Редактирование: Проекты Фаблаб Политех
Внимание! Вы не авторизовались на сайте. Ваш IP-адрес будет публично видимым, если вы будете вносить любые правки. Если вы войдёте или создадите учётную запись, правки вместо этого будут связаны с вашим именем пользователя, а также у вас появятся другие преимущества.
Правка может быть отменена. Пожалуйста, просмотрите сравнение версий, чтобы убедиться, что это именно те изменения, которые вас интересуют, и нажмите «Записать страницу», чтобы изменения вступили в силу.
| Текущая версия | Ваш текст | ||
| Строка 1: | Строка 1: | ||
[[ЦТТМ]] > [[Фаблаб Политех]] > Проекты Фаблаб Политех | [[ЦТТМ]] > [[Фаблаб Политех]] > Проекты Фаблаб Политех | ||
| + | == Актуальность == | ||
| − | + | Проблема полирования штампов и пресс-форм для различной обработки давлением является крайне актуальной в машиностроении на сегодняшний день. Дело в том, что требования к качеству поверхности пресс-формы высоки, однако получить такую поверхность непросто. Так как это поверхность сложной формы, а зачастую еще и термообработанная, произвести ее полирование автоматически на какой-либо машине или автомате нереально. Поэтому подавляющее большинство операции полирования штампов до сих пор выполняются вручную и занимают уйму времени.[[File:Stamp.png|thumb| Соотношение реальных затрат времени на производство пресс-формы]] На фоне современной автоматизации и унификации производства, проблема нахождения способа автоматического полирования требует скорейшего решения. | |
| + | <br /> | ||
| + | Метод ЭПП поддается автоматизации, а главное, в отличии от классической электрохимии, экологически безопасен. К сожалению, метод мало изучен, а наработки которые есть свидетельствуют о том, что сложнопрофильная поверхность полируется плохо, если процесс ЭПП производят погружением штампа в ванну. | ||
| + | |||
| + | == Задачи == | ||
| + | Моя цель: осуществить электролитно-плазменное полирование поливом. Идея в том, что бы не погружать заготовку в ванну, а разработать установку, которая позволила бы производить ЭПП струйно, перемещая сопло подачи электролита по специальной программе, и тем самым обрабатывать любой сложный профиль. | ||
| + | Предполагается решить следующие задачи: | ||
| + | <br /> | ||
| + | ''Конструкторские задачи:'' | ||
| + | # Проектирование установки для струйной обработки методом ЭПП | ||
| + | # Разработка системы перемещения сопла с числовым программным управлением на базе контроллера Arduino | ||
| + | ''Технологические задачи:'' | ||
| + | # Определение оптимальных режимов протекания процесса ЭПП при струйном поливе (U, T, t) | ||
| + | # Оптимизация составов и концентрации электролитов для ЭПП | ||
| + | # Определение границ применения метода ЭПП поливом | ||
| + | ''Теоретические задачи:'' | ||
| + | # Анализ инструментальных марок сталей, используемых в при производстве пресс-форм и штампов, выбор материалов для исследования. | ||
| + | # Разработка модели процесса при струйном течении электролита, нахождение зависимости уровня шероховатости поверхности от напора и наклона струи. | ||
| + | Конструкторская и технологическая части работы предполагают разработку соответствующих чертежей и документации с использованием CAD-систем SolidWorks 2013 и КОМПАС V15.1. Для инженерных расчетов используется среда MathCad. | ||
| + | Теоретическая часть реализуется проведением полного факторного эксперимента из 24 опытов, проверки полученной модели на адекватность по критерию Фишера. Для оптимизации состава электролита планируется провести серию опытов с известными концентрациями веществ из предыдущих наработок и серию опытов с новыми составами. Планируется использование поверхностно-активных веществ в малых концентрациях. | ||
| + | В случае успешных результатов исследований станет возможно полирование сложнопрофильных деталей в автоматическом режиме, что решит большую проблему существующую в современном машиностроении. | ||
