Исследование и разработка методов использования технологий быстрого прототипирования в приборостроении
Изучены литературные источники (как российские, так и иностранные), в том числе периодическая литература. Сделан вывод о том, что большая часть из них посвящена простому описанию существующих технологий быстрого прототипирования без исследований возможности их применения как в приборостроении в целом, так и в оптическом приборостроении в частности. Произведен анализ наиболее распространенных… Читать ещё >
Содержание
- ГЛАВА I. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЙ БЫСТРОГО ПРОТОТИПИРОВАНИЯ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
- ГЛАВА II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРИМЕНИМОСТИ RP-ТЕХНОЛОГИЙ
- 2. 1. Анализ технологических и эксплуатационных свойств материалов, используемых в RP-технологиях
- 2. 2. Актуальность и целесообразность исследования возможности изготовления оптических изделий RP — методами
- 2. 3. Предварительный выбор материалов для изготовления оптических деталей методами быстрого прототипирования
- 2. 4. Проверка оптических характеристик материалов, используемых в эксперименте
- 2. 5. Исследование материалов для создания моделей на пригодность их использования при изготовлении силиконовых форм
- 2. 6. Анализ технологий изготовления моделей в применении к выбранным материалам
- 2. 7. Определение геометрических параметров моделей оптических деталей, изготовленных методом послойного синтеза на RP-установке
- 2. 8. Применение RP — технологий в процессе изготовления оптических изделий
- 2. 9. Выбор типовых представителей оптических деталей для разработки технологии литья
- 2. 10. Отработка технологии изготовления оптических деталей из полиуретанов методом вакуумного литья в силиконовые формы при различных режимах и схемах заливки
- ГЛАВА III. РАЗРАБОТКА МЕТОДИК ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЙ БЫСТРОГО ПРОТОТИПИРОВАНИЯ НА РАЗНЫХ СТАДИЯХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ
- 3. 1. Методика изготовления сборной модели изделия
- 3. 2. Методика доводки оптических поверхностей изделий, полученных с помощью RP — технологии
- 3. 3. Методика изготовления изделий из полиуретанов методом литья в силиконовые формы
- 3. 4. Методика изготовления пресс-форм с использованием принципов RP — технологий
- ГЛАВА IV. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ RP — ТЕХНОЛОГИЙ В
- ПРИБОРОСТРОЕНИИ
Исследование и разработка методов использования технологий быстрого прототипирования в приборостроении (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Резкое ускорение темпов развития многих отраслей деятельности человека — реальность нашего времени. В странах с развитой рыночной экономикой достигнут самый высокий результат этой деятельности при ведущей, решающей роли технологии и неразрывно связанной с ней экономики. В силу различных обстоятельств Россия оказалась в роли догоняющей и для нас исследования, направленные на решение насущных технологических проблем, являются особенно актуальными. Ведущая роль приборостроения в техническом прогрессе общепризнанна, а значит, решение технологических проблем в этой отрасли имеет особую и теоретическую, и практическую значимость.
Последними достижениями в технологии создания изделий являются так называемые генерированные технологии, особенно их разновидностьRapid Prototyping (технологии быстрого прототипирования или RP-технологии). Это не только принципиально новые технологии, позволяющие изготавливать изделия практически любой формы без традиционных станков, инструментов и оснастки, но и технологии, обеспечивающие резкое сокращение времени всего цикла создания изделия: от возникновения идеи до выхода изделия на рынок.
Как известно, в реальной рыночной экономике главной конечной целью является получение максимальной прибыли. Известно также, что это возможно как минимум при двух условиях:
• отсутствие конкурента на рынке, т. е. выход на рынок ранее конкурентов;
• обеспечение высокого качества изделий.
Для выполнения этих главных условий у RP — технологий в настоящее время нет конкурентов.
Основной задачей данной диссертационной работы является проведение исследований, позволяющих использовать RP — технологии в создании приборов в условиях реальной российской экономики. При этом впервые создание приборов от возникновения идеи до серийного производства рассматривается как единый процесс. Разработанные методики использования RP — технологий на различных этапах создания приборов позволяют минимизировать время создания и обеспечивают высокое качество приборов. Эти методики проверены при создании конкретных изделий и могут быть использованы для обеспечения вышеуказанных условий при создании любой приборостроительной продукции.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
.
