盲孔类零件超声波真空清洗的试验研究与应用

论文摘要

盲孔类零件广泛存在于各种工业制造领域,是结构上具有盲孔或小孔、窄缝等结构的零件总称。在加工制造过程中残留在零件盲孔中的油污、切屑较多且去除困难,严重影响了这类零件的使用性能。传统的清洗方法存在清洗效率低、清洗质量不均匀、除污率低、环保性差等缺点,导致使用寿命降低、故障率增高等问题,限制了最终产品功能的发挥,一定程度上制约着我国制造业整体水平的提高和长远的发展。因此,迫切需要研究具有针对性的清洗技术及工艺,满足盲孔类零件对清洗质量的要求。超声波真空清洗是一种新型的清洗工艺技术,针对盲孔类零件的结构特点及所用环保型碳氢清洗剂的使用特点,在超声波清洗中引入真空技术实现较好的清洗作用效果。目前,超声波真空清洗技术在清洗行业领域内得到越来越多的关注及研究,具有广阔的应用前景。本文以圆珠笔头这一典型的盲孔类零件的超声波真空清洗工艺技术的研究及应用为工作重点,所作的工作和取得的成果如下:（1）对盲孔零件及其污染物的性质进行了分析,对超声波真空清洗的相关理论以及碳氢溶剂清洗液的使用特性进行了研究探讨;制作了超声波真空清洗试验装置,采用铝箔腐蚀法进行了超声波真空清洗试验;应用matlab图像处理技术及显微镜观察等分析方法及手段对铝箔腐蚀结果进行评价,研究了清洗液中超声空化强度的主要影响因素,并对清洗工艺参数及条件进行了优化,得到主要参数为功率密度0.4W/cm2,频率40kHz并且扫频模式时清洗效果较好,为实际清洗生产应用提供了试验依据。重点研究了真空脱气过程中不同真空度对圆珠笔头盲孔及清洗液含气量的影响及作用规律,描述分析了真空脱气过程中气泡从析出、附着于零件至上浮到液面并释放的现象以及这一过程中不同阶段与真空度的关系。在真空度-0.08MPa时得到了最佳的脱气效果和清洗效果。（2）在铝箔腐蚀试验得到的工艺参数基础上,进行了超声波真空清洗圆珠笔头试验,结果表明除污率高于90%,残留量低于3mg,解决了盲孔类零件清洗质量不稳定的问题。（3）根据试验结论研制圆珠笔头超声波真空清洗设备。设计了设备的清洗工艺及系统、真空系统、控制系统和消防、冷却等系统,得出超声波真空清洗设备的管路系统图、机械装配及零件图等技术图纸资料,为今后开发相关设备提供设计参照。通过本论文工作,将盲孔类零件实际清洗需求与超声波真空清洗工艺研究相结合,将相关研究结论应用于圆珠笔头零件的清洗作业中,取得了较好的实际效益,并在清洗技术及工艺研究方面有一定意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 盲孔类零件清洗需求
• 1.1.2 制笔行业概况
• 1.1.3 圆珠笔结构特点及清洗要求
• 1.2 盲孔类零件清洗技术现状及比较
• 1.2.1 清洗技术现状
• 1.2.2 清洗设备现状
• 1.2.3 清洗介质使用现状
• 1.3 超声波真空清洗技术国内外发展趋势
• 1.4 课题研究内容
• 2 超声波真空清洗的理论分析
• 2.1 清洗对象及污染物分析
• 2.2 超声波真空清洗相关理论
• 2.2.1 超声波清洗的作用机理分析
• 2.2.2 液体强度、空化闭及空化强度
• 2.2.3 清洗槽中声场分布的一维近似理论
• 2.3 碳氢溶剂清洗液的特点
• 2.4 真空技术在超声清洗中的应用原理及作用
• 2.4.1 液体真空脱气原理分析
• 2.4.2 真空技术在清洗中的作用
• 2.5 超声波真空清洗主要组成部分
• 2.6 本章小结
• 3 超声波真空清洗试验
• 3.1 铝箔腐蚀法试验
• 3.2 清洗效果分析方法
• 3.2.1 Matlab图像处理法
• 3.2.2 质量法
• 3.3 试验条件
• 3.3.1 试验装置及其特点
• 3.3.2 试验材料及手段
• 3.4 试验研究影响空化作用的主要因素
• 3.4.1 功率密度对空化作用的影响
• 3.4.2 频率对空化作用的影响
• 3.4.3 清洗笼网孔对空化作用的影响
• 3.4.4 真空脱气对超声清洗影响的试验及分析
• 3.4.5 其他因素对空化作用的影响
• 3.5 圆珠笔头超声波真空清洗试验及结果分析
• 3.5.1 清洗效果观察法试验
• 3.5.2 清洗效果质量法试验
• 3.6 本章小结
• 4 圆珠笔头超声波真空清洗设备研制
• 4.1 清洗设备功能要求
• 4.2 总体方案设计
• 4.3 清洗系统设计
• 4.3.1 清洗工艺流程设计
• 4.3.2 清洗系统主要部件的选配
• 4.3.3 超声真空清洗槽结构设计
• 4.4 真空系统设计
• 4.4.1 真空系统总体设计
• 4.4.2 真空泵的选配
• 4.5 控制系统介绍
• 4.5.1 控制功能需求
• 4.5.2 控制器件选择
• 4.6 碳氢清洗液蒸馏系统
• 4.7 冷却系统和消防系统介绍
• 4.8 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 附录A Matlab图像处理部分程序举例
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