Модернизация конструкции и технологии изготовления герметичного кожуха

Цель работы состоит в усовершенствовании конструкции детали герметичный “кожух” с целью снижения вероятности отклонений его качественных показателей при испытаниях и условиях космических полетов (высокие температура и давление, низкие температуры космического пространства, вибрационные нагрузки на этапе выведения, радиационное воздействие, глубокий вакуум, микрочастицы и т. д.) и иметь низкую удельную массу.

Введение ………………………………………………………………………………………………….. 12
1 Исследовательская часть ……………………………………………………………………….. 13
1.1 Литературный обзор ……………………………………………………………………….. 13
1.1.1 Общая характеристика блока УДМ …………………………………………. 13
1.1.2 Общая характеристика сварки TIG ………………………………………….. 14
1.1.3 Влияние формы контура на жесткость тонкостенных деталей …. 16
1.1.4 Пути повышения жесткости конструкций ……………………………….. 20
1.1.5 Выбор CAD системы ………………………………………………………………. 22
1.1.6 Выбор методики исследования и повышения жесткости
тонкостенных детали в среде ANSYS ……………………………………………………….. 23
1.2 Расчет и аналитика ………………………………………………………………………….. 27
1.2.1 Технические требования …………………………………………………………. 27
1.2.2 Анализ подбора материала………………………………………………………. 28
1.2.2.1 Физико-механические и эксплуатационные характеристики
алюминиевого сплава 1370 ………………………………………………………………………. 30
1.2.2.2 Возможности длительной работы деталей из алюминиевого
сплава 1370 в условиях глубокого вакуума……………………………………………….. 35
1.2.2.3 Коррозионная стойкость алюминиевого сплава 1370 …… 38
1.2.2.4 Термическая обработка и формообразование тонкостенных
деталей из листов алюминиевого сплава 1370 …………………………………………… 38
1.2.2.5 Свариваемость металлопродукции из алюминиевого сплава
1370…………………………………………………………………………………………….39
1.2.2.6 Термомеханическая обработка сплава 1370 …………………. 42
1.2.3 Модернизированная конструкция «кожуха» блока УДМ …………. 51
1.2.4 Анализ напряженного состояния существующей конструкции
«кожуха» блока УДМ ………………………………………………………………………………. 53
1.2.5 Анализ напряженного состояния модернизированной конструкции
«кожуха» блока УДМ ………………………………………………………………………………. 55
2 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение. .. 60
2.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения
научных исследований …………………………………………………………………………….. 60
2.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования ………….. 60
2.1.2 Анализ конкурентных технических решений …………………………… 61
2.1.3 Технология QuaD ……………………………………………………………………. 63
2.1.4 SWOT- анализ…………………………………………………………………………. 65
2.2 Планирование научно-исследовательских работ………………………………. 67
2.2.1 Структура работ в рамках научного исследования …………………… 67
2.2.2 Определение трудоемкости выполнения работ ………………………… 68
2.2.3 Разработка графика проведения научного исследования ………….. 69
2.3 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) …………………………. 72
2.3.1 Расчет материальных затрат НТИ ……………………………………………. 72
2.3.2 Основная заработная плата ……………………………………………………… 73
2.3.3 Дополнительная заработная плата исполнительной системы …… 75
2.3.4 Отчисления во внебюджетные фонды ……………………………………… 76
2.3.5 Амортизация …………………………………………………………………………… 76
2.3.6 Накладные расходы ………………………………………………………………… 77
2.3.7 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского
проекта…………………………………………………………………………………………………….. 78
2.3.8 Определение ресурсосберегающей, финансовой, бюджетной,
социальной и экономической эффективности исследования ……………………… 79
3 Социальная ответственность. ………………………………………………………………… 86
3.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности. …. 86
3.1.1 Специальные правовые нормы трудового законодательства …….. 87
3.1.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны . 88
3.2 Производственная безопасность ……………………………………………………… 90
3.2.1 Анализ вредных и опасных факторов, которые может создать
объект исследования ………………………………………………………………………………… 90
3.2.1.1Повышенный уровень шума …………………………………………. 91
3.2.1.2 Повышенный уровень вибрации ………………………………….. 91
3.2.1.3 Электромагнитное поле ………………………………………………. 92
3.2.1.4 Недостаточная освещенность рабочей зоны…………………. 93
3.2.1.5 Отклонение параметров микроклимата………………………… 97
3.2.1.6 Вредные вещества ……………………………………………………….. 99
3.2.1.7 Механические опасности …………………………………………… 100
3.2.1.8 Острые кромки, заусенцы и шероховатость на поверхности
заготовок ……………………………………………………………………………………………….. 101
3.2.1.9 Электроопасность ……………………………………………………… 101
3.2.1.10 Пожаробезопасность ……………………………………………….. 102
3.2.2 Обоснование мероприятий по защите персонала предприятия от
действия опасных и вредных факторов …………………………………………………… 103
3.3 Экологическая безопасность………………………………………………………….. 105
3.3.1 Анализ влияния объекта исследования на окружающую среду . 105
3.3.2 Обоснование мероприятий по защите окружающей среды …….. 106
3.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях……………………………………….. 106
3.4.1 Анализ вероятных ЧС, которые могут возникнуть на производстве
при внедрении объекта исследований …………………………………………………….. 106
3.4.2 Обоснование мероприятий по предотвращению ЧС и разработка
порядка действия в случае возникновения ЧС ………………………………………… 107
Список использованных источников ………………………………………………………. 111
ПРИЛОЖЕНИЕ А ………………………………………………………………………………….. 114

В данной выпускной квалификационной работе была выполнена
модернизация конструкции герметичного кожуха, используемого в системах
ориентации космических аппаратов. Выполнен подбор материала для
снижения удельного веса детали без снижения качественных показателей.
Произведена корректировка технологического процесса на этапе
вытяжки герметичного кожуха, разработана технология предотвращения
трещин сварного соединения кожуха с блоком УДМ.
В среде Ansys произведен анализ исходной и модернизированной
конструкций герметичного кожуха, показатель внутренней нагрузке снижен
на 132 МПа, показатель деформации на 1.38 мм.
В разделе финансового менеджмента и ресурсоэффективности были
выполнены расчеты затрат на проектирование в соответствии с графиком
выполнения проектных работ. Расчет по определению экономической
эффективности дал положительный результат. Ориентировочная стоимость
проекта составит 185836.7 руб. Экономическая эффективность достигается за
счет использования наиболее оптимального и конкурентоспособного
электрооборудования.
В разделе социальной ответственности был произведен анализ
возможных вредных и опасных факторов, а также разработаны способы их
устранения. Без внимания не остались чрезвычайные ситуации. Были
рассмотрены наиболее вероятные ЧС, которые могут возникнуть в результате
изготовления герметичного кожуха.

1. Справочник технолога машиностроителя. В 2-х томах. Том 1. Под
редакцией А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова.- 4-е издание, перераб. и доп.-
М.: Машиностроение,1986.654 с.,ил.
2. Справочник технолога машиностроителя. В 2-х томах. Том 2. Под
редакцией А.М. Дальского, А.Г.Суслова, А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова.
4-е издание, исправл.- М.,Машиностроение-1, 2003. 944 с.,ил.
3. Ерохин А. А. Основы сварки плавлением. Физико-химические
закономерности. «Машиностроение», 1973, 448 с.
4. Акулов А. И., Бельчук Г. А. и Демянцевич В. П. Технология и
оборудование сварки плавлением. Учебник для студентов вузов. М.,
«Машиностроение», 1977. 432 с. с ил.
5. Китаев А. М. Дуговая сварка (В помощь рабочему-сварщику). — М.:
Машиностроение, 1979. — 240 с, ил.
6. Ручная дуговая сварка неплавящимся электродом в защитных газах.
Юхин Н.А. 2007. – 50с.
7.АргонодуговаясваркаTIG[Электронныйресурс]URL:
https://www.toool.ru/articles/chto_predstavlyaet_soboy_argonodugovaya_svarka_t
ig.html (Дата обращения 20.03.2021 г.)
8.СваркаметодомTIG[Электронныйресурс]URL:
https://electrod.biz/vidy/svarka-metodom-tig.html (Дата обращения 20.03.2021 г.)
9. Проектирование автоматических космических аппаратов для
фундаментальных научных исследований / Сост. В.В. Ефанов, И.Л. Шевалев;
под ред. В.В. Ефанова, К.М. Пичхадзе: в 2-хт. Т.1. Методологические основы
проектированияавтоматическихкосмическихаппаратовдля
фундаментальныхнаучныхисследований.Методологическиеосновы
проектирования служебных и целевых систем автоматических космических
аппаратов.– М.: Изд-во МАИ, 2012. – 526 с.
10. Проектирование автоматических космических аппаратов для
фундаментальных научных исследований / Сост. В.В. Ефанов; Под ред. В.В.
Хартова, В.В. Ефанова: В 3-х т. Т.2.Проектирование научных автоматических
космических аппаратов.– 2-е изд., перераб. – М.: Изд-во МАИ-ПРИНТ, 2014.
– 544 с.
11. Проектирование автоматических космических аппаратов для
фундаментальных научных исследований / Сост. В.В. Ефанов; Под ред. В.В.
Хартова, К.М. Пичхадзе: В 3-х т. Т.3.Проектирование служебных и целевых
систем автоматических космических аппаратов для фундаментальных
научных исследований.– М.: Изд-во МАИ-ПРИНТ, 2014. – 464 с.
12. Авиационные материалы и технологии 85 лет ВИАМ (Юбилейный
научно-технический сборник) / под общ. ред. Е. Н. Каблова 2017. – 595 с.
13. Каталог материалов ФГУП “ВИАМ” [Электронный ресурс] URL:
https://catalog.viam.ru/catalog/metalls/ (Дата обращения 12.04.2021 г.)
14. Scott Smith, Robert Wilhelm, Brian Dutterer, Harish Cherukuri, Gaurav
Goel. Sacrificial structure preforms for thin part machining /Department of
Mechanical Engineering, University of North Carolina at Charlotte, Charlotte, NC,
USA 2012
15. С.С. Гаврюшин, А.Д. Жаргалова, Г.П. Лазаренко, В.И. Семисалов
Метод определения условий механической обработки тонкостенных деталей
// 2015 г. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 105005, Москва, Российская Федерация, 2-
я Бауманская ул., д. 5, стр. 1
16. Milling P. Kersting, D. Biermann. Modeling Techniques for the
Prediction of Workpiece Deflections in NC Milling P. Kersting, D. Biermann
//Institute of Machining Technology, TU Dortmund, Baroper Str. 301, 44227
Dortmund, Germany 2012г
17. Вибрация в технике / под ред. В.Н. Челомея. – М.: Машиностроение,
1978. – Т. 6. – 456 с.
18.Финансовыйменеджмент,ресурсоэффективностьи
ресурсосбережение: учебно-методическое пособие/ И.Г. Видяев, Г.Н.
Серикова, Н.А. Гаврикова, Н.В. Шаповалова, Л.Р. Тухватулина, З.В.
Криницына; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во
Томского политехнического университета, 2014. – 36 с.
19. Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов/ С.В. Белов,
А.В. Ильицкая, А.Ф. Козьяков и др.; Под общ.ред. С.В. Белова. 7-е изд., стер.-
М.:Высш.шк., 2007. – 616 с.: ил.
20. Безопасность жизнедеятельности: практикум / Ю.В. Бородин, М.В.
Василевский, А.Г. Дашковский, О.Б. Назаренко, Ю.Ф. Свиридов, Н.А. Чулков,
Ю.М. Федорчук. — Томск: Изд- во Томского политехнического университета,
2009. — 101 с.
21. Методические указания по разработке раздела «Социальная
ответственность»ВКРмагистраиспециалиставсехнаправлений
(специальностей) и форм обучения ТПУ/Е.Н. Пашков, А.И. Сечин, И.Л.
Мезенцева – Томск: Изд-во ТПУ, 2019. – 24 с.
22. “Трудовой кодекс Российской Федерации” от 30.12.2001 N 197-ФЗ
(ред. от 30.04.2021) (с изм. и доп., вступ. в силу с 01.05.2021) // Собрание
законодательства РФ. – 07.01.2002. – № 1 (ч. 1). – Ст. 3.