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

Федеральное государственное бюджетное образовательноеучреждение высшего профессионального образования«Московский авиационный институт(национальный исследовательский университет)»На правах рукописиИонов Алексей ВладимировичСОЗДАНИЕ НА ОСНОВЕ CALS-ТЕХНОЛОГИЙ УНИВЕРСАЛЬНОЙАВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКОЙ ПРОИЗВОДСТВА ЛОПАТОККОМПРЕССОРА ГТДСпециальность 05.07.05«Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательныхаппаратов»Диссертация на соискание ученой степеникандидата технических наукНаучный руководитель:доктор технических наукНовиков Александр СергеевичМосква 20142СОДЕРЖАНИЕВВЕДЕНИЕ ............................................................................................................. 5Глава 1.Анализтехнологийпроизводствалопатоккомпрессоров газотурбинных авиационных двигателей ...........................

121.11.1.1Особенности компрессорных лопаток ГТД ................................ 12Конструктивныесхемысуществующихиперспективных лопаток компрессоров ГТД .............................................. 121.1.2Материалы, применяемые при изготовлениилопаток компрессоров ГТД .......................................................................... 151.1.3Требования,предъявляемыеклопаткамкомпрессоров ГТД ........................................................................................ 161.1.4Обзор методов изготовления компрессорныхлопаток ГТД ...................................................................................................

181.1.5Факторы,влияющиенавыборметодаформирования пера лопаток компрессоров высокогодавления ГТД ................................................................................................. 211.2 CALS-технологии в технологической подготовкипроизводства (ТПП) лопаток компрессоров ГТД ................................ 241.2.1Основные концепции CALS-технологий ....................................... 241.2.2Применение элементов CALS на этапе ТПП ................................. 281.2.3РольPDM\PLMсистемприреализацииконцепций CALS ...........................................................................................

31Глава 2.Методикавыборатехническиобоснованнойтехнологии производства лопатки КВД ......................................................... 362.1Показатели «назначения» качества лопатки КВД .................... 362.2 Показатели надежности и технологические показателикачества лопатки КВД ...............................................................................

3732.3Экономические показатели качества лопатки КВД ................. 472.4 Порядок разработки технологии производства лопаткиКВД 532.4.1Разработка классификатора конструкций ...................................... 542.4.2Порядок разработки маршрутной технологии............................... 552.4.3Учет технологической наследственности приразработке маршрутной технологии ........................................................... 572.4.4Сравнительныйанализметодовформообразования пера лопатки ................................................................. 582.4.5Глава 3.Выбор технологии изготовления.....................................................

59Методика организации процессов ТПП лопатоккомпрессоров ГТД на основе CALS-технологий .......................................... 633.1Структура базы данных .................................................................. 633.2Управление доступом в БД ............................................................ 703.3 Управление конструкторскими и технологическимиданными ........................................................................................................ 72Глава 4.Универсальнаяавтоматизированнаясистемауправления ТПП лопаток компрессора ГТД ................................................ 774.1 Структура данных системы PDM.

Модель данных PDMсистемы Teamсenter .................................................................................... 774.1.1Модель данных для конструкторской структурыизделия ........................................................................................................... 784.1.2Модель данных системы ТС для технологическойструктуры изделия и структура производственногопроцесса..........................................................................................................

824.2Хранение экспериментальных данных ....................................... 884.3 Хранение нормативно-справочной информации в ТС.Структура приложения «Классификатор» ............................................ 8944.4Инженерные бизнес-процессы (work-flow) в ТС ........................ 924.5Экспериментальное исследование образцов ..............................

954.5.1Исследованиеповерхностныхостаточныхнапряжений в лопатках компрессора ГТД ................................................. 954.5.2Исследования усталостной прочности лопатоккомпрессора ГТД......................................................................................... 112ЗАКЛЮЧЕНИЕ ................................................................................................. 116Список использованной литературы ............................................................ 1195ВВЕДЕНИЕВ настоящее время в авиационном двигателестроении создается ситуация,когда уже в скором времени можно ожидать достижения теоретического пределасовершенства параметров газотурбинного двигателя (ГТД).

