三立柱夹心式压电换能器自动装配机研制

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1、杭州电子科技大学硕士学位论文三立柱夹心式压电换能器自动装配机研制研究生：王鹏指导教师：张云电教授2014年12月DissertationSubmittedtoHangzhouDianziUniversityfortheDegreeofMasterDevelopingofThreeColumnsSandwichTypePiezoelectricTransducerAutomaticAssemblyMachineCandidate:WangPengSupervisor:Prof.ZhangYundianDecember，2014杭州电子科技大学硕士学位论文摘要随着超声技术的

2、发展，超声设备的应用越来越广泛。超声换能器作为超声设备的核心部件之一，具有高效、大功率等特点。但是，传统的夹心式压电换能器装配方法中存在扭矩不稳定、压力波动范围大等问题，这些缺点导致夹心式压电换能器电声转换效率低、易发热、陶瓷片易碎、换能器易松开等问题。因此，夹心式压电换能器的装配质量对其性能有着重要的影响。根据传统装配存在的这些问题，本文提出了夹心式压电换能器自动装配机，并设计和分析了夹心式压电换能器自动装配机的机械结构，同时给出了该自动装配机的控制程序。本文的主要内容如下：第一章，介绍了超声技术和超声换能器的基本概念以及应用范围，然后介绍了超声技术、超声换能器、PL

3、C以及压电换能器装配技术在国内外的研究状况，最后提出了本文的主要研究内容。第二章，研究了换能器的各种性能参数以及装配质量的判断方法。分析了夹心式压电换能器上的应力分布情况。针对夹心式压电换能器的特点，计算了其在换能器上施加预应力的大小和换能器中压电陶瓷片受力时产生的电荷量之间的关系。第三章，介绍了夹心式压电换能器自动装配机的整体结构方案。根据装配机的不足，设计了夹心式压电换能器电极与检测夹头对准和夹紧装置以及夹心式压电换能器螺母与套筒扳手对准装置。第四章，建立了夹心式压电换能器自动装配机的三维模型，并对其进行简化。将其导入AnsysWorkbench中，使用AnsysW

4、orkbench对装配机进行了静、动态分析，论证其理论可行性。第五章，介绍了PLC控制系统的组成和优点。根据，夹心式压电换能器自动装配机的特点和工作流程，进行硬件的设计和软件的编程。采用WinCCFlexible组态软件建立适合夹心式压电换能器自动装配机的人机界面。第六章，利用自动装配机对夹心式压电换能器进行装配实验，得出装配后夹心式压电换能器的参数。证明了装配机的可行性。第七章，对全文进行总结，并对今后夹心式压电换能器装配机的发展提出设想。关键词：压电换能器，自动装配机，机械结构，控制系统，实验I杭州电子科技大学硕士学位论文AbstractWiththedevelop

5、mentofultrasonictechnology，ultrasonicequipmenthasbeenwidelyapplied．Ultrasonicpiezoelectrictransduceristheimportantcomponentofultrasonicequipment，ithasthecharacteristicsofhighefficiencyandhighpower．However，thetraditionalmethodofPZTtransducerassemblyhasmanyproblems，suchas，torqueinstability

6、，largerangeofpressurefluctuationandsoon．Thesedefectscausedthesandwichpiezoelectrictransducerelectro－acousticconversionefficiencyislow，easytoheat，ceramicchipiseasytofragile，sandwichpiezoelectrictransduceriseasytoloosen．Therefore，theassemblyqualityhasanimportantinfluenceontheperformanceoft

7、hesandwichpiezoelectrictransducer．Accordingtotheproblemsoftraditionalassembly，thispaperputsforwardthesandwichpiezoelectrictransducerautomaticassemblymachine，designandanalysisthestructureofassemblymachine，andpresenttheassemblymachine'scontrolprogram．Themaincontentofthispap