| + | |||
| + | == Техническое задание на конструирование установки == | ||
| + | === Корпусная часть и механика === | ||
| + | [[File:SW_karkas.png|thumb| Каркас установки с ящиком под емкость для нагрева электролита]] | ||
| + | [[File:0727 (2).jpg|thumb| Установка для ЭПП в сборе ]] | ||
| + | [[File:FullSizeRender.jpg|thumb|Рабочая зона установки сверху]][[File:FullSizeRender (1).jpg|thumb| Рабочая зона установки снизу]] | ||
| + | [[File:FullSizeRender (2).jpg|thumb| Теплый резервуар с соляным раствором (с погружным термометром)]] | ||
| + | [[File:1122.JPG|thumb|Мой электрический шкаф]] | ||
| + | [[File:1112.JPG|thumb|Схема компоновки шкафа]] | ||
| + | [[File:0799.JPG|thumb|Отполированная поверхность струйным методом (сталь 12Х18Н10Т)]] | ||
| + | На первом этапе требовалось сконструировать оборудование, удовлетворяющее следующим критериям: | ||
| + | * Габариты не должны превышать 1000х500х1500; | ||
| + | * Установка должна предусматривать электро- и влагозащиту; | ||
| + | * Рабочая зона должна быть эргономичной и просматриваемой; | ||
| + | * Рабочая зона должна быть герметичной и вентилируемой; | ||
| + | * Предусмотреть контроль температуры рабочей жидкости; | ||
| + | * Компоненты в рабочей зоне должны быть инертны к воздействию соляных растворов и горячей воды; | ||
| + | * Объем емкости для электролита не менее 20 литров; | ||
| + | * Производительность насосного оборудования 3-5 л/мин; | ||
| + | * Регулировка напора в главной магистрали; | ||
| + | * Нагрев 20 литров электролита до Т=80<sup>о</sup>С должен занимать не более 60 минут; | ||
| + | * Стол из токопроводящего, коррозионностойкого материала; | ||
| + | * Обеспечить безопасный подвод высокого напряжения; | ||
| + | * Подача электролита должна осуществляться вертикально вверх, для получения стабильного пятна контакта; | ||
| + | * Экономичность. | ||
| + | |||
| + | |||
| + | В результате была спроектирована установка для проведения процесса ЭПП. Каркас выполнен из деревянного бруса, скрепленного на саморезы, дополнительно покрыт в три слоя специальным лаком. Перекрытия, дверцы и утепленный ящик для емкости с электролитом выполнены лазерной резкой из фанеры толщиной 6 мм. Рабочая зона плотно закрыта листами 2-хмиллиметрового оргстекла. Верхняя крышка выполнена съемной, в ней устроено отверстие под вентиляционную трубу. Стол установки выполнен из акрила толщиной 8 мм, к нему через стеклотекстолитовую прокладку присоединен алюминиевый диск, выполняющий роль токоподвода к заготовке. | ||
| + | <br /> | ||
| + | В бочке объемом 50 литров установлен ТЭН с реостатом мощностью 1,5 кВт. Через армированный шланг соляной раствор поступает в нагнетающий насос (установлен стандартный насос от стиральной машины). Насос подает жидкость под давлением в главную и сливную магистрали. На обеих магистралях установлены шаровые краны, регулируя которые можно управлять напором струи жидкости на выходе. | ||
| + | <br /> | ||
| + | Патрубок вентиляционной трубы диаметром 100 мм присоединяется к циркуляционному вентилятору в помещении, где находится установка. Герметичность рабочей зоны обеспечивается магнитной фиксацией основной двери рабочей камеры.<br /> | ||
| + | === ЧПУ-система === | ||
| + | ЧПУ-система станка находится на стадии сборки и скорее всего претерпит изменения. Она выполняет перемещения по трем осям (X, Y, Z) в габаритах 300х200х140. | ||
| + | Спроектирована система таким образом, что бы обеспечить наибольшую жесткость в своем геометрическом центре, т.к. подвод напорной магистрали решено (в целях удобства) производить снизу. | ||
| + | Из-за ограниченного бюджета система выполнена с помощью ременных передач. Это не дает высокой точности проектируемого оборудования, но на первоначальном этапе это не критично.<br /> | ||