Одним из направленийконкурентной борьбы стало снижение стоимости жизненного цикла ГТД путемоптимизации процессов управления ЖЦИ, в том числе на этапе технологическойподготовки производства.По оценкам специалистов, трудоемкость изготовления и проведениятехнологической подготовки производства (ТПП) лопаток компрессора ГТДсоставляет до двадцати процентов от общей трудоемкости изготовления двигателя,из которых на долю компрессора высокого давления (КВД) приходится не менеесемидесяти процентов трудоемкости изготовления лопаток компрессора.В России ведутся несколько проектов по созданию КВД для новых ГТД иосвоению производства существующих двигателей, идет оптимизация производствпо загрузке предприятий и их технологическим компетенциям. При этом анализситуации показывает, что до настоящего времени на предприятиях отсутствуютединые подходы к выбору технологии изготовления новых лопаток, на разныхпредприятиях для изготовления конструктивно схожих лопаток используюткардинально различные методы обработки, слабо развит технико-экономическийанализ предлагаемых и существующих технологий изготовления лопаток.Одним из путей решения данных проблем может стать созданиеавтоматизированной системы управления ТПП лопаток компрессора на основеCALS-технологий.Актуальность исследования.Существующиекоммерческиепрограммныерешенияпозволяютреализовать автоматизированную систему управления ТПП лопаток КВД.

Такаясистема должна быть неотъемлемой частью глобальной системы управления ЖЦИ,которые сейчас строятся на основе принципов CALS-технологий. Но не смотря нато, что на предприятиях отечественного авиадвигателестроения ведется внедрениесистем, реализующих принципы CALS-технологий, начиная с середины 90-х годов6XX века, существенных результатов удалось добиться только в развитииCAD\CAM\CAE систем.

Это стало следствием того что внедрение CALSтехнологий в отечественном авиадвигателестроении по отношению к западнымкомпаниям носило догоняющий характер и строилось на принципах «лоскутной»автоматизации различных функций, в то время как западные компании шли по путиавтоматизации процессов, что в свою очередь позволяло им автоматизироватьотдельные функции в рамках единой методологии, которая и получила названиеCALS-технологий (в последнее время более популярен стал термин PLM).В отечественном авиационном двигателестроении большой вклад вразвитие методологии внедрения и применения CALS-технологий внесли такиеученые, как А.Г.

Братухин, И.А. Кривошеев, Д.Н. Елисеев, В.Н. Юрин и др.Разработка и внедрение автоматизированной системы управления ТППлопаток компрессора на основе CALS-технологий позволит решить следующиезадачи: сбор и хранение данных по существующим технологическимпроцессам изготовления лопаток КВД (маршрутное и операционнойописание, режимы обработки и др.); сборихранениеданныхпоприменяемымсредствамтехнологического оснащения (СТО); сбор и хранение данных и статистики по исследованиям лопаток какв результате текущего производственного контроля, так и порезультатам эксплуатации изделия; структурированиеданныхдляпоследующейпередачинаэкономический анализ и планирования работы предприятия; структурирование данных для проведения сравнительного анализавариантов технологического процесса.При условии использования CALS-технологий предлагаемое решение врамках предприятия должно позволить: уменьшить время необходимое на ТПП;7 снизить количество ошибок и переделок на этапах ТПП ипроизводства; снизить издержки при производстве; снизить стоимость конечного изделия.Указанные результаты применения данной системы достигаются за счет:упрощения и ускорения доступа к необходимойслужбам предприятияинформации, представления правильной и актуальной информации, оценкипринимаемых технологических решений в условиях наличия всего необходимогообъема технической и технико-экономической информации.Еще больших эффектов от применения такой системы можно ожидатьприменяя ее на уровне кооперации нескольких предприятий в рамках отрасли илиОДК.

Создание и развитие такой системы может позволить оптимизироватьпроизводстволопатокКВДвусловияхкооперациипоконструктивно-технологическим признакам лопаток и конкретным методам обработки освоенныхна различных предприятиях.Для успешного создания автоматизированной системы управления ТППлопаток компрессора на основе CALS-технологий необходимо решение рядаметодических проблем, связанных с отсутствием единого методического подходапо выбору технически обоснованных технологий производства лопаток ГТД иметодик организации ТПП в условиях применения принципов CALS.Объектом исследования в данной работе будут являться процессытехнологической подготовки производства лопаток КВД и их изготовления.Цель работы: повышение эффективности технологической подготовкипроизводства и сокращение сроков освоения производства лопаток компрессоровГТД.Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения.В первой главе проведен анализ существующих технологий производствалопатоккомпрессорагазотурбинныхавиационныхдвигателей,атакжерассмотрены вопросы применения CALS-технологий в авиадвигателестроении.