Разработка технологического процесса сборки ОКГ ЛГ-75

 

 

 

 

 

Факультет компьютерного проектирования

Кафедра электронной техники и технологии

К защите допустить

____________

«___» ______________ 2014г.

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

НА ТЕМУ

Разработка технологического процесса

сборки ОКГ ЛГ-75

 

 

 

Выполнил:                                                                                     Принял:

ст. гр 111101                                                                                 

 

 

Минск 2014

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Одной из главных черт современной эпохи является стремительное развитие науки и техники, вызывающие глубокий переворот во всех отраслях производства и оказывающие воздействие на все стороны жизни общества. Современная эпоха характеризуется невиданными ранее темпами и масштабами происходящих перемен. В условиях, когда преобразующая сила общественного производства по своим масштабам стала сравнимой с природными процессами, все острее ощущается необходимость в сознательном контроле и управлении формированием новой, технической среды жизни человека – «второй природы», вносящей существенное изменение во взаимоотношения человека с природой естественной. Со всей остротой встает вопрос о характере всех социальных целей, которые ставит перед собой общество, и для достижения которых создаются невиданные ранее научно-технические средства.

В настоящее время нет ни одной отрасли народного хозяйства, где не применяли бы радиотехнические приборы и устройства. Появились новые идеи в инженерном конструировании, и выявление на другие сферы проектирования стало актуальным.

Одним из важнейших направлений технического прогресса, от которого зависят резкое увеличение объема производства, повышение производительности труда, улучшение всех качественных показателей радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), является автоматизация процессов производства.

Автоматизирование производства очень важно для достижения высокоэффективного производства. Чем лучше отлажен процесс производства, тем выше производительность и качество выпускаемой продукции.

Одним из самых замечательных достижений физики второй половины двадцатого века было открытие физических явлений, послуживших основой для создания удивительного прибора - оптического квантового генератора (ОКГ), или лазера.

Лазер представляет собой источник монохроматического когерентного света с высокой направленностью светового луча. Само слово “лазер” составлено из первых букв английского словосочетания, означающего усиление света в результате вынужденного излучения”.

Целью настоящей работы является разработка технологического процесса сборки газового (He-Ne) ОКГ ЛГ-75.

 

 

 

1.Описание  конструкции и принципа работы  изделия

 

Структура технологического процесса изготовления оптической техники во многом определяется ее конструктивно-технологическими особенностями. Анализ конструкции современной аппаратуры позволяет выявить общие тенденции конструирования, обобщить конструктивные решения с целью формулирования обобщенного технологического процесса изготовления оптической техники.

Оптический квантовый генератор (ОКГ) или лазер (англ. laser, сокр. от Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation — «Усиление света с помощью вынужденного излучения») — устройство, использующее квантовомеханический эффект вынужденного (стимулированного) излучения для создания когерентного потока света. Луч лазера может быть непрерывным, с постоянной амплитудой, или импульсным, достигающим экстремально больших пиковых мощностей. Во многих конструкциях рабочий элемент лазера используется в качестве оптического усилителя для излучения от другого источника. Усиленный сигнал очень точно совпадает с исходным по длине волны, фазе и поляризации, что очень важно в устройствах оптической связи.

В настоящее время разработано множество разнообразных оптических квантовых генераторов, отличающихся рабочими  веществами (в этом качестве используются кристаллы, стекла,   пластмассы, жидкости, газы, полупроводники) и способами создания инверсии населенностей (оптическая накачка, разряд в газах,  химические реакции и т.д.).

В данной работе будет рассмотрена конструкция и принцип работы  газового ОКГ, активной усиливающей средой которого, как следует из названия, является газ.

На рис.1 показано схематическое устройство газового ОКГ. Он состоит из двух основных частей: открытого резонатора, образованного зеркалами 31 и 32 , и газоразрядной камеры, наполненной рабочей смесью He-Ne .

Газоразрядная камера представляет собой кварцевую или стеклянную трубку, с торцов закрытую плоскопараллельными оптическими окнами, наклоненными под углом Брюстера к оси трубки. Такие окна имеют пренебрежимо малые потери энергии на отражение для волны, поляризованной в плоскости падения, и практически делают невозможной генерацию излучения,  поляризованного в перпендикулярной плоскости.

