Автореферат (Создание на основе CALS-технологий универсальнойавтоматизированной системы управления технологической подготовкой производства лопаток компрессора ГТД)

На правах рукописиИОНОВ Алексей ВладимировичСОЗДАНИЕ НА ОСНОВЕ CALS-ТЕХНОЛОГИЙ УНИВЕРСАЛЬНОЙАВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙПОДГОТОВКОЙ ПРОИЗВОДСТВА ЛОПАТОК КОМПРЕССОРА ГТДСпециальность 05.07.05«Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов»АВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква – 2014Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательномучреждении высшего профессионального образования «Московский авиационный институт(национальный исследовательский университет)» (МАИ).Научный руководитель:доктор технических наук, профессорНовиков Александр СергеевичОфициальные оппоненты:Кульга Константин Станиславовичдоктор технических наук, профессор,ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный авиационныйтехническийуниверситет»,профессоркафедры«Мехатронные станочные системы»Кузнецов Игорь Игоревичкандидат технических наук,ФГУП«Научно-производственныйцентргазотурбостроения «САЛЮТ», зам.

директора по САПРВедущая организация:ОАО «Научно-производственное объединение «Сатурн»(ОАО НПО «Сатурн»)Защита состоится «15» декабря 2014 г. в 1500 часов на заседании диссертационного советаД212.125.08, созданного на базе Московского авиационного института (национальногоисследовательского университета) (МАИ), по адресу: 125993, Россия, г. Москва, А-80, ГСП-3,Волоколамское шоссе, д. 4.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте Московского авиационногоинститута(национальногоисследовательскогоуниверситета)(МАИ)http://www.mai.ru/events/defence.Автореферат разослан «___»_________2014 г.Ученый секретарь диссертационногосовета Д212.125.08,д.т.н., профессорЗуев Юрий Владимирович2ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы исследования.В настоящее время в России ведутся несколько проектов по созданию КВД для новых ГТДи освоению производства существующих двигателей, идет оптимизация производств по загрузкепредприятий и их технологическим компетенциям.

При этом анализ ситуации показывает, что донастоящего времени на предприятиях отсутствуют единые подходы к выбору технологииизготовления новых лопаток. На разных предприятиях для изготовления конструктивно схожихлопаток используют кардинально различные методы обработки, а также слабо развит техникоэкономический анализ предлагаемых и существующих технологий изготовления лопаток. Однойиз причин данной проблемы является отсутствие методик и инструментов по сбору, хранению ииспользованию информации, необходимой для оценки вариантов технологических процессов.Решением данных проблем может стать создание автоматизированной системыуправления ТПП лопаток компрессора на основе CALS-технологий.Существующиекоммерческиепрограммныерешенияпозволяютреализоватьавтоматизированную систему управления технологической подготовкой производства лопатокКВД.

Такая система должна быть неотъемлемой частью глобальной системы управления ЖЦИ,которые сейчас строятся на основе принципов CALS-технологий. Но, не смотря на то, что напредприятиях отечественного авиадвигателестроения ведется внедрение систем, реализующихпринципы CALS-технологий начиная с середины 90-х годов XX века, существенных результатовудалось добиться только в развитии CAD\CAM\CAE систем. Это стало следствием того, чтовнедрение CALS-технологий в отечественном авиадвигателестроении по отношению к западнымкомпаниям носило догоняющий характер и строилось на принципах «лоскутной» автоматизацииразличных функций, в то время как западные компании шли по пути автоматизации процессов,что в свою очередь позволяло им автоматизировать отдельные функции в рамках единойметодологии, которая и получила название CALS.Разработка и внедрение автоматизированной системы управления ТПП лопатоккомпрессора на основе CALS-технологий позволит решить следующие задачи:-сбор и хранение данных по существующим технологическим процессам изготовлениялопаток КВД (маршрутное и операционной описание, режимы обработки и др.);-сбор и хранение данных по применяемым средствам технологического оснащения(СТО);-сбор и хранение данных и статистики по исследованиям лопаток как в результатетекущего производственного контроля, так и по результатам эксплуатации изделия;3структурирование данных для последующей передачи на экономический анализ и-планирования работы предприятия;структурирование данных для проведения сравнительного анализа вариантов-технологического процесса.При условии использования CALS-технологий предлагаемое решение в рамкахпредприятия должно позволить:-уменьшить время необходимое на ТПП;-снизить количество ошибок и переделок на этапах ТПП и производства;-снизить издержки при производстве;-снизить стоимость конечного изделия.Указанные результаты применения данной системы достигаются за счет: упрощения иускорения доступа к необходимой службам предприятия информации, представленияправильной и актуальной информации, оценки принимаемых технологических решений вусловиях наличия всего необходимого объема технической и технико-экономическойинформации.Еще больших эффектов от использования такой системы можно ожидать, применяя ее науровне кооперации нескольких предприятий в рамках отрасли или ОДК.