В ходе проведенных в рамках диссертационной работы исследований получены следующие результаты:
1. Изучены литературные источники (как российские, так и иностранные), в том числе периодическая литература. Сделан вывод о том, что большая часть из них посвящена простому описанию существующих технологий быстрого прототипирования без исследований возможности их применения как в приборостроении в целом, так и в оптическом приборостроении в частности.
2. Произведен анализ наиболее распространенных на сегодняшний день RP-технологий с целью определения возможностей их применения на различных этапах создания изделий приборостроения при помощи сопоставления важнейших характеристик, таких как производительность, геометрическая точность изготавливаемых изделий, используемый материал.
3. Проведены экспериментальные исследования в ходе которых:
• на основании измерений оптических характеристик выбраны полиуретаны пригодные для изготовления оптических изделий методом литья в эластичные силиконовые формы;
• найдены технологические режимы литья, которые позволяют изготовление изделий с требуемыми показателями качества.
4. Разработаны методики использования технологий быстрого прототипирования на различных стадиях создания изделия. Практическое использование данных методик с положительными результатами (смотри акты внедрения — приложения 1, 2, 3) подтверждает целесообразность их более широкого внедрения.
5. Разработана методика изготовления металлической оснастки для изготовления изделий приборостроения с использованием принципов RP-технологий.
6. Определены особенности расчета экономической эффективности при использовании RP-технологий в приборостроении. Построены диаграммы, демонстрирующие несомненные преимущества этих инновационных технологий при их внедрении в изготовление изделий приборостроения.
По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ, в том числе учебное пособие с грифом УМО по образованию в области приборостроения и оптотехники.
Основные научные результаты диссертационной работы докладывались на научно-технических конференциях СПбГУ ИТМО 2002,.
2003 годах, а также научных семинарах Университета Бремен (Германия) в.
2004 и 2005 годах.
Список литературы
- Адлер Ю.П., Маркова Е. В., Грановский Ю. В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976. -280 с.
- Адлер Ю.П., Грановский Ю. В., Маркова Е. В. Теория эксперимента: прошлое, настоящее, будущее. -М.: Знание, 1982.
- Асатурян В.И. Теория планирования эксперимента. М.: Радио и связь, 1983.
- Белов A.M., Добрин Г. Н., Зубарев Ю. М. Экономические расчеты в курсовых и дипломных проектах по технологическим специальностям. Учебное пособие / Под редакцией д-ра экон. наук, проф. О. В. Завьялова. СПб.: Изд-во СПбГУЭФ, 1999. — 77 с.
- Бобцова С.В., Валетов В. А. Возможности использования технологий быстрого прототипирования в приборостроении. // Научно-технический вестник, № 3, 2001. С. 97−103
- Валетов В.А., Бобцова С. В. Влияние RP-технологий на качество изделий. // Инструмент и технологии, 19−20, СПб., 2004. С. 20−24.
- Валетов В.А., Бобцова С. В. Технология быстрых прототипов и их использование в приборостроении. // Фундаментальные иприкладные проблемы теории точности процессов, машин, приборов и систем. СПб., часть 2. С. 154−160.
- Валетов В.А., Бобцова С. В. Новые технологии в приборостроении. Учебное пособие. СПб.: СПбГУ ИТМО, 2004. — 120 с.
- ГОСТ 19 927–74 Пластмассы. Методы определения показателя преломления. М.: Издательство стандартов, 1974.
- ГОСТ 2789–73 Шероховатость поверхности. Параметры игхарактеристики. М.: Издательство стандартов, 1973.
- ГОСТ 28 869–90 Материалы оптические. Методы измерений показателя преломления. М., 1990.
- Дальский А.М. Технология конструкционных материалов. М.: Машиностроение, 1985. — 448 с.
- Джонсон Н., Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке. М.: Мир, 1981.
- Космачева Г. А., Дубова Т. М., Бобцова С. В. Разработка новых технологических процессов быстрого изготовления моделей и оснастки. Отчет о научно-исследовательской и опытно-конструкторской работе. № госрегистрации 01.2.00 314 202. СПб., 2003.
- Матанин А.А. Технология машиностроения: Учебн. Л.: Машиностроение, 1985.-496 с.
