Введение………………8
1. Литературный обзор………………9
2. Разработка математической модели вибрационного стола………………………….22
2.1 Теоретические основы исследований………………………………………………….22
2.2 Построение графических зависимостей……………………………………………….27
3. Разработка конструкции вибрационного стола………………………………………...38
3.1 Конструкция вибростола………43
4. Разработка имитационной модели управления амплитудой виброперемещений …45
4.1 Выбор управляемых виброопор……45
4.2 Разработка САУ……51
4.3. Определение диапазона работы…52
4.4 Описание работы САУ……………56
5 Экспериментальные исследования……60
5.1 Методика эксперимента…………60
5.2 Анализ результатов…………62
6 Безопасность и экологичность…………66
6.1 Оценка опасных и вредных производственных факторов…………………………...66
6.2 Техника безопасности………66
6.3. Производственная санитария……71
6.5. Охрана окружающей среды……72
6.6. Расчет пружинных виброизоляторов……2
7. Экономическая часть……………7
7.1. Формирование комплекса работ, необходимых для проведения исследования…77
7.2. Определение себестоимости проведения НИР с использованием виброобработки…79
7.3. Оценка научно-технического уровня НИР..85
Заключение …………87
Библиографический список……………88
Приложение А……………91
Приложение Б……………………94
Приоритетным направлением современного производства, как машиностроительного, так и любого другого, является повышение работоспособности оборудования при одновременной экономии материальных, энергетических и трудовых ресурсов. В последнее десятилетие популярность набирает метод 3D печати, который позволяет получить заготовки со сложной геометрией со значительной экономией временных и денежных ресурсов. В настоящее время существует ряд технологий 3D-печати, наиболее распространённые из которых: лазерное сплавление металлических порошков (SLM) и электродуговая наплавка проволокой (WAAM), при этом технология WAAM, рассматривается как наиболее универсальная для интеграции в станки с ЧПУ с наименьшими затратами на переоборудование. Преимуществами технологии WAAM по сравнению с другими аддитивными технологиями являются: широкая номенклатура сварочной проволоки, сравнительно невысокая стоимость оборудования для электродуговой наплавки и возможность интеграции данной технологии в станки с ЧПУ с наименьшими затратами на переоборудование. Такой подход позволяет в значительной степени сократить технологическую цепочку и повысить гибкость производства.
Однако при таком способе получения заготовок велика вероятность возникновения дефектов, остаточных напряжений, и нежелательных структурных изменений в материале. Как правило, для устранения данных дефектов используют термическую обработку, которая имеют высокую энергоемкость и трудоемкость.
Для борьбы с данными отрицательными воздействиями, многие исследователи изучают процесс сварки и электродуговой наплавки. Основными методами решения являются:
Термическая обработка, пластическая деформация и вибрационная обработка. Последний способ является более эффективным и выгодным экономически. Поэтому возникает необходимость создания конструкции для вибрационной обработки заготовок, получаемых методом 3D-печати электродуговой наплавкой.
Выполненная магистерская диссертация содержит анализ эффективности вибрационной обработки в процессе 3D-печати электродуговой наплавкой на станке с ЧПУ. Была смоделирована математическая модель вибростола, построены различные математические зависимости.
Разработанная конструкция представляет собой подвижную стальную платформу с рабочей зоной 297х420 мм, закрепленную на цилиндрических направляющих с применением линейных подшипников качения. С двух сторон платформа поджимается к угловым опорам с использованием набора упругих элементов (пружин и виброопор). В колебательное движение платформа приводится за счет электродвигателя с неуравновешенным ротором. В системе используется двигатель переменного тока мощностью 30 Вт работающий от сети 220 В. Вибростол размещается в рабочей зоне портального станка с ЧПУ. Разработанный контур управления позволяет эксплуатировать систему в как режиме стабилизации амплитуды, так и в следящем режиме, реализуя различные законы изменения величины виброперемещений. Контроль амплитуды виброперемещений стола реализуется за счет наличия обратной связи от установленного акселерометра на подвижной платформе.
В процессе экспериментальных исследований была доказана эффективность применения виброобработки в процессе элекдродуговой наплавки металла. Установлено, что минимальный размер зерна (3,6–5,2 мкм), минимальные остаточные напряжения и устойчивая дуга достигаются при рабочей амплитуде колебаний вибростола от 0,6 мм – до 1 мм. Доказано, что вибрационная обработка приводит к структурным изменениям в материале, происходит снижение внутренних остаточных напряжений до 700 Мпа. Также наблюдается прирост значений ударной вязкости в широком диапазоне температур: на 50% образцов после вибрационной обработки.
Также были определены вредные экологические факторы, и снижено их влияние на безопасность труда. Доказана высокая экономическая эффективность научной деятельности
Таким образом, применение параллельной вибрационной обработки на станках с функцией WAAM является прогрессивным методом позволяющим в значительной степени повысить физико-механические свойства материала, в том числе и при низких температурах, а также сократить технологическую цепочку производства.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
