Диссертация (Создание на основе CALS-технологий универсальнойавтоматизированной системы управления технологической подготовкой производства лопаток компрессора ГТД), страница 2

На8основе проведенного анализа сформулированы задачи, необходимые длядостижения цели данной работы:1. Разработать методику выбора технически обоснованной технологиипроизводства лопатки КВД на основе ее конструктивных особенностей и сучетом требуемых технологических показателей ее качества.2. Разработать методику организации процессов ТПП лопаток компрессоровГТД на основе CALS-технологий с применением PLM\PDM систем дляуправления данными об изделии.3. Провестиапробациюуниверсальнойавтоматизированнойсистемыуправления ТПП лопаток компрессора ГТД, выполненной на основепредложенных методик и реализованной с помощью существующихкоммерческих пакетов, построенных на принципах CALS-технологий.4. Провести экспериментальное исследований лопаток КВД, технологическийпроцесс на которые разработан с учетом методик по п.

1 и 2 с применениемуниверсальной автоматизированной системы управления ТПП лопатоккомпрессора ГТД.5. Сделать выводы о целесообразности применения разработанных методик порезультатам апробации и экспериментальных исследований.Во второй главе приводится порядок оценки параметров качества лопаткиКВД. Разработана и описана методика выбора технически обоснованнойтехнологии производства лопатки КВД. Методика строится на основе учета приразработке технологии изготовления показателей качества лопатки КВД.Учитываются показатели относящиеся к показателям назначения, надежности,технологическим и экономическим показателям качества лопатки, а такжерассматривается технологическая наследственность при производстве лопатокКВД.

Предложенная методика строится с учетом порядков этапов ТПП и напрямуюсвязана с процессом разработки маршрутной технологии.В третьей главе приводится описание методики организации процессовТПП лопаток компрессоров ГТД на основе CALS-технологий и с применениемPLM\PDM систем для управления данными об изделии. Рассмотрены виды и типы9данных, используемых на этапе ТПП при производстве лопатки, а также данныеэкспериментальныхисследованийиданныхпоэксплуатацииизделия.Классифицированы данные описывающие СТО, рассмотрены вопросы доступа кданным и управление конструкторскими и технологическими данными.Четвертая глава посвящена описанию апробации предложенных методикпри помощи существующих коммерческих пакетов реализующих принципыCALS-технологий (CAD\CAM\CAE системы NX и PLM-системы Teamcenter), атакже экспериментальному исследованию лопаток КВД двигателя ВК-2500.Экспериментальные образцы выполнены по серийной технологии с применениемметода холодного вальцевания пера лопатки и по экспериментальной технологии сприменением фрезерования пера.

Образцы изготовлены на ОАО «ММП им.В.В. Чернышева». В ходе апробации методик и экспериментальных исследованийлопаток подтверждена работоспособность универсальной автоматизированнойсистемыуправлениятехнологическойподготовкойпроизводствалопатоккомпрессора ГТД.Научная новизна работы заключается в следующем:1. Разработана и апробирована методика выбора технически обоснованнойтехнологии производства лопатки КВД.2.

Разработана и апробирована методика организации процессов ТППлопаток компрессоров ГТД на основе CALS-технологий с применением PLM\PDMсистем.3. Получены экспериментальные данные по распределению остаточныхнапряжений в поверхностном слое лопатки и пределы усталостной прочности взависимостиот примененияобработкипераметодомвальцеванияилифрезерования.Практическая ценность работы состоит в том, что разработаннаяавтоматизированная система позволяет: собирать и хранить данных по существующим технологическимпроцессам изготовления лопаток КВД, средствам технологического10оснащения (СТО), экспериментальным исследованиям и данным поэксплуатации лопаток систематизировать и представить технологические данные дляэкономического анализа и при использовании планирования выпускаизделий на предприятии; структурировать технические данные для проведения сравнительногоанализа вариантов технологического процесса.Степень обоснованности и достоверность полученных результатовподтверждается использованием известных научных положений и методоврасчета, применением инструментов функционального моделирования процессов,а также проведением апробации методик с последующим экспериментальнымисследованием образцов на аттестованных средствах измерения.Основным вкладом диссертанта является:1.

Методика организации процессов ТПП лопаток компрессоров ГТД наоснове CALS-технологий с применением PLM\PDM систем для управленияданными об изделии.2. Методика выбора технически обоснованной технологии производствалопатки КВД.3. Подготовленная к апробации универсальная автоматизированная системауправления ТПП лопаток компрессора ГТД.4. Подготовка в автоматизированной системе управления ТПП лопатоккомпрессора ГТД серийной и экспериментальной технологии изготовлениялопатки КВД.5.

