Основы проектирования технологического оборудования для обработки материалов и нанесения покрытий

ВВЕДЕНИЕ 3
1. Патентный обзор 6
2. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ПОКРЫТИЙ ЭЛЕКТРОИСКРОВЫМ ЛЕГИРОВАНИЕМ 17
2.1 Физико-химические основы процесса ЭИЛ 19
2.2 Оборудование для электроискрового легирования 21
2.3 Электроды и материалы применяемые для легирования 24
3. КОСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ИЗДЕЛИЯ «ШАРОВОЙ ЗАТВОР» 26
4.КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ 27
4.1 Разработка функциональной схемы для электроискрового легирования 27
4.2 Расчет местной вытяжки 29
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 32
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 33
ПРИЛОЖЕНИЕ А 35
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 36
ПРИЛОЖЕНИЕ В 37
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 38
ПРИЛОЖЕНИЕ Д 39
ПРИЛОЖЕНИЕ Е 40

Весь текст будет доступен после покупки

Одним из перспективных методов развития современного машиностроительного производства является механизация и автоматизация. Процесс автоматизации и механизации подразумевает развитие производства за счет передачи функций рабочего в выполнении различного рода операций механизмам и автоматам [1].
В современном машиностроении автоматизация и механизация развиваются довольно ускоренно, охватывая целые производственные цехи, заводы. В следствии автоматизации рабочий освобождается от часто повторяющихся движений, которые связаны с выполнением операций, но при всем этом в его функции входят наладка и контроль за работой оборудования и обслуживание дополнительного оборудованиях [2].
Для создания наиболее эффективного производства, с наименьшим количеством брака и отходов, разработка и внедрение специальных автоматизированных систем является актуальной задачей для производства в настоящее время [1].
Средства автоматики осуществляют переход, к более улучшенным методам производства, при которых происходит рост общей производительности. Электрофизические и электрохимические методы обработки являются базой прогрессивно развивающейся технологии, которая обеспечивает повышение непрерывности производства и способствует его автоматизации [2]. Одним из таких методов, является электроискровое легирование (далее ЭИЛ), представляющее собой явление электрической эрозии и полярного переноса материала анода на катод при импульсных разрядах в газовой среде. Сам процесс такой обработки поверхностей изделий является достаточно сложным. Стабильность ЭИЛ зависит от многих факторов, например: перегрев анода и катода, нестабильность процесса во времени, человеческий фактор.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Патентный обзор

