Магистерский диплом (ВКР) на тему Технологическое обеспечение качества корпусных деталей с применением аддитивных технологий, с достижением минимальной себестоимости и заданной производительности.

Содержание:

Введение. 4

1.
Общие положения. 5

1.1.
Литературный обзор исследований по аддитивным технологиям производства
корпусных деталей. 5

1.1.1 Классификация аддитивных технологий. 5

1.1.2 Краткая историческая справка. 10

1.1.3 Сферы применения аддитивных технологий. 13

1.1.4 Технологические особенности аддитивных технологий. 14

1.2.
Формулировка задач по технологическому обеспечению качества корпусных деталей с
применением аддитивных технологий с достижением минимальной себестоимости и
заданной производительности. 21

1.2.1
Общие требования к корпусным деталям машин. 21

1.2.2.
Особенности корпусных деталей. 27

1.2.3 Общие требования к точности корпусов. 30

1.2.4
Показатели качества корпусных элементов, выполненных
по аддитивным технологиям. 31

2.
Научная часть. 35

2.1.
Постановка научной задачи. 35

2.2.
Создание модели корпусной детали для реализации ее производства с применением
аддитивных технологий. 38

3.
Технологическая часть. 41

3.1.
Разработка технологической операции по производству корпусной детали с
применением аддитивных технологий. 41

3.1.1 Характеристика порошковых
материалов и общие требования к ним  41

3.1.2 Выбор технологических
процессов аддитивного производства. 43

3.1.2.1 Селективное лазерное плавление. 43

3.1.2.2 Электронно-лучевое
плавление. 58

3.2.
Выбор технологического оборудования для 3D печати корпусной детали  62

3.3.
Описание технологического процесса 3D печати корпусной детали. 63

3.3.1 Оборудование предлагаемого технологического процесса. 63

3.3.2 Материал для изготовления заданной детали. 65

3.3.3 Расчет режимов сплавления. 65

3.3.4 Расчёт годовой программы нового технологического
процесса. 66

4.
Организационно-экономическая часть. 68

4.1.
Расчет количества рабочих, потребности в оборудовании и производственных
площадей. 68

4.2.
Разработка планировки технологического участка. 72

4.3.
Технико-экономическое обоснование принятых решений. Сравнение двух методов
получения корпусной детали для достижения минимальной себестоимости и заданной
производительности. 72

Заключение. 82

Список
литературы.. 83

Введение:

Актуальность обусловлена тем, что применение металлов
в качестве материала корпусных деталей для обеспечения возможности их
изготовления с применением аддитивных технологий — одно из наиболее
перспективных направлений использования алюминия в машиностроении.

Выбор основных конструктивных параметров и форм
корпусных деталей определяется их назначением и сводится к расчетам на же­сткость
и температурные деформации.

Оценка точности корпусных деталей имеют приближенный
характер, что обусловливается их довольно сложной формой и дей­ствием на них
ряда пространственных нагрузок. Так, силовые фак­торы, влияющие на точность
изготовления и качество корпусных деталей, и, при этом, действующие на
корпусные детали, рассматриваются как сосредоточенные, приложенные в одном
сечении, а деформации кор­пусных деталей определяются в зависимости от
соотношения габа­ритных размеров этих деталей. Деформации, влияющие на точность
изготовления и качество корпусных деталей, у которых один из габаритных
размеров значительно больше двух других, рассма­триваются как деформации
брусьев; деформации деталей, у которых два габаритных размера значительно
больше третьего, рассматри­ваются как деформации пластины; наконец, деформации
деталей у которых все три габаритных размера одного порядка, рассматри­ваются
как деформации коробок, состоящих из пластин некоторой постоянной приведенной
жесткости. Наибольшее распространение на­ходит алюминий в качестве материала
кожухов, коробок, размеры и форма которых определяются условиями размещения в
них необходимых узлов, а
также технологическими соображениями и т. д.

Цель работы — технологическое
обеспечение качества корпусных деталей с применением аддитивных технологий, с
достижением минимальной себестоимости и заданной производительности.

Заключение:

В рамках использования аддитивных технологий все этапы
реализации проекта от идеи до материализации составляют единую технологическую
цепь.

Основная задача внедрения АП на предприятии состоит в
повышении ее экономических показателей эффективности и устранении недостатков
традиционных способов производства, выражающихся в перепроизводстве и потерях,
обусловненных наличием лишних запасов, затратами времени на простой
оборудования, наличием лишних длинных производственных цепочек, высокими
транспортными расходами.

Расчет инвестиционных проектов внедрения процессов SLM и EBM,
показал, что основным фактором формирования
себестоимости и в целом влияющий на показатели экономической эффективности
является производительность процесса. Результаты расчета показывают
существенное преимущество процесса EBM.
Основные показатели экономической эффективности EBM-технологии: ЧДД, ВНД
и индекс доходности в 15, 6 и 3 раза превышают данные показатели для SLM-технологии,
соответственно.

В настоящее время аддитивное
производство по-прежнему является новой технологией, но в ближайшем будущем
прогнозируется увеличение количества товаров и изделий, поскольку АТ
способствуют интеграции в сторону индивидуального, клиентоориентированного
производства (потребители смогут свободно проектировать и определять материалы,
а затем выгружать файл проекта в производственный центр по сети). Аддитивное
производство «толерантно» в вопросах защиты окружающей среды и степени
использования ресурсов, подразумевая сокращение отходов и повышение выхода
годного; минимизируется использование вредных химических веществ, используемых,
например, при травлении.

Таким образом, для рассматриваемых в работе технологических
особенностей выбираем EBM метод аддитивного производства корпусных деталей.

Фрагмент текста работы:

Общие положения 1.1. Литературный обзор исследований по аддитивным
технологиям производства корпусных деталей 1.1.1 Классификация аддитивных
технологий В настоящее время известно около ста разновидностей
аддитивных технологий 3-D печати [1]. Однако их можно кластеризовать или
классифици­ровать по некоторым признакам выделив несколько основных
направлений.

По классификации ASTM в версии 2012 г.
аддитивные технологии разделены на 7 категорий:

1. Material Extrusion – «выдавливание материала» или послойное нанесение
расплавленного строительного материала через экструдер;

2. Material Jetting –
«разбрызгивание (строительного) материала» или послойное струйное нанесение
строительного материала;

3. Binder Jetting –
«разбрызгивание связующего» или послойное струйное нанесение связующего
материала;

4. Sheet Lamination –
«соединение листовых материалов» или послойное формирование изделия из листовых
строительных материалов;

5. Vat Photopolymerization – «фотополимеризация в ванне» или послойное
отверждение фотополимерных смол;

6. Powder Bed Fusion – «расплавление материала в заранее сформированном
слое» или последовательное формирование слоев порошковых строительных
материалов и выборочное (селективное) спекание частиц строительного материала;

7. Directed energy deposition – «прямой подвод энергии непосредственно в место
построения» или послойное формирование изделия методом внесения строительного
материала непосредственно в место подвода энергии.