- Математический энциклопедический словарь. / Гл. ред. Ю. В. Прохоров. М.: Советская энциклопедия, 1988. — 847 с.
- Налимов В.В. Теория эксперимента. М.: Наука, 1971.
- Планирование эксперимента. / Под ред. Г. К. Крута. М.: Наука, 1966.-424 с. Ъ
- Проектирование технологических процессов в машиностроении. / Под ред. д.т.н., профессора И. П. Филонова. Минск: УП «Технопринт», 2003 — 910 с.
- Рогов В.А., Ушомирская JI.A., Чудаков А. Д. Основы высоких технологий. -М.: Вузовская книга, 2001.
- Справочник конструктора оптико-механических приборов. / М. Я. Кругер, В. А. Панов, и др. Д.: Машиностроение, 1980 742 с.
- Справочник технолога оптика. / Под ред. С. М. Кузнецова, М. А. Окатова. — Д.: Машиностроение, 1983. — 414 с.
- Справочник технолога оптика. / Под ред. М. А. Окатова. — СПб.: Политехника, 2004. — 679 с.
- Справочник технолога-машиностроителя: В 2-х т. Т. 1 / Под ред. A.M. Дальского, А. Г. Косиловой, Р. К. Мещерякова, А. Г. Суслова. -М. Машиностроение-1, 2001. 912 с.
- Справочник технолога-машиностроителя: В 2-х т. Т. 2 / Под ред. A.M. Дальского, А. Г. Косиловой, Р. К. Мещерякова, А. Г. Суслова. -М. Машиностроение-1, 2001. 944 с.
- Технология конструкционных материалов. / Под ред. д.т.н. A.M. Дальского, М.: Машиностроение, 2003.
- Технология конструкционных материалов: Учебник для машиностроительных специальностей вузов / A.M. Дальский, И. А. Арутюнова, Т. М. Барсукова и др.- Под общ. ред. A.M. Дальского. -2-е изд., пререраб. и доп. М.: Машиностроение, 1985. — 448 с.
- Технология оптических деталей под ред. д.т.н. М. Н. Семибратова. -М.: Машиностроение, 1978. 415 с.
- Хартман К. и др. Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов. М.: Мир, 1977. — 552 с.
- Шишмарев В.Ю. Машиностроительное производство. Учебник для студ. учреждений сред. проф. образования. М.: Издательский центр «Академия», 2004 — 352 с.
- Яворский В.А. Планирование научного эксперимента и обработка экспериментальных данных. Московский физико-технический институт. Долгопрудный, 2005. 21 с.
- Auf dem Weg zum Serienteil. Werkzeug & Formenbau, November 1995.
- CAD/CAM/PLM-Handbuch 2003/04. / Karl Obermann. Munchen u.a.: Hanser, 2003.
- Dolenc, A. Software Tools for Rapid Prototyping Technologies in Manufacturing. Acta Polytechnica Scandinavica, No. 62, Helsinki, 1993.
- Dusel, K.H.- Eyerer, P.: Materialien fur Rapid Tooling Technologien. Tagungsumdruck, 4. Anwendertagung Produkt- und Prozessentwicklung mit neuen Technologien, Dresden, 1996.
- Eberlein, W. Schnell vom digitalen Produktmodell zur Form. / 3D Erfahrungsforum Werkzeug- und Formenbau. Darmstadt, 26./27. Februar 1998.
- Eckstein, M.: Rapid Metal Prototyping. 41. Internationales wissenschaftliches Kolloquium, TU Ilmenau, 23.-26. September 1996.
- Flexible Integration von Rapid-prototyping-Prozessketten in die Produktenstehung. / Dreher, Stefan, 2005.
- Everheim, W., Klocke, F. Werkzeugbau mit Zukunft: Strategie und Technologie. Berlin Heildelberg. Springer, 1998.
- Gasser, A. Herstellung metsllischer Bauteile durch Selektives Lasersintern und Lasergenerieren. NCG Tagung Arbeitskreis Rapid Prototyping, LBBZ, Aachen, Dezember 1995.
- Ganzheitliche Technologiebewertung: ein Modell zur Bewertung unterschiedlicher Produktionstechnologien. / Karl Hall. 1. Aufl. -Wiesbaden: Dt. Univ. -Verl., 2002.