Проведено патентное исследование, в рамках которого рассматривались конструктивные особенности устройств для проведения электроискрового легирования. Результаты были сведены в таблицу 1
Таблица 1 - Патентный обзор
Предмет поиска (объект, его составные части) Страна выдачи, вид и номер
охранного
документа,
классификационный
индекс МКИ Заявитель с указанием страны,
номер заявки,
дата приоритета,
дата публикации Название изобретения,
существенные признаки и
цель (задача) изобретения
1 Устройство для электроискровой обработки поверхностей Патент на изобретение
B23H 1/02 (2006.01) Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машино-тракторного парка" (ФГБНУ ГОСНИТИ) (RU), Гришко Д. А. (RU),
Иванов В.И. (RU),
Герман О. Ю. (RU),
Соловьев С.А. (RU),
Саяпин А. С. (RU),
Каннуникова Т.В. (RU)Заявка: 2015119756/02, 26.05.2015
Опубликовано: 20.08.2016 Бюл. № 23 Устройство для электроискровой обработки поверхностей, содержащее магнитную систему, состоящую из двух электрических катушек, якорь из магнитомягкого материала, установленный внутри катушки с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно внутренней части катушек, электрод, закрепленный в электрододержателе, который через немагнитный стержень прикреплен к якорю, и блок питания, отличающееся тем, что катушки расположены одна на другой, высота якоря равна ширине катушки, а блок питания содержит задающий генератор, регулируемый по частоте и скважности импульсов, выход которого соединен с входом бифазного генератора, выходы которого через последовательно соединенные формирователи длительности импульса и регулируемые усилители тока подключены к катушкам, при этом оно содержит управляемый источник постоянного тока, выход которого подключен к нижней катушке, и датчик касания, вход которого соединен с электрододержателем, а выход соединен с входом управляемого источника постоянного тока и задающего генератора.
2 Устройство для электроискрового легирования
Патент на изобретение B23H 9/00 (2006.01) Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Костромская государственная сельскохозяйственная академия" (RU), Попов Н. М. (RU),
Белышев А. А. (RU),
Фадеев А.Ю. (RU)
Заявка: 2018111859, 02.04.2018
Опубликовано: 15.10.2019 Бюл. № 29 Изобретение относится к области электроискровой обработки и может быть использовано для электроискрового легирования поверхностей токопроводящих материалов. Устройство содержит электрод, установленный в полости электрододержателя, имеющего патрубок для соединения с источником охлаждающего агента и выполненного с возможностью подключения к питающему электропроводу и возвратно-поступательного перемещения с электродом. Также устройство содержит разъемную головку, которая винтами соединена с основанием, жестко соединенным с корпусом пневмодвигателя. Электрододержатель жестко соединен с кулисой, выполненной с возможностью свободного перемещения в пазу основания разъемной головки, края которого совпадают с краями кулисы, а глубина равна толщине кулисы. Кулиса выполнена из диэлектрического материала и имеет эллипсовидное отверстие, большая ось которого перпендикулярна направлению движения кулисы. На конце вала пневмодвигателя жестко закреплено внутреннее кольцо подшипника, центр которого смещен относительно оси вала пневмодвигателя на величину эксцентриситета, а внешнее кольцо подшипника выполнено с возможностью перемещения по внутренней поверхности упомянутого эллипсовидного отверстия при вращении вала пневмодвигателя, подшипник и часть кулисы закрыты крышкой, имеющей паз, по длине и ширине совпадающий с пазом на основании разъемной головки, а на корпусе пневмодвигателя установлен рычаг, выполненный с возможностью управления клапаном, регулирующим подачу сжатого воздуха через патрубок в пневмодвигателе.
3 Устройство для электроискрового легирования Патент на изобретение B23H 9/00 (2006.01) Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Марийский государственный технический университет (RU), Мерзлякова О.С. (RU),
Алибеков С.Я. (RU),
Суслина С. В. (RU)
Заявка: 2010120895/02, 24.05.2010
Опубликовано: 27.02.2011 Бюл. № 6 Устройство для электроискрового легирования , содержащее корпус, внутри которого размещены магнитопровод, катушка и подпружиненный якорь, положение которого регулируется винтом, и на котором крепится электрододержатель, отличающееся тем, что оно снабжено механизмом автоматической подачи электрода, выполненным в виде двух роликов, один из которых закреплен в корпусе и расположен в подпружиненном вкладыше, а другой установлен на электрододержателе и приводится в движение шаговым электродвигателем, при этом блок автоматической настройки вибратора на требуемую величину выполнен в виде шагового электродвигателя, системы передач винт-гайка, зубчатых передач, а отслеживающая система выполнена в виде датчика линейного перемещения, внешнего задающего устройства , сравнивающего устройства , усилителя, предназначенная для регулирования скорости подачи электрода.
4 Устройство для электроискрового легирования Патент на изобретение B23H 5/00 (2006.01)
B23H 9/00 (2006.01) Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" (RU), Давыдов В.М. (RU),
Богачев А. П. (RU),
Ледков Е. А. (RU),
Никитенко А. В. (RU),
Проценко И. В. (RU)
Заявка: 2008150989/02, 22.12.2008
Опубликовано: 27.06.2010 Бюл. № 18 Устройство для электроискрового легирования детали, содержащее источник питания, привод перемещения детали, механизм позиционирования, состоящий из узлов продольного и поперечного перемещений головки с вращающимся электрод-инструментом, установленным на каретке, и механизм обработки покрытия детали, который имеет общую ось с электрод-инструментом и установлен с возможностью вращения вокруг своей оси, отличающееся тем, что механизм обработки покрытия детали выполнен в виде ультразвукового пустотелого волновода с ультразвуковым генератором, при этом электрод-инструмент проходит через пустотелый волновод.
5 Устройство для электроискрового легирования с приводом от вращающегося ротора Патент на изобретение B23H 7/26 (2000.01) Открытое акционерное общество "Всероссийский теплотехнический научно-исследовательский институт" (RU), Беляков А.В. (RU),
Горбачев А.Н. (RU),
Шапин В.И. (RU),
Вихрев С.В. (RU)
Заявка: 2004104850/22, 25.02.2004
Опубликовано: 10.07.2004 Бюл. № 19
Изобретение относится к области электроискровой обработки и может быть использовано для электроискрового легирования поверхностей токопроводящих материалов. В устройстве для электроискрового легирования , содержащем электродвигатель, электрод, закрепленный в электрододержателе, кинематически связанном с валом электродвигателя, и механизм возвратно-поступательного перемещения электрододержателя, согласно полезной модели электродвигатель выполнен с вращающимся ротором, а механизм возвратно-поступательного перемещения электрододержателя - в виде двухзвенного эксцентрикового механизма. Достигаемыми результатами полезной модели являются повышение качества формируемого легирующего слоя; устойчивая работа с фиксированной амплитудой и частотой вибрации при нанесении защитного покрытия; обеспечение дискретности амплитуды вибрации; увеличение производительности устройства в 1,5-2 раза; устранение эффекта залипания в процессе нанесения покрытий из никелевых сплавов; формирование слоя защитного покрытия до 200 мкм; возможность изменения частоты вибрации в диапазоне 20-100 Гц; обеспечение технологичности сборки и разборки устройства для регулирования амплитуды вибрации; комплексное обеспечение охлаждения конструктивных элементов устройства и локального участка поверхности обрабатываемой детали.
6 Способ электроискрового нанесения покрытий Патент на изобретение
B23H 9/00 (2019.08) Российская федерация, от имени которой выступает министерство промышленности и торговли российской федерации (RU), Гладилин А.В. (RU),
Поддубняк В. Я. (RU)
Заявка: 2019124110, 31.07.2019
Опубликовано: 04.12.2019 Бюл. № 34 Изобретение относится к металлообработке, в частности к электроэрозионным методам упрочнения и легирования электропроводящих поверхностей, и может быть использовано в машиностроительном и ремонтном производстве для получения износостойких, антикоррозийных и жаростойких покрытий на деталях узлов. Способ электроискрового нанесения покрытий включает перемещения электрода относительно детали с постоянной скоростью под углом 30?50° к обрабатываемой поверхности. При этом возбуждают продольные колебания электрода на ультразвуковой частоте 18?25 кГц и подают на электрод разрядные импульсы тока с энергией 0,12?12 Дж. Таким образом пошагово обрабатывают всю поверхность детали. Изобретение обеспечивает получение прогнозируемых по толщине однородных покрытий с заданными техническими параметрами и свойствами. Для стабилизации контактного пятна во время обработки используется ультразвуковая продольная вибрация электрода, которая, в некоторых случаях, компенсирует поверхностные натяжения покрытия. Электрод к детали прижимается с определенным давлением для снижения токов короткого замыкания.

