Разработка и моделирование процессов технологической подготовки производства изделий из полимерных оптических материалов

• Автор: Пирогов, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 05.11.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 175 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Современные методы и средства создания изделий оптического назначения из полимерных термопластичных материалов
1.1 Тенденции перехода к использованию полимерных материалов при создании изделий оптического назначения
1.2. Технологии производства изделий из полимерных материалов и организация производства в зависимости от серийности
1.3 Применение систем компьютерного моделирования в технологической подготовке производства

1.4 Выводы и результаты по Главе

Глава 2. Модель и методики технологической подготовки производства изделий оптического назначения из термопластичных полимерных материалов
2.1 Разработка процесса технологической подготовки производства оптических изделий из термопластичных полимерных материалов

2.2 Разработка методики проведения компьютерного моделирования для /

подбора режимов литья, определения дефектов и факторов, влияющих на качество оптических изделий
2.3 Предварительный компьютерный анализ процессов литья и подготовка к планированию эксперимента, с использованием методов робастного проектирования
2.4. Выводы по Главе
Глава 3. Использование компьютерного моделирования для выбора конструктивно-технологических решений при подготовке производства литьевых

изделий оптического назначения из термопластичных полимерных материалов и
контроль качества
3.1 Компьютерное моделирование литья под давлением оптических изделий из термопластичных полимерных материалов
3.2 Производство формообразующих деталей на станках с ЧПУ
3.3 Производство оптических изделий из термопластичных полимерных материалов литьем иод давлением, и контроль качества
3.4 Выводы по Главе
Глава 4. Совершенствование процессов технологической подготовки производства и управление проектной информацией
4.1 Применение аддитивных технологий для повышения производительности и повышения качества получаемых изделий
4.2 Информационное обеспечение процессов ТПП изделий из полимерных оптических материалов
4.3 Распределенный доступ и совместное использование информационной системы при проектировании и ТПП оптических изделий из полимерных оптических материалов
4.4 Выводы по Главе
Заключение
Список используемых источников
Приложения
ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы диссертации
В настоящее время полимерные оптические материалы находят все более широкое применение при производстве изделий, где ранее использовались только неорганические стекла и кристаллы, что дает ряд преимуществ и открывает новые возможности для развития оптического приборостроения, как для научно-исследовательских работ, так и при создании изделий для широкого применения и специального назначения.
Одним из ключевых этапов жизненного цикла производства изделий из термопластичных полимерных материалов (ТПМ) является этап технологической подготовки производства (ТПП). Решения, принимаемые на этом этапе, должны обеспечить высокую точность и качество изготавливаемой продукции, создание условий для соблюдения принципов рациональной организации производственных процессов, использование имеющегося оборудования, а также снижение расхода материалов и энергоресурсов. Выполнению этих требований способствует комплексное использование систем автоматизированного проектирования (CAD-систем) компьютерного моделирования (CAE-систем), автоматизированной подготовки производства (CAM-систем) и систем управления данными по изделию (PDM-систем).
Исследование данного направления нашло отражение в работах отечественных и зарубежных специалистов, таких, как: Брагинский В. А, Казанков Ю. В., Калинчев Э. JI., Серова В. H., S. Bäumer, D. Kazmer, J. Cavagnaro, R. Mayer, G. Menges, S. Powell, M. Schaub, M. Stricker и других.
Одновременно с расширением сфер применения оптических элементов растет и область использования полимерных оптических материалов, что обусловлено как разработкой и внедрением новых материалов, так и развитием и применением новых технологий их переработки. Внедрение систем компьютерного моделирования оптических изделий, автоматизированного проектирования технологической оснастки и систем поддержки принятия решений способствует эффективной организации бизнес-процессов разработки новых оптических изделий. Ис-

Здесь указана качественная зависимость процента решенных проблем от стадии разработки. Красная линия показывает традиционный путь разработки, синяя
- с применением САЕ-системы. За счет компьютерного моделирования удается решать многие задачи на более ранних стадиях, что ведет к уменьшению сроков разработки и меньшему числу изменений после натурных испытаний. Проверка правильности конструкторских решений производится еще на стадии ее проектирования.
Большинство систем в настоящее время используют 2Б-модель, 2.5Б-модель и 3 О-модель течения расплава. Системы, использующие 2 и 2,50 модели течения расплава, не позволяют учитывать разности течения фронта расплава при изготовлении изделий переменной толщины, а значит не смогут достоверно предсказать температурные деформации и остаточные напряжения и, как следствие, изменение оптических свойств. Поскольку линзы практически всегда представляют собой разнотолщинные изделия, то наилучшим образом для проведения виртуального анализа подходят системы, поддерживающие технологии ЗБ анализа.
Компьютерный анализ литья полимерных материалов включает набор технологий моделирования процессов литья с использованием численных методов (конечных элементов, конечных разностей и прочих). Для проектируемого литьевого изделия и литьевой формы компьютерное моделирование позволяет оценить технологичность конструкции и спрогнозировать возможные дефекты получаемых изделий с учетом особенностей технологического поведения полимерного материала, характеристик литьевого оборудования и других факторов.
Целями компьютерного моделирования литья полимерных материалов являются:
- поиск эффективных, экономичных и реализуемых в условиях конкретного производства способов устранения прогнозируемых дефектов литьевого изделия при изменении технологического режима, конструкции изделия и оснастки, полимерного материала или литьевой машины;
- выбор в пользу конструкторско-технологических решений, повышающих устойчивость процесса к колебаниям свойств полимерного материала, ре-