Обработка результатов экспериментальных исследований лопаток КВДвыполненных по различным технологиям.Полученные результаты исследования докладывались на:1) Конференция в рамках конкурса "Молодежь и будущее авиации икосмонавтики". Москва, 2009 г.2) 10-я Международная конференция «Авиация и космонавтика – 2011»,Москва, 2011 г.113) Конференция в рамках конкурса «Молодежь и будущее авиации икосмонавтики».

Москва, 2011 г.4) Международный молодежный форум «Будущее авиации за молодойРоссией». Рыбинск, 2012 г.5) Московскаямолодежнаянаучно-практическаяконференция«Инновации в авиации и космонавтике – 2012», Москва, 2012 г.6) Московскаямолодежнаянаучно-практическаяконференция«Инновации в авиации и космонавтике – 2013», Москва, 2013 г.7) «Будущее авиации и космонавтики за молодой Россией», МО,г. Жуковский, 2013 г.8) Научных семинарах кафедры «Технология производства двигателейлетательных аппаратов» МАИ (НИУ).По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ, из них 5 статьей вжурналах, имеющих аккредитацию ВАК, выполнена научно-исследовательскаяработа № 14.132.21.1575 в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадрыинновационной России» на 2009-2013 гг.Основные положения, выносимые на защиту:1.Методика организации процессов ТПП лопаток компрессоров ГТД наоснове CALS-технологий с применением PLM\PDM систем для управленияданными об изделии.2.Методика выбора технически обоснованной технологии производствалопатки КВД.3.Подготовленная к внедрению универсальная автоматизированнаясистема управления ТПП лопаток компрессора ГТД.4.Обработка результатов экспериментальных исследований лопатокКВД, выполненных по различным технологиям.12Глава 1.

Анализ технологий производства лопатоккомпрессоров газотурбинных авиационных двигателей1.1Особенности компрессорных лопаток ГТД1.1.1 Конструктивные схемы существующих и перспективных лопатоккомпрессоров ГТДРазмерно-конструктивныйдиапазонлопатоккомпрессора,изготавливаемых на предприятиях отрасли, достаточно широк [1-5]. Такоеразнообразие объясняется тем, что для различных летательных аппаратов(вертолетов, военных, транспортных и пассажирских самолетов) изготавливаютсяразличные ГТД — малой, средней, большой мощности.

Они значительноразличаются геометрическими и термодинамическими параметрами, которыеопределяют конструкцию лопаток.Основными конструктивными элементами лопаток являются: перо,хвостовик, полки пера и хвостовика, антивибрационные и бандажные полки.Рисунок 1. Перо лопатки с полкой хвостовика: 1 - торец пера; 2 - корыто;3 - линия сопряжения переходной части лопатки с пером; 4- линия сопряженияпереходной части лопатки с полкой; 5 - полка хвостовика; 6- переходная частьпера; 7- спинка; h„ - высота пера.13Рисунок 2.

Профиль пера лопатки.Лопатки компрессора являются наиболее массовыми деталями. Числоступеней лопаток в осевых компрессорах доходит до 18, а число лопаток в моторкомплекте может быть более 1500 (рисунок 3).Рисунок 3. Компрессор ГТД в разрезе [20].14Конструкции лопаток компрессора разнообразны (см. рисунок 4,5). Дляразных двигателей их параметры изменяются в широком диапазоне. Существуютпроекты различных новых конструкций лопаток [8,9].Длина лопаток может быть от 15 до 850 мм, ширина пера (хорда) 7...280 мм,закрутка пера до 60°.

Основную номенклатуру лопаток компрессоров составляютлопатки длиной от 30 до 120 мм [6].Рисунок 4. Сравнительная длина лопатокРисунок 5. Лопатки двигателякомпрессора.пятого поколения.По своему назначению лопатки компрессора подразделяются на рабочиелопатки ротора (рисунок 5) и лопатки статора (рисунок 6).Рисунок 6. Рабочая лопатка ротора компрессора: 1 - ось лопатки; 2 хвостовик; 3- перо; 4 - ножка хвостовика; 5 - полка хвостовика; 6 —антивибрационная полка; hл - длина лопатки15Рисунок 7.

Направляющая лопатка статора компрессора: 1- хвостовиклопатки; 2 - перо лопатки; 3 - ось лопатки; Нл — длина лопаткиОсновными конструктивными параметрами, влияющими на технологиюизготовления лопаток компрессора, являются их габаритные размеры, формыхвостовика и пера, предельные допуски на отклонения поверхностей пера ихвостовика, шероховатость этих поверхностей, толщина и радиусы скруглениякромок, радиусы сопряжения пера с полкой, материал лопаток.1.1.2 Материалы, применяемые при изготовлении лопаток компрессоровГТДДля изготовления лопаток компрессора в основном используютсялегированные стали и титановые сплавы.