Способ реализуется с помощью устройства , позволяющего по данному принципу обрабатывать поверхность деталей машин, в том числе и тел вращения, в автоматическом режиме.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Тимирязев, В. А. Основы технологии машиностроительного производства: учебник / В. А. Тимирязев, В. П. Вороненко, А. Г. Схиртладзе. — Санкт-Петербург: Лань, 2021. — 448 с.
2. Бакунина, Т. А. Основы автоматизации производственных процессов в машиностроении: учебное пособие / Т. А. Бакунина. — Вологда: Инфра-Инженерия, 2019. — 192 с
3. Электрохимические и электрофизические методы обработки в современном машиностроении: учеб. пособие / Ю. Н. Полянчиков, А. Г. Схиртладзе, А. Н. Воронцова, М. Ю. Полянчикова, М. А. Тибиркова, Ю. И. Сидякин, А. А. Кожевникова. – ВолгГТУ, Волгоград, 2015. – 240 с
4. Табенкин А.Н., Тарасов С.Б., Степанов С.Н. Шероховатость, волнистость, профиль. Международный опыт/Под ред. кнд. тех. наук Н.А. Табанчиковой. Спб.: Изд-во Политехн. Ун-та, 2007,136 с.
5. Верхотуров А.Д. Формирование поверхностного слоя металлов при электроискровом легировании / А.Д. Верхотуров — Владивосток: Дальнаука. — 1995.-323 с.
6. Лукичев Б.Н., Белобрагин Ю.А., Щербина В.И. Повышение эффективности поверхностного упрочнения при электроискровом легировании деталей машин. // Электронная обработка материалов. - 1987. - № 4. - с. 22-25.

Весь текст будет доступен после покупки