Создание и развитиеданной системы позволит оптимизировать производство лопаток КВД в условиях кооперации поконструктивно-технологическим признакам лопаток и конкретным методам обработкиосвоенных на различных предприятиях.Для успешного создания автоматизированной системы управления ТПП лопатоккомпрессора на основе CALS-технологий необходимо решить ряд методических проблем,связанных с отсутствием единого методического подхода по выбору технически обоснованныхтехнологий производства лопаток ГТД и методик организации ТПП в условиях примененияпринципов CALS.Цель работы: повышение эффективности технологической подготовки производства исокращение сроков освоения производства лопаток компрессоров ГТД.Задачи исследования:1.Разработать методику выбора технически обоснованной технологии производствалопатки КВД на основе ее конструктивных особенностей и с учетом требуемыхтехнологических показателей ее качества.2.Разработать методику организации процессов ТПП лопаток компрессоров ГТД наоснове CALS-технологий с применением PLM\PDM систем для управления данными обизделии.4Провести апробацию универсальной автоматизированной системы управления3.ТПП лопаток компрессора ГТД, выполненной на основе предложенных методик иреализованной с помощью существующих коммерческих пакетов, построенных напринципах CALS-технологий.Провести экспериментальное исследований лопаток КВД, технологический4.процесс на которые разработан с учетом методик по п.

1 и 2 с применениемуниверсальной автоматизированной системы управления ТПП лопаток компрессораГТД.Сделать выводы о целесообразности применения разработанных методик по5.результатам апробации и экспериментальных исследований.Научная новизна работы заключается в следующем:Разработана и апробирована методика выбора технически обоснованной1.технологии производства лопатки КВД.Разработана и апробирована методика организации процессов ТПП лопаток2.компрессоров ГТД на основе CALS-технологий с применением PLM\PDM систем.Получены экспериментальные данные по распределению остаточных напряжений3.в поверхностном слое лопатки и пределы усталостной прочности в зависимости отприменения обработки пера методом вальцевания или фрезерования.Практическаязначимостьрезультатовсостоитвтом,чторазработаннаяавтоматизированная система позволяет:-собирать и хранить данные по существующим технологическим процессамизготовления лопаток КВД, средствам технологического оснащения (СТО),экспериментальным исследованиям и данным по эксплуатации лопаток;-систематизировать и представить технологические данные для экономическогоанализа, а также использовать при планировании выпуска изделий на предприятии;-структурировать технические данные для проведения сравнительного анализавариантов технологического процесса.Степень обоснованности и достоверность полученных результатов подтверждаетсяиспользованием известных научных положений и методов расчета, применением инструментовфункционального моделирования процессов, а также проведением апробации методик споследующим экспериментальным исследованием образцов на аттестованных средствахизмерения.5Вкладом автора является:1.Методика организации процессов ТПП лопаток компрессоров ГТД на основеCALS-технологий с применением PLM\PDM систем для управления данными обизделии.2.Методика выбора технически обоснованной технологии производства лопаткиКВД.3.Подготовленнаякапробацииуниверсальнаяавтоматизированнаясистемауправления ТПП лопаток компрессора ГТД.4.Подготовка в автоматизированной системе управления ТПП лопаток компрессораГТД серийной и экспериментальной технологии изготовления лопатки КВД.5.ОбработкарезультатовэкспериментальныхисследованийлопатокКВД,выполненных по различным технологиям.Апробация работыОсновные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались: наконференция в рамках конкурса «Молодежь и будущее авиации и космонавтики», Москва, 2009и 2011 гг., на 10-ой Международной конференции «Авиация и космонавтика – 2011», Москва,2011 г., на Международном молодежном форуме «Будущее авиации за молодой Россией».Рыбинск, 2012 г., на Московской молодежной научно-практическая конференции «Инновации вавиации и космонавтике», Москва, 2012 и 2013 гг., на форуме «Будущее авиации и космонавтикиза молодой Россией», МО, г.