工业清洗是指通过物理、化学等方法去除零件污染物或覆盖层而使其恢复一定洁净程度的过程。机械零件常用的清洗方法有浸洗刷洗、压力清洗、振动清洗等，它们往往劳动强度大、清洗环境比较恶劣、污染大，且效果不稳定、生产效率低，已与现代化大生产不相适，必须采用更先进的清洗方式。随着超声波技术的发展和电源器件技术的日益成熟，超声波清洗已成为可能。目前超声波清洗从原先体积小、质量轻的电子元件开始进入更大、更脏、更重的机械零件清洗。
1 超声波清洗机的工作原理
超声波清洗机主要由超声波发生器、换能器和清洗槽组成。是超声波清洗机的原理，超声波发生器产生大于20kHz 的超音频电信号，通过换能器转换为同频率的机械振动，并以超音频纵波形式在清洗液中辐射，超声空化效应下产生无数可高达上千大气压力的微小气泡并随即瞬间爆破，形成对零件表面细微局部高压轰击，零件上的污物在空化侵蚀、乳化和搅拌作用下，加之以适宜的温度、时间及清洗液的化学作用，零件表面及缝隙间的污垢被迅速剥离，从而达到清洗的目的。
2 总体结构设计
根据企业提出的清洗要求，采用超声波清洗技术，由多个清洗槽组成的清洗加烘干自动生产线结构如图1所示。
图1 超声波清洗机结构图
主要有取料、清洗、烘干、出料4个阶段。清洗由超声粗洗、超声精洗、鼓泡漂洗、防锈4个工序，分别设计有超声粗洗槽、超声精洗槽、鼓泡漂洗槽、防锈槽4个清洗槽。被洗零件借助工装网篮在各清洗槽间传送时依靠机械臂，共有5个机械臂设计成龙门结构，布置在清洗槽上方。机械臂由提升电机带动沿导轨上下移动，由平移电机带动作水平移动。烘干在密闭烘箱内进行，内部有加热管，并有热风循环，烘箱底部有链条传送机构，完成工装篮传送; 烘箱顶部、侧面各设有门，分别用于进料和出料，进料门、出料门分别由气缸控制其开启与关闭。该清洗机总体结构设计为四槽五臂式龙门超声波清洗装置，4个清洗槽材料为USU304不锈钢，各清洗槽根据各自需要分别配备贮液槽、循环过滤系统、加热系统等; 5个机械臂可实现上下、左右运动，完成提篮放篮、上钩下钩或前进后退动作，左右运动由减速电动机与齿条及线性滑轨实现，动作平稳准确;5个机械臂同时动作，清洗机多工位同时工作，按一定的生产节拍自动完成零件从取料、清洗、烘干、出料的全过程，控制系统由可编程控制器控制，可靠性高，系统柔性好。该工艺适合多数场合，超声波清洗工艺采用水基清洗剂，并进行加温，加快污物的溶解和分散，经过两次超声波清洗，零件的油污基本去除; 鼓泡漂洗通过鼓泡使槽内的清水活动起来，加速去除零件表面所残留的清洗介质，使零件呈完全中性; 再进行防锈处理，可以保证零件在装配时不再生锈; 对防锈处理好的零件进行快速热风烘干。
3 气压系统设计
密闭烘箱上顶部的进料门、侧部的出料门是由气缸驱动实现开门、关门动作的，气压系统原理压缩空气经截止阀、气动三联件、二位五通电磁换向阀进入气缸，用单向节流阀调节气缸的运动速度，即开门关门速度，同时也起背压作用，保证气缸运行平稳。
4 结束语
根据企业要求设计的四槽五臂式龙门超声波清洗机，能自动完成零件取料、清洗、烘干、出料的全过程，它采用可编程控制器和触摸屏控制，具有高可靠性，可进行工艺调整，具有一定的柔性，更利于设备的操作和维护。设备投入使用后，运行可靠，清洗清洁度高且一致好，同时清洗效率高，除人工上下料外，实现了自动化，大大减轻了工人劳动强度，满足企业批量化生产要求。该设备适合工业中大零件清洗或小零件多件清洗，修改控制参数或更换清洗液也可用于其他机械零部件的清洗。
