【正文】 。振蕩器產(chǎn)生一定頻率的信號，放大器將其放大到一定的功率輸出。振蕩器放大器匹配器電源超聲換能器圖2 振蕩放大型超聲波發(fā)生器結(jié)構(gòu)框圖振蕩條件：從結(jié)構(gòu)上看，正弦波振蕩器就是一個沒有輸入信號的、帶選頻網(wǎng)絡(luò)的正反饋放大器。由圖4可知，如果在放大器輸入端1外接一定頻率，一定幅度的正弦波信號Xa，經(jīng)過基本放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)所構(gòu)成的環(huán)路輸出后，在反饋網(wǎng)絡(luò)的輸出端2得到反饋信號Xf與Xa在大小和相位上都一致，則可以除去外接信號Xa，將2兩端連接在一起(如圖中虛線所示)而形成閉環(huán)系統(tǒng)，其輸出端可繼續(xù)維持與開環(huán)時一樣的輸入信號，即=。振蕩器的振蕩頻率0是由相位平衡條件決定的。它可以設(shè)置在放大器A中，也可以設(shè)置在反饋網(wǎng)絡(luò)F中，它可以用R、C元件組成，也可以用L、C元件組成。這樣在接通電源后，振蕩器就可以自行起振，最后趨于穩(wěn)態(tài)平衡。振蕩器電路見圖5圖5 振蕩器電路圖將TL494的5腳(CT)和6腳(RT)接定時元件電阻R和電容c，即可起振，振蕩器工作頻率由下式?jīng)Q定：= ()由于頻率選為20k由上公式得RC=,振蕩器輸出方波的占空比是換能器產(chǎn)生的超聲波強度的決定因素。定時元件由電容C、電阻R1和電位器R2構(gòu)成，調(diào)節(jié)電位器R2即可實現(xiàn)頻率的調(diào)整。電阻R3(10kQ)和電位器R4(10kQ)構(gòu)成分壓電路，死區(qū)時間控制端的電位應(yīng)界于2．5～5V之間。（1）超聲波放大器的選擇 超聲波放大器的作用是將振蕩信號放大至所需電平。早期的超聲波發(fā)生器使用電子管做放大器件，現(xiàn)在則普遍采用晶體管（三極管、場效應(yīng)管和IBGT器件）。目前工業(yè)上廣泛使用的超聲波發(fā)生器基本上被晶體管電路壟斷。但從另一方面講由于受到方向擊穿電壓、最大集電極電流、最大集電極耗散功率參數(shù)的限制，通常一對晶體管的最大輸出功率只能達到百瓦級。傳統(tǒng)的甲類、乙類、丙類放大器是把有源器件作為電流源工作。集電極電流受基極激勵信號控制作相應(yīng)變化。為了避免兩只功放管同時導(dǎo)通，導(dǎo)致內(nèi)部功耗增加，兩管的導(dǎo)通時間必須錯開，使它們在交替工作時有一段同時截止的時間。低壓驅(qū)動電路所用的電源是直流12V，而功放電路的電源是交流220V，在三極管后加入一個耦合變壓器，完成高低壓隔離的任務(wù)。電路由兩個VMOS功率場效應(yīng)管2SK791構(gòu)成。但其關(guān)斷特性在電流小時并不理想，下降沿有拖尾。一般放大器與負載之間的匹配只牽涉到阻抗變換，而超聲波發(fā)生器與負載之間的匹配則除了阻抗變換之外，還有一項很重要的內(nèi)容—調(diào)諧，即選用一定值的阻抗元件，使之在工作頻率上與負載中的電抗成分諧振。高頻驅(qū)動和匹配電路如圖8圖8高頻驅(qū)動和匹配電路超聲波清洗機中的匹配電路是將發(fā)生器輸出的電能送往換能器的通道。相同型號的清洗機，匹配調(diào)得好的清洗效果好；匹配調(diào)得差的則清洗效果差。與一般電子設(shè)備的匹配有所不同，超聲清洗機的匹配除了要解決變阻問題(即變換負載的阻值，使之與發(fā)生器的最佳負載值相等)外，還要解決調(diào)諧問題，即用匹配電感的感抗抵消換能器的容抗，使換能器呈純阻性。例如，有人在改變清洗槽水位時觀察電流的變化，如果電流變化處于一定范圍之內(nèi)，同時管子不發(fā)熱，空化聲強，便認為匹配已調(diào)好。這些經(jīng)驗都是適用的。第三章 超聲波換能器設(shè)計用于超聲清洗的換能器有兩種類型．一是磁致伸縮換能器，另一種是壓電換能器，磁致伸縮換能器這種換能器的電聲效率比較低．