| + | [[File:SW_CNC.png]] | ||
| + | <br /> | ||
| + | Электроника: Двигатели Nema 17 (+ драйверы к ним) с моментом 4 кг х см, Arduino Mega, RAMPS 1.4, 3 концевых выключателя и ИП на 12V и 10А (взял блок питания от компьютера). | ||
| + | === Электрика === | ||
| + | Самый сложный раздел. Мне посчастливилось, что в моем распоряжении оказался почти готовый электрический шкаф, я лишь довел его до ума. От себя могу сказать, что если вы заходите собрать свой шкафчик, то вам нужен регулируемый трехфазный трансформатор мощностью примерно 7-10 кВт и, самое главное, мощная батарея конденсаторов. Ну и выпрямители, естественно. Вдаваться в подробности не буду, однако слева вы увидите фото моего шкафа, схему к нему. Вот описание элементов: | ||
| + | # Силовой трансформатор | ||
| + | # Двигатель регулировки напряжения | ||
| + | # Блок управления регулировкой | ||
| + | # Щеточная система | ||
| + | # Выпрямительные диоды | ||
| + | # Батарея конденсаторов | ||
| + | # Амперметр | ||
| + | # Кнопки управления | ||
| + | # Вольтметр постоянного тока | ||
| + | # Вольтметр переменного тока | ||
| + | # Автомат питания | ||
| + | # Технологическая часть установки | ||
| + | # Шкаф электромеханический | ||
| + | # Переключатель | ||
| + | == Результаты == | ||
| + | Первые результаты по струйному полированию (проводились в декабре 2015 года) показывают, что метод работает отлично. За 30 секунд поверхность полируется до зеркального блеска (Ra0,1-0,3). На фото видно отражение камеры в пятне полировки.<br /> | ||
| + | [[File:07966.jpg]]<br /> | ||
| + | Замечено, что возможна не только полировка, но и размерная обработка заготовок, что открывает дополнительные перспективы использования струйного полива. В планах найти завод, специализирующийся на производстве штамповой оснастки, и взять опытные образцы для проведения исследований. | ||
| + | == Автор == | ||
| + | Студент 5 курса Политехнического института: Зарубин Денис <br /> | ||
| + | По всем вопросам и материалам: '''zarubinden@gmail.com''' | ||
===Реализованные проекты=== | ===Реализованные проекты=== | ||
| Строка 26: | Строка 109: | ||
** [[Повторитель дыхания]] | ** [[Повторитель дыхания]] | ||
** [[Роботизированная рука]] | ** [[Роботизированная рука]] | ||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
* [[Елочные украшения]] | * [[Елочные украшения]] | ||
* [[Bluetooth управляемая машинка]] | * [[Bluetooth управляемая машинка]] | ||
| Строка 72: | Строка 124: | ||
* [[Электрогитара]] | * [[Электрогитара]] | ||
* [[Украшения]] | * [[Украшения]] | ||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
* [[Арт-объекты]] | * [[Арт-объекты]] | ||
* [[Складывающаяся лодка]] | * [[Складывающаяся лодка]] | ||
| Строка 89: | Строка 130: | ||
* [[Фигуры Хладни]] | * [[Фигуры Хладни]] | ||
* [[Фрезерный станок]] | * [[Фрезерный станок]] | ||
| − | |||
| − | |||
===В процессе разработки=== | ===В процессе разработки=== | ||
| Строка 99: | Строка 138: | ||
* [[Головоломки]] | * [[Головоломки]] | ||
* [[Робот Энигма]] | * [[Робот Энигма]] | ||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
===Идеи проектов=== | ===Идеи проектов=== | ||
* [[Кружки для фаблаба]] | * [[Кружки для фаблаба]] | ||
* [[Киборгизация| Проект "Киборгизация"]] | * [[Киборгизация| Проект "Киборгизация"]] | ||
| + | * Пуфики с буквами | ||
| + | * Стаканчики для ручек | ||
* Музыкальная шкатулка | * Музыкальная шкатулка | ||
| + | * Мягкие кресла | ||
* Квартал с машинками | * Квартал с машинками | ||
* Мотоциклы | * Мотоциклы | ||
* Беседка | * Беседка | ||
| + | * Аптечка | ||
| + | * Мебель | ||
* Ярусная комната для занятий и отдыха | * Ярусная комната для занятий и отдыха | ||
* Яхта | * Яхта | ||
| − | |||
* [[Мини центробежный насос]] | * [[Мини центробежный насос]] | ||
* [[Электрический скейтборд]] | * [[Электрический скейтборд]] | ||
