Проектирование растрового электронного микроскопа – микроанализатора РЭММА-202М для исследования микрорельефа поверхности твердого тела

СОДЕРЖАНИЕ

Технологическая часть

         1 Анализ служебного назначения

          2 Анализ технических требований

          3 Определение типа производства

          4 Анализ технологичности

          5 Анализ базового техпроцесса

          6 Выбор способа получения заготовки

          7 Разработка тех процесса

7.1 Выбор схемы базирования

7.2 Выбор способов обработки поверхностей

7.3 Выбор станков

          8 Разработка операционной технологии

8.1 Разработка структуры операции

8.2 Расчет размерных цепей

8.3 Расчет припусков

8.4 Расчет режимов резания

8.5 Техническое нормирование

          9 Проектирование станочного приспособления

9.1 Приспособление на сверлильную операцию

9.2 Приспособление на фрезерную операцию

          10 Проектирование КИП

          11 Проектирование РИ

Охрана труда

          1 Анализ опасностей на предприятии

          2 Индивидуальный инженерный расчет

Экономическая часть

Введение

          Уровень развития любого государства в значительной степени определяется развитостью машиностроительной отрасли, так как машиностроение обслуживает своей продукцией все другие отрасли. Задачи, стоящие перед машиностроением :внедрение новых материало - и энергосберегающие технологии, использование новых методов обработки и способов получения заготовки, повышение точности и производительности обработки, применение прогрессивных материалов, РИ и оборудование, в том числе станков с ЧПУ, обрабатывающих центров, робототехнических комплексов. В условиях научно-технического прогресса особую роль в машиностроении отводится приборостроению, в частности производству приборов электронной микроскопии, так как электронные микроскопы стимулируют развитие физики, химии ,медицины, материаловедения и других наук. Для этого направления машиностроения характерны некоторые особенности технических процессов высокая наукоемкость изделий, высокие требования к точности обработки и сборки, широкая номенклатура обрабатываемых материалов, сложная форма деталей, специальные методы обработки и сборки, работа изделий в условиях различных физических процессов. Развитие отрасли электронной микроскопии происходит по следующим направлениям повышение точности и разрешающей способности приборов, повышение напряжений в электронной пушке до 1 МВ, повышение вакуума близко к космическому, понижение температуры в отдельных узлах до –265.

Технологическая часть

1 Анализ служебного назначения машины, узла, детали.

Условия эксплуатации

1.1           Назначение РЭММА-202М

Растровый электронный микроскоп – микроанализатор РЭММА-202М объединяет функции растрового электронного микроскопа высокого разрешения и рентгеновского микроанализа. РЭММА-202М предназначен для исследования микрорельефа поверхности твердого тела во вторичных, отраженных и поглощенных электронах, определение элементного состава в микрообъемах методом рентгеноспектрального анализа.

Прибор может быть использован в металловедении, металлургии, химии, геологии, полупроводниковой технике и других областях науки и техники.

Устройство представлено в виде электронно-оптической схем

 

1

2

3

4

5

 

Рисунок 1 - Электронно-оптическая схема РЭММА-202М

1 - электронная пушка;

2 - юстировка пушки;

3 - отображение кроссовера;

4 - ограничивающая диафрагма 1;

5 - конденсатор 1;

6 - ограничивающая диафрагма 2;

7 - конденсатор 2;

8 - ограничивающая диафрагма 3;

9 - апертурная диафрагма 1;

10 - юстировка конденсаторов;

11 - катушка развертки 1;

12 - стигматор1;

13 - промежуточный экран;

14 - верхний ДВЭ;

15 - апертурная диафрагма;

16 - объектив высокого возбуждения;

17 - объект тонкий;

18 - ограничивающая диафрагма 4;

19 - катушка развертки;

20 - катушка перемещения изображения;

21 - объектив классический;

22 - стигматор;

23 - катушка фокусировки;

24 - антишумовой экран;

25 - полупроводниковые датчики;

26 - нижний ДВЭ;

27 - объектив массивный.

Техническая характеристика:

Разрешающая способность во

вторичных электронах, нм                                               7.0

Диапазон увеличений                                                    10…400000

Ускоряющее напряжение ,кВ :

через 0.1 кВ                                                            0.2 – 5

через 1.0 кВ                                                            5 – 40

Волновых  спектрометров ,шт.                                     2

Диапазон  анализируемых элементов                         

Угол выхода рентгеновского излучения                    

Фазное напряжение, В                                                   22022

Частота питающей сети, Гц                                           501

Потребляемая мощность, кВт                                       5.5

Расход воды, л /мин                                           3

Температура окружающей среды,                           205

Влажность, %                                                                 50 - 80

Давление, мм. рт. ст                                                       630…800

Площадь установки прибора,                                  30

1.2          Описание узла

Рассматриваемый узел – составной объектив, входит в состав колонны, в которую конструктивно входят следующие узлы и механизмы :

-  источник электронов;

-  электронная трубка;

-  составной объектив;

-  объективная камера;

-  детектор вторичных электронов;

-  шлюзовая установка;

-  стол объективов.

Составной объектив состоит из следующих узлов и механизмов:

-  объектив нижний конусный (ОНК);

-  объектив верхний перевозбужденный;

-  растровая отклоняющая система;

-  вакуумная трубка с ограничивающей диафрагмой;

-  апертурная диафрагма;

-  юстировочный винт.

Назначение составного объектива – формирование конечного электронного зонда на поверхности массивного объектива в пределах рабочего расстояния с помощью ОНК.

1.3          Описание детали

Деталь корпус входит в состав узла – объектив нижний конусный(ОНК), предназначена для монтажа в ней конструктивных элементов ОНК ,необходимых для выполнения функций составного объектива – формирование конечного электронного зонда. В корпус монтируются:

-  растровая система;

-  катушки индукционные;

-  полюсный наконечник.

Корпус представляет собой тело вращения с наружной и внутренней конической поверхностью. Габаритные размеры детали корпуса  190108. Масса детали – 5.88 кг. Материал – сплав 50Н ГОСТ 10994-74.

К детали предъявлены высокие требования по точности расположения поверхностей:

-  допуск параллельности торцевых поверхностей 0.01 и 0.005 мм;

-  допуск соосности отверстия 0.01 мм;

-  допуски углового биения 0.01 мм;

-  допуски перпендикулярности 0.02 и 0.01 мм.

На отдельные элементы корпуса проставлены высокие параметры шероховатости: Rа 0.16, 0.32. Ряд наружных и внутренних поверхностей выполнены по 7-му квалитету. Имеется ряд специальных элементов: канавки зарезьбовые, пазы, резьбовые отверстия, проточки.

2 Анализ технических требований

Технические требования на изготовление изделия характеризуют основные параметры их качества. Важно правильно определить технические требования к детали.