Иногда зеркала укрепляют на концах газоразрядной  трубки. Однако такое расположение зеркал значительно усложняет конструкцию вакуумной части ОКГ (необходимо использовать сильфоны для юстировки зеркал) и создает технические трудности для смены зеркал, изменения расстояния между ними, введения в резонатор дополнительных элементов (диафрагм, линз и т.п.).  Поэтому конструкции ОКГ с внутренними зеркалами применяются редко  и главным образом тогда, когда необходимо получить  генерацию  с произвольной поляризацией излучения.

Газоразрядная трубка наполняется рабочей смесью гелия  и неона с общим давлением 10-10 Па. Перед напуском рабочей смеси производят тщательную откачку с интенсивным нагреванием трубки. Для устранения оставшихся после откачки и выделяющихся  в процессе работы газов перед отпайкой в трубку вводят геттер обычно барий), активно поглощающий кислород, водород, азот и другие газы, но не вступающий в соединение с гелием и неоном.

В резонаторах гелий-неонового ОКГ   используются зеркала с коэффициентом отражения,  близким к единице и отличающимся от нее на доли и единицы процентов. Применяются главным образом зеркала с интерференционными покрытиями. Малый коэффициент усиления активной среды налагает  жесткие требования на точность юстировки зеркал резонатора. В большинстве газовых ОКГ используют резонаторы со сферическими зеркалами.

Для возбуждения газовой смеси используют либо разряд   на постоянном токе, либо высокочастотный разряд. В первом  случае в газоразрядную трубку, как показано на рис.1, вводят электроды - катод (2), анод (1). Напряжение питания составляет в  зависимости  от длины разрядного  промежутка  величину от  нескольких сотен  вольт  до 2-3 кВ, ток разряда - несколько десятков мА. Высокочастотный разряд возбуждается   радиочастотным генератором с мощностью  от десятков до сотен Вт, напряжение от которого подводится к внешним кольцевым  электродам, накладываемым на трубку.

Мощность генерации ОКГ зависит от парциальных давлений гелия и неона, размеров газоразрядной трубки, от тока (мощности) разряда. Мощность генерации растет с увеличением парциального давления гелия и неона, достигая максимума при общем давлении, близком к 100 Па, и затем уменьшается. Важным вопросом получения максимальной выходной мощности является выбор оптимального диаметра газоразрядной трубки. С одной стороны, увеличение диаметра трубки, а значит, и  объема активной среды должно приводить к росту мощности генерации.  С другой - чрезмерное увеличение диаметра трубки ведет к уменьшению инверсии населенностей рабочей пары уровней. Экспериментально установлено, что для трубок длиной 1 м оптимальный диаметр составляет 7-8 мм. Для трубок меньшей длины он получается соответственно меньше.

Мощность генерации растет с увеличением тока. Оптимальная величина тока разряда для разных ОКГ находится в диапазоне 20-80 мА.

Коэффициент полезного действия гелий-неонового ОКГ составляет доли процента. Столь низкий КПД объясняется малой квантовой эффективностью рабочих переходов атомов неона и  несовершенством процесса возбуждения их. Квантовая эффективность рабочего перехода - это отношение энергии излучаемого фотона   к энергии, которая сообщается частице для возбуждения ее до верхнего рабочего уровня. Иными словами, квантовая эффективность показывает, какая доля энергии, затраченная на возбуждение частиц, переходит в энергию генерации

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Анализ требований к качеству сборки изделия

 

Требование – это потребность, запрос, или необходимость. Таким образом, под качеством объекта понимают совокупность его свойств, обуславливающих пригодность удовлетворять определенным требованиям (указанным в тех задании) в соответствии со служебным назначением. Показатели качества в первую очередь отражают степень соответствия объекта сборки всем требованиям, указанным в документации (технические условия на сборку).

В соответствии с методикой оценки качества промышленной продукции в общем случае установлено 8 групп показателей качества: 1. Показатели назначения характеризуют полезный эффект от использования продукции по назначению и определяют область ее применения. 2. Показатели надежности - безотказность, сохраняемость, ремонтопригодность, долговечность. 3. Показатели технологичности характеризуют эффективность конструктивно-технологических решений для обеспечения высокой производительности труда при изготовлении и ремонте продукции. 4. Показатели стандартизации и унификации характеризуют степень использования в продукции стандартизированных изделий и уровень унификации составных частей изделия. 5. Эргономические показатели характеризуют взаимодействие системы, человека и среды и учитывают комплекс гигиенических, физиологических, антропологических свойств человека, проявляющихся в производственных и бытовых процессах. 6. Эстетические показатели характеризуют такие свойства продукции, как выразительность, оригинальность, соответствие среде и стилю и т.д. 7. Патентно-правовые показатели характеризуют степень патентоспособности изделия в России и за рубежом. 8. Экономические показатели отражают затраты на разработку, изготовление и эксплуатацию изделий, а также экономическую эффективность эксплуатации.