- Gebhardt, A. Rapid Prototyping. Werkzeuge fur die schnelle Produktentwicklung. Munchen, Hanser 1996.
- Gebhardt, A. Rapid Prototyping. Werkzeuge fiir die schnelle Produktentwicklung. Munchen, Hanser 2000.
- Geuer, A. Einsatzpotentiale des Rapid Prototyping in der Produktentwicklung. Berlin, Heidelberg: Springer Verlag, 1996.
- Griinwald, F. Fertigungsverfahren in der Geratetechnik. Carl Hanser Verlag Munchen Wien, 1985.
- Haferkamp, H., Bach, F.W., Gerken, J. Rapid Manufacturing of Metal Parts by Laser Sintering. 28th International Symposium on Automotive Technology and Automation, IS ATA. Stuttgart, 1995.
- Joppe, M. VisCam RP Vom CAD direct zur RP-Maschine ohne STL. / Proceedings of International User’s Conference on Rapid Prototyping & Rapid Tooling & Rapid Manufacturing, uRapid 2000, Berlin 29^-31st May 2000, Germany, pp 155−170.
- Kaschka, U. Methodik zur Entscheidungsuntersttitzung bei der Auswahl und Bewertung von konventionellen und Rapid Tooling Prozessketten, Shacker Verlag, Aachen, 1999.
- Keller, В.- Luck, Т.- Eyerer, P. Prototypen und Kleinstserien, Kunststoffe. Carl Hanser Verlag Munchen, November 1995.
- Klocke, F- Nolken, S. Verfahren und Prozessketten zur Fertigung metallischer Bauteile und Werkzeuge. Spektrum der Wissenschaft. April, 1995.
- Konstruieren mit CATIA V5: Methodik der parametisch-assoziativen Flachenmodellierung. / Egbert BraB. 3., vollst. neu bearb. und erw. Aufl. — Mtinchen: Hanser, 2005.
- Langen, M. Einsatz der Stereolithographie fur das Rapid Toolig in der SpritzgieBverarbeitung. 3. Anwendertagung Intelligente Produktionssysteme Solid Freeform Manufacturing. Dresden, September, 1995.
- Lohner, A. DLMS Der schnelle Weg zum Kleinserien-Spritzgiessteil. Prazisionslaserstrahlfertigungstechnik fur den Maschinenbau, Meisenbach Bamberg, 1996, S. 97−109.
- Lorenzen, J.- Breitinger, F. Rapid Tooling Verfahren zur schnellen Herstellung von Prototypenwerkzeugen. Tagungsunmdruck, Kapitel 8. Verkiirzung von Entwicklungszeiten durch Rapid Prototyping, EUROFORUM-Konferenz. Koln, 24.-25. Oktober, 1996.
- Menges, G. Anletung zum Bau von Spritzgiesswerkzeugen: mit 62 Tabellen 5., vollig tiberarb. Aufl. Mtinchen u.a.: Hanser, 1999.
- Moderne Konstruktionsmethoden im Maschinenbau. / Peter Kohler. 1. Aufl. Wtirzburg: Vogel, 2002.
- Mtiller, D.H., Weitzel, R. Datenverarbeitung und Prozessplannung ftir Rapid Prototyping Verfahren. Bremer Institut Betriebstechnik und angewandte Arbeitswissenschaft an der Universitat Bremen.
- Mtiller, D.H., Mtiller, H. Rapid Prototyping Verfahren. Eigenschaften, Anwendung und Verbreitung. Bremer Institut Betriebstechnik und angewandte Arbeitswissenschaft an der Universitat Bremen.
- Optik fur Ingenieure: Grundlagen- mit 28 Tabellen. / Pedrotti, Frank L. -3., bearb. und aktualisierte Aufl. Berlin u.a.: Springer, 2005.
- Pohl, H. Die Herstellung metallischer Werkstticke mit dem ProMetal Rapid Tooling Prozess. Tagungsband, VDI-Seminar Rapid Prototyping & Rapid Tooling, Aachen, 2002.
- Rapid Prototyping: mit neuen Technologien schnell vom Entwurf zum Serienprodukt- Augsburg, 16. Juli 1997. / Gunther Reinhart. Mtinchen: Utz, Wiss., 1997.
- Rapid prototyping & tooling: Potentiale Erfahrungen — Praxisbeispiele — Trends. Tagung Duisburg. 26. September 2002. / Gesellschaft Produktionstechnik. — Dusseldorf: VDI-Verlag, 2002.
- Rapid Prototyping & Tooling. Tagung Duisburg, 26. September 2002.
- Rapid Tooling: neue Strategien fur den Werkzeug- und Formenbau- Augsburg, 15. Oktober 1998. / Milberg Joahim. Mtinchen: Utz, Wiss., 1998.
- Rapid Tooling: SpritzgieBen mit Prototyp-Werkzeugen und der EinfluB auf die Bauteileigenschaften. / Karl-Heinz Dusel, 2000.
- Santek, D., Dureteck, I. Rapid Prototyping schneller Modellbau aus CAD-Daten. Osterreichische Kunststoffzeitschrift 27, 1996.
- Reinhart, G., Lorenzen, J. Rapid Tolling Technologien zur schnellen Herstellung von Prototypen und Vorserienwerkzeugen. 3D Erfahrungsforum Werkzeug- und Formenbau. Darmstadt, 26.121. Februar 1998.
- Shellabear, M. Bindemittel ade Neue Wege beim Lasersintern. Laserpraxis, Juni 1995.
- Schlink, H. Bestimmung von Funktionkosten: Grundlagen fur die kostenorientierte Entwicklung technischer Produkte. DUV. GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden, 2004.
- Technische Optik: Grundlagen und Anwendungen. / Schroder, G. 9., erw. Aufl. — Wurzburg: Vogel, 2002.
- The International Journal on Technologies for Rapid Product Development and Direct Manufacturing. / Rapid Prototyping Journal, Nr. 5, 2004.
- Weitzel, R. Maschinenneutrale ProzeBdatenaufbereitung fiir Schichtfertigungsverfahren. Diplomarbeit am Fachbereich Informatik der Universitat Bremen, Mai 2000.
- Werkzeuge fiir die Kunststoffverarbeitung: Bauarten, Herstellung, Betrieb- mit 53 Tabellen / Giinter Mennig. 4. Aufl. — Mtinchen u.a.: Hanser, 1995.
- Wiesner, P.- Eckstein, M. u.a. Rapid Prototyping durch Laserschneiden und DiffusionsschweiBen. Proceedings of the 6th European Conference on Laser Treatment of Materials, ECLAT, Vol. 2. September 16−18, 1996.
- Wirth, J. Rapid Modeling: Gegenstandliches CAD fiir die «begreifbare» Produktgestaltung. Carl Hanser Verlag Mtinchen Wien, 2002.
- Wirtz, H. Selektives Lasersintern von Keramikformschalen fiir GieBanwendungen, Dissertation, Aachen. Shaker Verlag, 2000.
- Wohlers, Terry Т., Wohlers Associates, Inc.: Rapid Prototyping & Tooling. Weltweite Brancheniibersicht 1999. Fort Collins, Colorado.
- Wohlers, Terry Т., Wohlers Associates, Inc.: Wohlers Report 2000. Rapid Prototyping & Tooling State of the Industry. Annual Worldwide Progress Report. Fort Collins, Colorado, 2000.
- Генеральный директор, к.т.н. Гл. инженер Руководитель группы Ведущий конструктор1. Акт о внедрениирезультатов научно-исследовательских разработок в практическуюдеятельность
- Генеральный директор Технический директор Инженер-технолог1. Сигма-Тест
- Научно-производственное предприятие
- РОССИЯ, 192 148, Санкт-Петербург, ул. Седова, 15, тел./факс: (812) 265−34−48- e-mail: sigmatestfijmail ru
- Методики создания моделей корпусных деталей приборов.
- Методики изготовления корпусных деталей приборов методом литья полиуретанов в эластичные силиконовые формы.
- Рекомендаций по проведению оценки экономической эффективности применения технологий быстрого прототипирования в приборостроении.
- Использование указанных материалов позволяет:• сократить время конструирования приборов-• снизить стоимость изготовления-• повысить качество производимых деталей приборов.
- Ожидаемый экономический эффект от внедрения выполненных разработок составляет 380 тыс. рублей.