而且金屬鎳材料價格昂貴，制造工藝復(fù)雜，所以目前很少采用還有一種用鐵氧體材料做成的磁斂伸縮換能器，雖然其電聲效率比較高，但機械強度低，所能承受的電功率容量小，因而目前我國也很少應(yīng)用目前我國主要采用壓電換能器，因為這種換能器的電聲轉(zhuǎn)換效率高．原材料價格便宜，而且便于制造不同的結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)不同的清洗要求。經(jīng)過對比最后確定選用喇叭形夾心壓電換能器作為此次的換能器。在聲學(xué)研究領(lǐng)域中，換能器主要是指電聲換能器，它能實現(xiàn)電能和聲能之間的此處刪除500字此處刪除500字此處刪除500字此處刪除500字此處刪除500字此處刪除500字此處刪除500字此處刪除500字且，阻抗的反變換為 節(jié)面在前后蓋板長度滿足： 由上式得 mm圖9 喇叭形換能器結(jié)構(gòu)圖10 等截面細棒阻抗變換第四章 清洗槽設(shè)計清洗槽由內(nèi)槽和外殼組成．內(nèi)槽的外表面(一般在槽底外表)粘結(jié)超聲換能器，槽內(nèi)盛清洗液．槽一般用耐腐蝕的不銹鋼板制成，過于厚會影響聲的輻射．槽的內(nèi)壁，尤其是粘有換能器的輻射板要平整拋光，不能有傷痕，否則易產(chǎn)生空化腐蝕，縮短使用壽命．為避免被清洗工件直接與槽壁板接觸而劃傷，一般用鏤空吊籃(網(wǎng)籃)或支架將清洗件懸吊在清洗液中．網(wǎng)籃的骨架應(yīng)盡可能地小而輕，一般用不銹鋼絲編成或用其它反射聲良好的材料做成．結(jié)構(gòu)上要使超聲波受阻小而清洗液易于流動．內(nèi)槽的尺寸要根據(jù)清洗件的大小和形狀而定．清洗件的總表面積不應(yīng)大于內(nèi)槽的體積．粘有換能器的輻射板(如槽底板)所承受的電功率強度一般低于1．5 W／an2(用壓電換能器時．大多數(shù)應(yīng)在0．5～1 w／cm2之間)．過高的強度會加速輻射板表面的空化腐蝕，同時由于過劇烈的空化所產(chǎn)生的氣泡會影響能量傳遞，使遠離輻射面的液體空間聲強變?nèi)醵_不到均勻清洗的目的．在普通的清洗槽中，由于液面的反射，在清洗槽中會產(chǎn)生的駐波，使得在液體空間有些區(qū)域聲壓最小(波節(jié)處)，有些地方聲壓最大(波腹處)而造成清洗干凈程度不均勻．為減少駐波的形成，有時清洗槽的形狀要特別設(shè)計，或采取其他措施，例如掃頻工作方式．清洗件在槽中的排列要有一定的間隔，而最窄小的面應(yīng)朝向換能器的輻射面，以免妨礙聲輻射到整個清洗槽空間內(nèi)槽尺寸為400360200mm，超聲波功率為500瓦；外槽尺寸為420490380mm；超聲波發(fā)生器電路箱為224100135mm。為了把產(chǎn)品設(shè)計轉(zhuǎn)換成一個實際物體，這需要一個制造計劃。它是產(chǎn)品設(shè)計和制造之間的連接，工藝規(guī)程制訂包括決定加工順序和制造產(chǎn)品所必須完成的裝配步驟。工藝規(guī)程制訂與如何制造產(chǎn)品和它的零件等工程技術(shù)問題有關(guān)，制造零件和裝配產(chǎn)品需要什么樣的設(shè)備和工具？工藝規(guī)程制訂與產(chǎn)品制造物流管理有關(guān)系。工藝規(guī)程制訂工藝規(guī)程制訂包括決定最適當(dāng)?shù)闹圃旒把b配步驟和順序，在這些順序和步驟中他們必須根據(jù)所提出的詳細的設(shè)計說明書規(guī)范完成給定零件或產(chǎn)品制造。在公司內(nèi)部不能夠制造的零件必須到外部市場購買，工藝規(guī)程制訂所提及的工藝選擇同樣也受到詳細設(shè)計資料的限制，我們稍后將會回到這一點?；谥朴喺叩闹R、技術(shù)和經(jīng)驗，用于制造每個零件的工藝步驟以最合乎邏輯的順序被發(fā)展制訂。 .設(shè)計圖的說明. 工藝制訂者必須選擇哪一個工藝是必需的及必需工藝的序列。 大體上，工藝制訂者必須逐步展開利用工廠現(xiàn)有機器的計劃。 