Магистерский диплом (ВКР) на тему Установка для эрозионно-электрохимической обработки

Содержание:

Введение. 4

1. Литературный обзор. 6

1.1. Общие сведения. 6

1.1.1.
Анализ объекта работы.. 6

1.1.2.
Технологические методы обработки узких пазов. 9

1.1.3.
Ультразвуковая обработка. 10

1.1.3.
Электрохимическая обработка. 13

1.1.4.
Электроэрозионная обработка. 19

1.1.5. Комбинированная обработка. 22

1.2. Анализ существующих прототипов. 24

1.2.1.
Введение. 24

1.2.2. Патентный поиск. 25

1.2.3. Современные станки обработки
узких пазов. 29

1.3. Актуальность темы.. 33

2. Определение режимных параметров
эрозионно-электрохимической обработки  37

2.1. Исходные данные материалов. 37

2.2. Выбор электрохимического эквивалента
обрабатываемого материала  42

2.3. Выбор состава электролита. 45

2.4. Расчет величины технологического тока и
плотности тока. 49

2.5. Анализ скорости анодного растворения. 50

3. Подбор комплектующих для установки. 54

3.1. Расчет минимально необходимой скорости
течения электролита. 54

3.2. Расчет расхода электролита. 55

3.3. Расчет площади сечения токоподвода. 56

3.4. Подбор осциллографа и генератора
высокочастотных импульсов(для эрозионной обработки) 56

3.5. Выбор оптимальных характеристик. 59

3.6. Выбор комплектующих. 62

3.6.1.
Классическое компоновочное решение подачи электрических импульсов. 62

3.6.2.
Подача жидкости. 66

3.6.3.
Передвижение инструмента вдоль осей. 68

4. Охрана труда. 74

4.1.Безопасность
при работе с оборудованием. 74

4.2.
Экологическая безопасность. 78

Заключение. 80

Литература. 81

Введение:

Спрос на макро- и микропродукты и компоненты из труднообрабатываемых
материалов, таких как инструментальная сталь, карбиды, суперсплавы и титановые сплавы,
быстро растет в автомобильной, аэрокосмической, электронной, оптической, медицинской
и коммуникационной отраслях. Несмотря на свои исключительные свойства, многие из
этих труднообрабатываемых материалов имеют ограниченное применение. Эти материалы
создают множество проблем для традиционных процессов обработки (таких как токарная
обработка и фрезерование). Например, титановые сплавы подвержены механическому упрочнению,
а их низкая теплопроводность и более высокая химическая активность приводят к высокой
температуре резания и сильной адгезии между инструментом и обрабатываемым материалом,
что приводит к износу инструмента.

При обработке как призматических, так и цилиндрических деталей
в некоторых случаях необходимо получить пазы, прорези (шириной 01 мм и более), вырезки
по контуру изделий сложных форм и конфигураций из труднообрабатываемых материалов,
и в данном случае перед технологом возникают трудности, которые, на первый взгляд
кажутся непреодолимыми.

Данные задачи возникают для изготовления штампов, пресс-форм,
сквозных отверстий сложной конфигурации, узких щелей и пазов, для выполнения операций
маркировки, удаления разрушенного инструмента и тому подобное.

Практика же и накопленный опыт показывает, что для Электроэрозионной
обработки (ЭЭО) и электрохимической обработки (ЭХО) практически не существует неразрешимых
технологических задач. Данные виды обработок предлагают лучшую альтернативу, а иногда
и единственную альтернативу для создания точных трехмерных элементов сложной формы
и компонентов из этих труднообрабатываемых материалов.

Каждый из этих видов обработки в свою очередь имеет свои недостатки,
именно по этому комбинированная обработка будет перспективной, а изучение данной
темы и разработка установки, позволяющей проводить данный тип обработки будет как
никогда актуальной.

Что касается конкретики, то главной целью работы является: Разработка
установки для эрозионно-электрохимической обработки.

Для достижения данной цели поставлены такие задачи как:

1. Обзор существующих технологий обработки, и выбор
наиболее рациональной для изготовления узких пазов

2. Анализ конструкций позволяющих выполнять комбинированную
обработку ЭЭХО, в т.ч. и патентный обзор.

3. Определение режимных параметров проектируемой установки

4. Подбор комплектующих для установки ЭЭХО

5. Вопросы охраны труда при работе с данным типом оборудования

Заключение:

В данной работе бsл произведен полноценный обзор всех существующих
типов электроэрозионной и электрохимической обработки.

Рассмотрены основные типы оборудования.

Из вышеописанного можно сделать несколько выводов:

К недостаткам можно отнести:

1. Трудно найти опытных машинистов.

2. Медленная скорость съема материала.

3. Возможная пожарная опасность, связанная с использованием
горючих диэлектриков на масляной основе.

