Разработка и проектирование специализированного оборудования и технологии лазерного легирования (стр. 1 из 3)
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра «Литейные и высокоэффективные технологии»
Курсовая проектирование
По дисциплине: «ПСОиО»
На тему: «Разработка и проектирование специализированного оборудования и технологии лазерного легирования боковой поверхности втулок»
Вариант № 3
Выполнил: студент 4-ФТФ-4
Золотухин В.В.
Проверил: Профессор, к.т.н.
Паркин А.А.
Самара
2009
Реферат
Курсовой проект содержит:
Печатных листов 24
Рисунков 8
Таблиц 5
Графических листов 6
Спецификаций 1
Библиографический список
Ключевые слова:
ТЗ, ЗАГОТОВКА, ЛТК, РОБОТ, ПРОЕКТИРОВАНИЕ, ОСНАСТКА, АЛГОРИТМ ,ТЕРМООБРАБОТКА,УСТРОЙСТВО ВРАЩЕНИЯ .
В курсовом проекте сделано:
1.Анализ технического задания
2. Расчет режимов обработки
3. Выбор лазерного оборудованияLRS 100
4. Выбор устройства вращения привод вращения фирмы ООО "ОКБ "БУЛАТ"
5. Выбор бункерно-ориентирующего устройства
6. ВыборроботаKAWASAKI F-SERIES:
FS06N (FS06L)
7. Разработка алгоритма функционирования технологического комплекса
Содержание
Введение 4
1.Технологический анализ технического задания 5
1.1 Анализ эскиза 5
1.2 Расчет массы заготовки 8
1.3 Анализ технического задания 9
2. Расчет режимов обработки и выбор основного и вспомогательного технологического оборудования для ЛТО 10
2.1 Расчет режимов обработки
2.2 Расчет штучного времени 10
2.3 Выбор лазерного оборудования 11
2.4 Выбор устройства вращения 13
2.5 Выбор бункерно - ориентирующего устройства 15
2.6 Выбор робота 17
3. Разработка алгоритма автоматизации и средств контроля ЛТО 20
4.Принцип построения и функционирования автоматизированного комплекса
4.1 Принцип функционирования комплекса 21
4.2 Алгоритм функционирования комплекса для ТО 20
Заключение 23
Библиографический список 24
Приложение
Введение
Лазерная технология обеспечивает повышение производительности труда, точности и качества обработки, представляет практически безотходную технологию, удовлетворяющую требованиям по защите окружающей среды.
Применение лазеров для термической обработки основано на трансформации световой энергии в тепловую. Высокая концентрация энергии в световом потоке оптического квантового генератора позволяет нагреть поверхность до температурного диапазона ТО за очень короткое время.
Лазерная термообработка металлов и сплавов является весьма эффективным способом направленного изменения физико-химических и механических свойств поверхностных слоев. Так как сочетание этих свойств материала определяет многие эксплуатационные характеристики изделий, то методы лазерной обработки приняты в качестве средства их повышения.
Лазерная закалка и термообработка -один из самых первых технологических процессов с использованием лазерного излучения, основанный на очень высокой скорости нагрева и охлаждения материалов под действием лазерного излучения. Высокие скорости охлаждения приводят к формированию и фиксации большого количества неравновесных структур, обладающих в ряде случаев повышенными служебными характеристиками.
Механизм ЛТО заключается в фазовом превращении материала после его скоростного нагрева до температур выше температур фазовой перекристаллизации (вплоть до температур плавления) с последующим быстрым охлаждением обработанной зоны путем отвода тепла за счет теплопроводности материала изделия. Скорость охлаждения при температуре нагрева ниже температуры плавления составляет (5-10)*103 С/с, при кристаллизации из жидкого слоя-106 С/с (что в 103 раз больше скорости обычной закалки).
Отсутствие потребности в закалочной среде, высокая скорость операции, возможность локального упрочнения и упрочнения поверхностей детали в труднодоступных местах, регулирование глубины упрочнения, сведение к минимуму деформаций обрабатываемой детали, возможность закалки детали в собранном узле всё это относится к преимуществам лазерной закалки. К недостаткам лазерного упрочнения можно отнести небольшую глубину упрочнения и затруднительность обработки больших площадей.
Для автоматизации процесса ТО необходимы устройства погрузки и выгрузки деталей, а также устройства, которые обеспечат своевременную установку и удаление детали из оснастки.
