Разработка и проектирование специализированного оборудования и технологии лазерного легирования боковой поверхности втулок

 

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 оборудования LRS 100

4. Выбор устройства вращения привод вращения фирмы ООО "ОКБ "БУЛАТ"

5. Выбор бункерно-ориентирующего устройства

6. Выбор робота KAWASAKI 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. 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

 
 

Таблица 2