4. Дополнительное время и затраты, затраченные на создание
электродов для электроэрозионной обработки с трамбовкой / грузилом

5. Воспроизведение острых углов на заготовке затруднено
из-за износа электродов.

6. Удельная потребляемая мощность очень высока.

7. Потребляемая мощность высокая.

8. Образуется «перерез».

9. Во время обработки происходит чрезмерный износ инструмента.

В работе рассмотрена возможность при комбинированном методе обработки
обработка материалов, не проводящих электричество.

Рассмотрены
режимы работы установки, которые показывают высокую эффективность при работе с твердыми
сплавами

Как
итог работы было рассчитано оборудования (основные параметры), подобраны комплектующие.
Стоимость комплектующих составляет 72301 руб, что говорит о том что коммерческая
цена при продаже данной установки будет 150000 руб., что является не толко бюджетным
, но и эффективном варианте для обработки узких пазов.

Описаны основные вопросы охраны труда на производстве, после
внедрения

Фрагмент текста работы:

1. Литературный обзор

1.1. Общие сведения

1.1.1. Анализ объекта работы

Развитие науки и техники в современном машиностроении, автомобилестроении,
судостроении, авиастроении, космической и медицинской отрасли направлено на создание
сложных технологических систем. При исполнении данных систем в виде отдельных механизмов
и устройств, в которых имеются глубокие пазы малого размера, предъявляются высокие
требования, как по точности, так и по качеству обработки.

В настоящей работе основной задачей является проектирование установки
для эрозионно-электрохимической обработки узких пазов с шириной 0,3 – 1,0 мм.

Изучение изделий, конструктивными особенностями которых является
наличие узких пазов, подтверждает актуальность работы.

Сопловые лопатки

Примером изделий, имеющих пазы с шириной заданного диапазона,
являются сопловые лопатки газотурбинного двигателя.

Одним из важных предметов обсуждения в отрасли авиадвигателестроения,
является сложность в улучшении газотурбинных двигателей, с помощью повышения температуры
газа перед турбиной. Для выполнения этой задачи необходимо обеспечить возможность
лопаток турбин выдерживать высокие температуры. Для этого необходимо изготовление
охлаждаемых лопаток из жаростойких и жаропрочных материалов.

Техническое совершенствование двигателя возможно только за счёт
улучшения рабочих сопловых лопаток турбин высокого и низкого давления газотурбинного
двигателя (рисунок 1.1). Рисунок 1.1 – Вид рабочих сопловых лопаток газотурбинного двигателя

Рабочая лопатка турбины высокого давления, показанная на рисунке
1.1, представляет собой литую конструкцию и является полой внутри. Для организации
процесса охлаждения внутри её полости имеются ребра и продольный канал с отверстиями
и пазами в перегородке.

В настоящее время для повышения функциональных возможностей охлаждаемых
лопаток отмечается склонность к уменьшению размеров пазов и отверстий (менее 1 мм)
и к увеличению их количества в теле лопатки. Получение данных пазов и отверстий
в лопатке усложняется их угловым расположением на поверхности.

Форсунки

Форсунка – это устройство с одним или несколькими узкими пазами,
необходимыми для распыления различных жидкостей (реже порошка) под давлением. Форсунки
обеспечивают равномерность подачи топлива и более полное его сгорание.

Форсунки имеют разнообразные конструкции. Конструкция форсунок
зависит от целей, для которых они предназначены.

На рисунке 1.2 представлены внешние виды форсунок, необходимые
для распыления различных жидкостей. Для равномерного движения жидкости по каналу,
к нему предъявляются высокие требованию по качеству и шероховатости. Рисунок 1.2 – Форсунки с различным расположением узких пазов

Фильтрующие центрифуги

Одним из распространенных
промышленных способов разделения неоднородных жидких систем является центрифугирование.
В центрифугах происходят процессы отстаивания и фильтрации в поле центробежных сил.
Фильтрующие центрифуги применяют для разделения сравнительно крупнодисперсных суспензий
кристаллических и аморфных продуктов, промывки получающихся при этом осадков, а
также отделения влаги от штучных материалов.

Все стадии
обработки суспензии и осадка протекают в барабане, в котором фильтрующей перегородкой
служит металлическая цилиндрическая поверхность обечайки ротора, имеющая узкие пазы,
ширина которых в наиболее узком сечении составляет 0,25-0,30 мм.

Рассмотренные примеры подтверждают актуальность задачи формообразования
глубоких отверстий малого диаметра и узких пазов в изделиях различного назначения,
выполненных из высокопрочных металлов и сплавов. Таким образом, это накладывает
ограничения на выбор методов формообразования отверстий малого диаметра

1.1.2. Технологические методы обработки узких
пазов.

Формообразование
узких пазов в диапазоне от 0,3 до 1