    Оптические квантовые генераторы (ОКГ) являются источниками мощного узконаправленного монохроматического когерентного излучения и используются в различных областях техники как самостоятельные приборы или как узлы осветительной системы.

Структурно ОКГ состоит из активной среды (излучателя), объемного резонатора, источников возбуждения и питания. Первым активным веществом (излучателем), примененным в ОКГ, был монокристалл рубина. Искусственный рубин представляет собой окись алюминия, в которой часть атомов алюминия заменена атомами хрома. Количеством хрома определяется цвет рубина. Так бледно-розовый рубин содержит 0,05% Cr, красный 0,5%. Кристалл растят в плечах, заготовку отжигают и обрабатывают, придавая рубину форму стержня. Торцевые поверхности стержня обрабатывают с высокой степенью точности и полируют. Непараллельность торцов должна быть в пределах 3-9´´. Торцы покрывают серебряным или диэлектрическим слоем с высоким коэффициентом отражения. Чистота поверхности соответствует 1-му классу. Торцы кристалла образуют открытый резонатор. Рубиновый стержень конструктивно размещается вблизи источника возбуждения. Импульсные лампы относительно рубина располагаются различно, что определяется максимально возможной отдачей энергии стержню. Так, импульсная лампа может быть выполнена в виде спирали, охватывающей рубиновый стержень; рубиновый стержень может быть расположен между четырьмя лампами карандашного типа и для повышения светоотдачи лампы окружается отражателем, рубиновый стержень и лампа карандашного типа располагаются в фокусах эллиптического цилиндра – отражателя. Применяются и полиэллиптические отражатели при облучении несколькими лампами. Питается импульсная лампа от конденсатора большой емкости, который заряжается выпрямителем.

К кристаллическим излучателям предъявляются высокие требования. Например, для рубина с плоскими параллельными торцами необходимо выполнить следующие требования:

а) оптическая ось кристалла должна быть параллельной оси стержня или перпендикулярной ей с точностью до 10´´;

б) плоскостность торцевых поверхностей до 0,1 λ  линии натрия;

в) отклонение от параллельности торцевых поверхностей ≤ 3´´;

г) отклонение торцевых плоскостей от перпендикулярности к оси цилиндра кристалла ±1´´;

д) допуск на длину стержня и диаметр ; .

Наряду с кристаллическими излучателями используются стеклянные и полупроводниковые.

Так как коэффициент усиления квантовой системы зависят от пути, проходимого возбуждающим потоком в системе, то чем больше этот путь, тем большее число возбужденных частиц участвует в излучении и тем больший поток можно получить на выходе системы. Стеклянные стержни (неодимового стекла) могут иметь большие размеры, чем кристаллические, и быть изготовлены любой формы, требуемой для достижения наибольшей эффективности прибора.

Технические требования по СТБ 1022-96.

Материалы и покупные изделия, предназначенные для изготовления сборочных единиц, должны иметь документы о качестве, подтверждающие их соответствие требованиям нормативных документов на поставку. Покупные изделия, сборочные единицы, детали и материалы, поступающие на сборку, выдерживают до температуры помещения сборочного цеха. Покупные изделия, сборочные единицы и детали, поступающие на сборку, должны быть расконсервированы и тщательно очищены. При сборке не допускается нанесение механических повреждений на применяемые покупные изделия, сборочные единицы и детали.

Требования к неподвижным соединениям

Неподвижные соединения сборочных единиц не должно иметь качки, люфтов, относительного перемещения и проворачивания закрепляемых составных частей относительно друг друга.

Требования к резьбовым соединениям

Крепежные детали в резьбовых соединениях должны быть затянуты плотно и равномерно. Шлицы в головках винтов, а также грани болтов и гаек недолжны быть сорваны и смяты.При установке винтов их головки не должны выступать над поверхностью закрепляемых составных частей.

Упаковка

Выбор упаковки сборочных единиц должен осуществляться исходя из конструктивных особенностей сборочных единиц с учетом требований к их защите, условий поставок, транспортирования и хранения. Упаковка должна обеспечить защиту сборочных единиц от загрязнений, воздействия климатических и механических факторов, агрессивных паров и перегрузок, возникающих при транспортировании, погрузочно-разгрузочных работах и хранении. В каждую упаковочную единицу должен быть вложен упаковочный лист, содержащий: