Анализ конструкции и методика проектирования полимерных деталей корпусов лазерных головок

Рассматривается вопрос разработки конструкции полимерных деталей корпуса лазерной головки в целях обеспечения ее компактности и с учетом возможностей аддитивного оборудования. Изготовление такого корпуса лазерной головки из пластика позволяет снизить его материалоемкость по сравнению с корпусом, изготовленным из алюминиевого сплава, также предлагается дополнительно снизить материалоемкость пластикового корпуса за счет введения в его конструкцию специальных выборок и ребер жесткости. С использованием CAEмодуля CAD/CAM-системы SolidWorks был проведен сравнительный анализ прочности и жесткости вариантов конструкции деталей корпуса до и после их модификации, результаты которого показали, что возможна замена материала деталей корпуса с алюминиевого сплава на пластик и снижение материалоемкости и изменение конструкции корпуса и его деталей не приводит к потере его прочности и жесткости и не отражается на функционировании лазерной головки. На основе анализа конструкции изготовленных на 3D-принтере полимерных деталей корпусов лазерных головок, мероприятий по устранению выявленных недостатков и требования сохранения оптической схемы разработана методика проектирования ядерных головок.

1. Петкова А. П., Ганзуленко О. Ю. Технологические аспекты маркировки изделий машиностроения прецизионным импульсным лазером // Современное машиностроение. Наука и образование: Материалы 4-й Междунар. науч.-практ. конф. / Под ред. М. М. Радкевича и А. Н. Евграфова. СПб: Изд-во Политехн. ун-та, 2014. С. 1177– 1187.

2. Vasilev O. S., Ruzankina J. S. Laser forming micro geometric structures on the surface of roller rolling mill // Journal of Physics: Conf. Series. 2016. Vol. 1, N 735. DOI: 10.1088/1742-6596/735/1/012046.

3. Olt J. J., Maksarov V. V., Efimov A. E. Impacts of gradient structure on the dynamic characteristics of machining process system // 29th DAAAM Intern. Symp. on Intelligent Manufacturing and Automation. 2018. Vol. 1, N 1. Р. 190—196. DOI: 10.2507/29th.daaam.proceedings.027.

4. Васильев О. С., Горный С. Г. Технология создания поверхностных микроструктур на листовых материалах с использованием волоконного лазера // Металлообработка. 2016. № 3 (93). С. 20—25.

5. Николаев А. Д., Пьяе П. А., Помпеев К. П., Васильев О. С. Модернизация обрабатывающих центров посредством интерграции в их состав лазерных систем // Современное машиностроение: Наука и образование: Материалы 7-й Междунар. науч.-практ. конф. / Под ред. А. Н. Евграфова и А. А. Поповича. СПб: Изд-во Политехн. ун-та, 2018. С. 506—515. DOI: 10.1872/MMF-2018-43.

6. Nikolaev A. D., Pyae P. A., Pompeev K. P., Vasilev O. S. Laser processing systems in machines with numerical control // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science, 2019. Vol. 1, N 378. DOI: 10.1088/1755-1315/378/1/012066.

7. Николаев А. Д., Помпеев К. П., Пьяе П. А., Васильев О. С., Горный С. Г. Внедрение систем лазерной обработки в состав многооперационных обрабатывающих центров // Металлообработка. 2019. Т. 113, №5. С. 26—33. DOI: 10.25960/mo.2019.5.26.

8. Singh I., Amara Y., Melingui A., Pathak P. M., Merzouki R. Modeling of Continuum Manipulators Using Pythagorean Hodograph Curves // Soft Robotics. 2018 [Электронный ресурс]: www.researchgate.net/publication/323955949.

9. Пьяе П. А., Помпеев К. П., Николаев А. Д., Васильев О. С., Горный С. Г. Модернизация конструкции корпуса лазерной головки с учетом возможностей аддитивного оборудования // Изв. вузов. Приборостроение. 2022. Т. 65, № 1. С. 49–57. DOI: 10.17586/0021-3454-2022-65-1-49-57.

10. Pompeev K. P., Pyae Р., Vasilev O., Gorny S. Analysis, topology modification and modeling of the laser head casing taking into account the capabilities of additive equipment // Journal of Physics: Conf. Series. 2021. Vol. 1753, N 1. P. 012037. DOI: 10.1088/1742-6596/1753/1/012037.

11. Васильев О. С., Вейко В. П., Горный С. Г., Рузанкина Ю. С. Лазерная установка для микроструктурирования поверхности металла с использованием волоконного лазера // Оптический журнал. 2015. Т. 82, № 12. С. 70–77. DOI: 10.1364/JOT.82.000831.