Введение 5
1 Обзор решений для размагничивания технологического инструмента
и заготовок 7
1.1 Неуправляемый размагничиватель на постоянном магните 9
1.2 Электромагнитные размагничиватели с неуправляемой работой.
1.2 Промышленные размагничиватели с управляемой напряженностью магнитного поля
2 Разработка структурной схемы устройства 14
3 Разработка алгоритма функционирования устройства 17
4 Разработка принципиальной схемы устройства 24
4.1 Выбор микроконтроллера 24
4.2 Выбор элементов и расчет их параметров 31
5 Разработка конструкции печатной платы размагничивателя 39
5.1 Конструкция устройства 39
5.2 Разработка печатной платы устройства 39
5.3 Изготовление печатной платы 41
6. Экономическая часть 43
7. Безопасность и экологичность работы 45
Заключение 47
Список используемой литературы 48
Во время выполнения технологических операций на современном машиностроительном предприятии задействуют различные физические процессы, в том числе электросварку (контактную и электродуговую), обработку металлов резанием или давлением. В результате, ферромагнитные металлические изделия под действием технологических процессов намагничиваются.
Кроме того, в процессе обработки металлические изделия могут соприкасаться в постоянными магнитами, или испытывать вибрационные или другие знакопеременные механические нагрузки. Всё это приводит к появлению намагниченности обрабатываемого изделия - отдельной детали или даже целого узла. При этом, во время знакопеременных механических нагрузок, возможно намагничивание изделий даже в магнитном поле небольшой величины. Примером таких небольших полей может быть даже естественное магнитное поле Земли [6].
Механизм намагничивания во время технологической обработки изделий заключается в том, что вибрации, возникающие при механической обработке, вызывают ослабление сил трения между доменами материала изделия. Ослабление междоменных сил трения вызывает облегчение намагничивания всего изделия целиком.
Паразитное намагничивание деталей вызывает целый ряд негативных последствий:
- к намагниченным деталям и узлам притягиваются внешние мелкие металлические частицы или продукты износа самих деталей и узлов (например, в подшипниках, соприкасающихся местах сочленений и т.п.),
- магнитные поля намагниченных узлов и деталей корпусов изделий вызывают искажения измерительных датчиков, основанных на принципах измерения величины магнитного поля (различные датчики холла, элементы компасов),
- возможно непреднамеренное срабатывание различных электротехнических элементов, управляемых магнитным полем (магнитные или поляризованные реле, магнитные усилители, прочие элементы автоматики).
Кроме паразитного намагничивания деталей на производстве также используются процессы контроля качества изготовления деталей и узлов с помощью магнитной дефектоскопии, при которой происходит управляемое намагничивание контролируемого образца. При этом после завершения дефектоскопии также возникает задача размагничивания исследуемых образцов [11].
Перечисленные проблемы с намагничиванием актуальны и для различного инструмента, намагничиваемого в процессе работы как с предварительно намагниченными деталями, так и при работе с изначально магнитно нейтральными изделиями.
Негативные последствия, в этом случае, могут проявляться в прилипании к инструменту металлической стружки, возникающей в результате технологического процесса, а также металлических опилок, пыли, продуктов износа самого оборудования. Всё это приводит к нарушению расчетных характеристики технологического процесса и, в итоге, к снижению качества получаемых изделий [16].
Устранить негативное влияние намагниченности технологического инструмента, оснастки, изделий и деталей возможно с помощью принудительного размагничивания в переменном магнитном поле. При этом переменное магнитное поле может быть как с постоянными амплитудными параметрами, так и с переменными. Размагничивание производится как управляемыми, так и неуправляемыми генераторами магнитного поля [5].
В результате выполнения выпускной квалификационной работы разработана принципиальная электрическая схема программируемого генератора тока для размагничивателя технологической оснастки, работающая в соответствии с заданными временным профилем, состоящим из интервала времени увеличения амплитуды напряжения, а следовательно тока и магнитного поля в размагничивателе, интервала времени с максимальным значением магнитного поля, а также интервала времени с уменьшающейся величиной напряженность магнитного поля.
Составлен алгоритм работы всего устройства, включая работу микроконтроллера, датчиков, алгоритм опроса датчиков и реакции на их значения и оформлен в виде графической блок-схемы. Составленная блок схема алгоритма функционирования устройства значительно облегчит в реальных проектах работу специалиста по программированию микроконтроллеров.
На основании данных задания на ВКР, алгоритма работы, необходимых для управления параметров определены необходимые органы управления размагничивателем для работы оператора. Предполагается, что конструктивно эти органы управления будут находится на стенках корпуса всего размагничивателя.
Разработана печатная плата устройства с использование специализированного программного пакета Altium Designer. Размещены элементы на поверхности печатной платы, выбран способ изготовления в виде химического травления проводящего медного слоя. Сквозные отверстия, выполненные методом сверления должны быть металлизированы для улучшения электрического контакта между выводами элементов и проводящими областями на плате.
Определена стоимость комплектующих узлов и элементов системы на момент выполнения бакалаврской работы.
