fā)二級工序，需要一些但并不多的二級工序的操作就是所提到的近似成型工序。一旦模型被建立，許多零件的下一步是改良它們的機械物理性能。金屬零件的熱處理操作就是最普通的實例。最后工序通常對零件(或裝配體)的表面提供一個涂層。表面處理的目的是改善外觀，改變顏色或者表面保護防止腐蝕和磨損等等。例如：塑料成型就很少需要最后程序。裝配工藝規(guī)程制訂一個既定產品的典型裝配方法由以下因素決定的：(1)預期產品數量(2)裝配產品的復雜性。例如：機械定位焊接、對于小數量產品，通常在人工裝配線上進行裝配。無論如何這里有一個工作必須被完成的優(yōu)先順序，這個優(yōu)先需求經常用一個優(yōu)先表來進行圖表描繪。在一個崗位完成整個裝配，對于一個裝配線上的大批量生產，工藝規(guī)程制訂由一種分配工作條件到裝配線個別工位并被叫做人工投入線性平衡法的程序組成。制造或購買決定在工藝制定過程中出現的一個重大問題是一個特定零件應該在公司內部的工廠內生產還是從外部銷售商處購買，并且這個問題的答案被認為是制造或購買決定。因為沒有其他選擇零件必須購買。在我們的關于制造或購買的決定的討論中，他應該認識到在開始幾乎所有的制造者從供應商那里購買原料。一個塑料成型廠從一個化工廠購買他的模塑料。很少的公司能夠在操作中從原料一直進行垂直整合，這看來至少購買一些也許在他的工廠可以另外制造的零件是合理的。這里有許多影響制造或購買決定的因素，一個人可能認為成本是決定是購買還是制造零件的最重要的因素?？墒?，如果購買決定導致公司工廠設備和勞動的閑置，購買零件的表面優(yōu)勢就會喪失。為一個特定零件被引述的價格是100個單位的每單位$。$，如果設備設計因為購買零件的決定而變的沒有利用價值，那么這個固定成本仍然繼續(xù)盡管設備閑置著。通過這種推理，如果應該已用于生產零件的設備閑置的購買決定并不是一個好決定因為他可能花費公司將近$+$+$=$。制造或購買決定并不像這個例子中的那樣直接。由此我們將引出并行工程。那些熟悉加工詳細資料和其他工藝的工廠培訓的工人逐漸退休，并且這些人在將來工藝制訂的過程中是非常有用的。CAPP經常被看作是計算機輔助制造（CAM）的一部分。事實上，當CAD和計算機輔助設計協(xié)同作用創(chuàng)造了一個CAD/CAM系統(tǒng)。來自計算機輔助工藝的優(yōu)點包括以下幾點： 自動工藝規(guī)程制訂比完全用手工編制工藝產生的更合理化和一致化。 在數據文件中的系統(tǒng)方法和標準加工設計的實用性使工藝制訂者可完成更多的工作。 .減少工藝規(guī)程的制訂時間. 計算機準備的進路表比手工準備的進路表更容易簡潔。 .結合其他應用軟件.計算機輔助工藝圍繞著兩個路徑來設計，這兩個路徑被叫做：（1）CAPP檢索系統(tǒng)和（2）CAPP生成系統(tǒng)。制造業(yè)的并行工程和設計并行工程引用一種常用于產品發(fā)展的路徑，通過它使工程設計功能、工程制造功能和其他功能綜合起來以減少一種新產品投放市場所需要的共用時間，也被稱為并發(fā)工程，他可能被認為是CAD/CAM技術的類似組織版本，按照傳統(tǒng)路徑來使一件產品投放市場。他好像消除了在設計和制造之間的一堵墻，當設計部門完成設計，他投擲工程圖和說明書越過這面墻，并且那時工藝規(guī)程制訂也開始了。 比較 : (a) 傳統(tǒng)產品發(fā)展周期和 (b) 并行產品的發(fā)展周期通過比較，實行并行工程的公司，工程制造部門在早期就參與到產品發(fā)展周期。他同樣為產品提供制造計劃繼續(xù)進行的早期準備，這種并行工程的路徑在圖(1)b中被描繪出。在產品發(fā)展階段的所有這些功能不僅能改善新產品的功能和性能，同時也能改善他的可造性、自檢性、易測性、服務能力和可維護性。并行設計包含以下因素：(1)一些制造和裝配設計(2)質量設計(3)成本設計和(4)生命周期設計。制造和裝配設計據估計一件產品的70%的生命周期成本是由在產品設計時所做的基本決定所決定的，這些設計決定包括每個零件的材料、零件模型、公差、表面處理、零件是如何被組織裝配的和常用裝配方法。例如，如果產品設計者決定用鋁砂型鑄造法制造一個分開零件，但是這個零件的工藝特性只能通過加工來完成(如螺紋孔和配合公差)，制造工程師沒有選擇的余地，只能按照先砂型鑄造在加工的方法來達到既定要求。因此，當產品設計展開時給制造工程師一個忠告設計者的機會對產品的順利可造性是非常重要的。當然，DFM和DFA是緊密相連的，因此讓我們用制造和裝配設計(DFM/A)的形式來表達。.在DFM/A中的組織變化.這可以通過以下方法來完成：(1)通過成立由產品設計者制造工程師和其他員工(例如：質量工程師、材料專家)組成的攻關小組來進行產品開發(fā)；(2)通過要求設計工程師用一些事業(yè)時間在制造上，以能夠掌握第一手可造性和可裝配性是如何通過產品設計聯系在一起的；(3)通過指派制造工程師到產品設計部門在一個臨時的或專任的基礎上做一個還原性顧問。 DFM/A為了理解如何設計一個既定產品來使可造性和可裝配性最大化也依賴于設計說明和指導方針的使用，這些通用設計指導方針中的一些幾乎適用于任何產品設計。指導方針有時互相矛盾，一條指導方針是“簡化零件模型，避免不必要的特征”。而且他也許值得來結合個別裝配件的特征來減少產品中零件的數量。