工藝必須決定每個工序需要什么工具，這些工具的實際設(shè)計和制造通常通過委派工具設(shè)計部門和工具庫或者聯(lián)系專攻那種工具制造的外面廠商來完成。 .方法分析.甚至在一些人工操作情景中的肢體動作也被指定。 .操作步驟. 這些必須對加工操作通過推薦標準手冊來進行詳細說明。就如工程圖被用于詳細說明設(shè)計產(chǎn)品一樣，進路表被用于詳細說明工藝計劃。制造單個零件的典型加工順序包括：(1) 一個基本工序 (2) 二級工序 (3) 提高物質(zhì)特性工序和(4) 最后工序。金屬鑄件、塑料成型、金屬精煉是基本工序中的實例。二級工序習(xí)慣于和基本工序一起提供起始造型，當(dāng)砂型鑄造是基本工序，車加工通常是二級工序。當(dāng)塑料注入成型是基本工序時，二級工序通常是不必要的，因為他的大多數(shù)幾何特征制造通過別的方式如成型制造來完成。許多有印象的摸鍛件就是這一類，這類零件能夠經(jīng)常在鍛造(初級工序)階段被成型，因此減少了必要的加工(二級工序)。提高特性工序并不改變零件模型，然而，它卻能改變零件的物理特性。類似的如玻璃通過熱處理來制造鋼化玻璃，對于大多數(shù)零件的制造來說，這些特性加強工序在加工工序中并不需要。例如電鍍、薄膜沉積技術(shù)、涂漆。在很多零件中最后工序是并不需要的。當(dāng)必須需要最后程序，他通常是加工順序的最后一步。例如：不同組件的數(shù)量和(3)常用裝配工藝。對于大量制造的一打或這樣組件的簡單零件，要采用適當(dāng)?shù)淖詣踊b配線。裝配工藝規(guī)程制訂包括裝配指令的發(fā)展，但是更詳細地對于小批量生產(chǎn)。這種裝配線按照裝配線平衡解決方案決定的順序發(fā)送工作單元到個別工位，在個別組成，任意工具或夾具的工藝規(guī)程制訂時，一條裝配線的決定、設(shè)計和制造必須被完成，并且工作站的必須被列出來。如果公司沒有技術(shù)設(shè)備或制造零件所必須的詳細制造工藝中的專門技術(shù)，那么答案就很明顯了。然而，在很多例子中零件既可以在利用現(xiàn)有設(shè)備在內(nèi)部制造或者可以從外部擁有相似制造能力的生產(chǎn)銷售商處購買。一個機械加工廠從一個金屬經(jīng)銷商購買他的起動柄原料或從一個鑄造廠購買他的砂型鑄件。一個沖壓廠可以去經(jīng)銷商或直接從軋鋼廠購買金屬片。也有可能為公司使用的每一個組成要求制造或購買決定。如果一個外部經(jīng)銷商比公司工廠更精通于制造零件的工藝，因而公司內(nèi)部生產(chǎn)成本可能比經(jīng)銷商賺取成本后的價格還要高。考慮以下例子制造或購買決定。制造零件的成分如下所示：單位原料成本=每單位$直接勞動成本=每單位$勞動加班150%=每單位$設(shè)備修理成本=每單位$___________________總計=每單位$這個組成應(yīng)該被購買還是在內(nèi)部制造？解決方案：盡管經(jīng)銷商的引證似乎支持購買決定，讓我們來考慮如果引證被接受可能在生產(chǎn)操作中的沖突。同樣，如果零件被購買由工廠空間，效用和勞動成本組成的$。另一方面，如果正在討論的設(shè)備可以被用于生產(chǎn)其他零件并且內(nèi)部生產(chǎn)成本低于外部聯(lián)系報價，那么一個購買決定就是一個好決定。這幾年的一個趨勢，尤其在汽車工業(yè)，公司和零件供應(yīng)者建立緊密關(guān)系。在計劃操作方面制造公司有很大興趣利用計算機輔助工藝（CAPP）系統(tǒng)來完成。一種可選擇的用于完成這種功能的方式是必需的，CAPP 提供了這種選擇。然而這種趨向意味著CAM是一系列系統(tǒng)。在這樣一個系統(tǒng)中，CAPP成為設(shè)計和制造之間的直接聯(lián)結(jié)。 .工藝合理化和標準化.標準設(shè)計趨向產(chǎn)生低成本和高生產(chǎn)質(zhì)量。 .增強工藝制訂者的生產(chǎn)力. 與手工準備相比，利用CAPP系統(tǒng)的工藝制訂者可以在較短的時間內(nèi)準備好進路表。 .改良異讀性. CAPP 系統(tǒng)可以在界面上與其它應(yīng)用軟件結(jié)合，象成本估計和工作標準。