1.Технологический анализ технического чертежа
1.1 Анализ эскиза
1. Проектная работа- спроектировать специализированную оснастку, приспособления, средства механизации, автоматизации и контроля процесса легирования втулок из ст40 хромом на 1%.
2. Расчетная работа – а)Расчет режимов обработки; б) Выбор лазерной установки; вспомогательного оборудования
3. Пояснительная записка – 15-20 листов. Обоснование проекта, принцип функционирования, описание узлов.
4. Графическая работа : а- общий объём 3 листа А1; б – общий вид технологического комплекса – 1 лист; в – оснастка приспособление, средства механизации, автоматизации и контроля – 1- 1,5 листа; г – структурная схема установки и алгоритм функционирования комплекса – 0,5 – 1 лист.
Эскиз заготовки
Рис.1
Механические и физические свойства стали Ст40
и легирующего элемента.
Свойства углеродистых сталей определяются содержанием углерода и применяемой обработкой. Горячекатаные, нормализованные и отожженные стали имеют феррито-перлитную структуру.
Увеличение содержания углерода (перлита) приводит к росту прочности и падению пластичности и вязкости стали, при этом порог хладноломкости существенно повышается. Структура закаленной стали зависит от содержания углерода и температуры нагрева под закалку.
Достоинствами углеродистых сталей является то, что в малых сечениях после закалки достигается высокая твердость в поверхностном слое и мягкая, вязкая сердцевина инструмента. Такие свойства благоприятны для такого инструмента, как ручные метчики, напильники, пилы, стамески, долота, зубила и т. д. В отожженном состоянии углеродистые стали имеют низкую твердость, в них легко при отжиге получается структура зернистого цемента, что обуславливает их хорошую обрабатываемость при изготовлении инструмента.
В данной работе материал заготовки это Ст40, сталь с процентным содержанием углерода в 0,4 %. Она относится к конструкционным сталям. Является наиболее распространённой в промышленности и машиностроении.
В качестве легирующего элемента мы будем использовать хром. Хром увеличивает коррозионную стойкость, прочность, жаропрочность. Широко применяется для легирования важных узлов и механизмов.
Таблица 1
| Материал | Ст40 |
| 1 | 3 |
| 273 K c а l | 4401448 |
| 473 K c а l | 5001247 |
| 673 K c а l | 5401146 |
| 873 K c а l | 560939 |
| 1073K c а l | 716528 |
| 1273K c а l | 695527 |
| 1473K c а l | 680630 |
Таблица 2
| Мате- риал | r, 103 кг/м3 | cP, Дж/кгК | а, 10-6 м2/c | lT, Вт/мК | s, 108 (ом м)-1 | ТПл, К | DHПд, кДж/кг | ТКИП, К | DHКИП МДж/кг |
| Cr | 7,18 | 453,9 | 29 | 94,5 | 0,083 | 2163 | 400 | 2953 | 6,7 |
| Fe | 7,87 | 450 | 22,7 | 79,9 | 0,098 | 1812 | 250 | 3473 | 6,27 |
1.2 Расчет массы заготовки
Рис.2
Vцелого усечённого конуса = 1/3*ПH(R2 + rR + r2) = 1/3*3,14 *43(22,52+22,5*15*152) = = 45,01*1068,75 = 48104,44 (мм3) = 48,104*10-6 (м3)
Vцилиндра = SH = 43*3,14*112 = 16,337*10-6 (м3)
Vзаготовки = 48,104*10-6 – 16,337*10-6 = 31,767 * 10-6 (м3)
M=V*p
M=31,767*7,85*10-3=0,249 (кг)
1.3Анализ технического задания
Проанализировав техническое задание, физические, механические и технологические свойства сплава ВТ22, рассчитав массу заготовки можно сделать следующие выводы:
1. Производство массовое, поэтому необходимо стремиться к тому чтобы основное время было меньше или сопоставимо с подготовительным временем, что достигается применением средств механизации и автоматизации.
2. Обработку будем производить лазерной установкой
3. Учитывая время на базирование и установку, необходимо автоматизировать процесс
4. Так как осуществляется полная автоматизация процесса, необходимо разработать алгоритм функционирования комплекса с целью дальнейшего полного программного обеспечения.
2.Расчет режимов обработки и выбор основного и вспомогательного технологического оборудования для ЛТО.