許多CAPP系統(tǒng)結(jié)合這兩種路徑而被稱為生成檢索CAPP系統(tǒng)。如圖(1)a所示，工程設(shè)計功能和工程制造功能這兩種功能是分開并且連續(xù)的，產(chǎn)品設(shè)計部門開展一項新的設(shè)計有時很少考慮到公司的制造能力，也很少有機會能夠讓制造工程師來提供如何使設(shè)計更容易制造的一些建議。圖（1）為如何使產(chǎn)品和他的組成能夠被設(shè)計的更適于制造提供建議。除了工程制造以外其他功能同樣被包括在產(chǎn)品發(fā)展周期中，如質(zhì)量工程、制造部門、后勤服務(wù)、市場供應(yīng)評定組成和一些情況下將使用這些產(chǎn)品的消費者。通過早期功能改善，因為在最終產(chǎn)品設(shè)計之后的回顧太晚以至于不能對設(shè)計進行便利的修改的不利因素的消除，使產(chǎn)品發(fā)展周期的持續(xù)期大大減少。另外，像快速成型、虛擬制造、和組織轉(zhuǎn)變等輔助技術(shù)需要被用來促進公司的并行工程。一旦這些決定被指定，減少產(chǎn)品制造成本的能力就會被限制。在這個例子中，用一個在單獨步驟所需要的塑料模制品也許是一個較好的決定。這種被用于嘗試描述順利改變一件新產(chǎn)品的可造性的條件是制造設(shè)計(DFM)和裝配設(shè)計(DFA)。制造和裝配設(shè)計包括在一件新產(chǎn)品中的可造性和可裝配性的綜合考慮，這包括： (1)組織變化和(2)設(shè)計原理和指導(dǎo)方針。 DFM/A的有效執(zhí)行包括公司組織機構(gòu)的正式或非正式的變化，因此設(shè)計職工和制造職工之間有很好的交流和交互作用。.設(shè)計說明和指導(dǎo)方針.在其他方面，一些設(shè)計原理只適用于特定工序，例如：軸或錐度在階梯中的使用和利用模制品來切除模內(nèi)零件，在制造過程中我們只把這些具體過程指導(dǎo)方針放在書本上。但是在同一表格里的另一指導(dǎo)方針為了裝配安全而規(guī)定在設(shè)計產(chǎn)品時“特殊幾何特征必須不時加上他的組成”。在這些示例中零件制造設(shè)計與裝配設(shè)計相沖突，在這個矛盾沖突的兩邊，一個適當(dāng)解決方法必須被發(fā)現(xiàn)。 .Interpretation of design drawings. .Process and sequence. .Equipment selection. .Tools, dies, molds, fixtures, and gages. Workplace layout, small tools, hoists for lifting heavy parts, even in some cases hand and body motions must be specified for manual operations. The industrial engineering department is usually responsible for this area..Work standards. These must be specified for machining operations, often with reference to standard handbook remendations.Process planning for partsFor individual parts, the processing sequence is documented on a form called a route sheet. Just as engineering drawings are used to specify the product design, route sheets are used to specify the process plan. They are counterparts, one for product design, the other for manufacturing.A typ