Опыт создания и внедрения интегрированной системы технологической подготовки производства новых авиационных двигателей Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 621:681.5 (075.8)

В. Ф. Мозговой, А. Я. Качан, С. Б. Беликов, К. Б. Балушок, Ю. Н. Внуков, В. П. Карась

ОПЫТ СОЗДАНИЯ И ВНЕДРЕНИЯ ИНТЕГРИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА НОВЫХ АВИАЦИОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Обобщен опыт создания и внедрения в ОАО «Мотор Сич» интегрированной системы технологической подготовки производства новых авиационных двигателей.

Постановка проблемы и ее связь с практическими задачами

Современное авиадвигателестроение является одной из наукоемких отраслей машиностроения, основная задача которого - создание авиационных двигателей пятого поколения, значительно превосходящих предыдущее поколение по своим основным показателям.

Одним из базовых понятий в современном наукоемком машиностроении является понятие жизненного цикла изделия (ЖЦИ), которое, в соответствии с принятой терминологией, включает совокупность взаимосвязанных процессов последовательного изменения состояния изделия, начиная с предварительных исследований рынка, экономических и научно-технических исследований, проектирования, технологической подготовки производства, производства, испытания, контроля, сертификации, эксплуатации, технического обслуживания, восстановительного ремонта, хранения и до его утилизации.

Характерной особенностью настоящего периода в мировой экономике является переход к информационному способу производства, когда все этапы ЖЦИ находятся в единой информационной среде и представлены в электронной форме с применением интегрированных технологий.

При этом применяют СДР/СДМ/СДЕ-системы, которые обеспечивают автоматизированное проектирование, производство, инженерные расчетные исследования, ЕКР-система планирования ресурсов предприятия, РйМ-системы управления данными о продукции и PLM-системы информационной поддержки ЖЦИ.

На ОАО «Мотор Сич» ставится и эффективно решается широкий круг технологических задач при создании и освоении авиадвигателей нового поколения.

Одним из важных этапов ЖЦИ при создании и освоении новых авиационных двигателей является технологическая подготовка производства (ТПП),

© В. Ф. Мозговой, А. Я. Качан, С. Б. Беликов, К. Б. Балушок,

сроки, затраты и качество которой предопределяют не только технологическую себестоимость изготовления, но и такие параметры изделия, как прочность, ресурс, остаточный ресурс, живучесть и безопасность.

Цель работы - обобщить имеющийся на ОАО «Мотор Сич» опыт создания и внедрения интегрированной системы ТПП, которая сокращает сроки и затраты на ее проведение, а также обеспечивает повышение параметров качества осваиваемых новых авиационных двигателей.

Содержание и результаты исследований

Структурная схема разработанной интегрированной системы ТПП содержит комплекс взаимосвязанных систем и подсистем, представленных на рис. 1.

Система автоматизированного проектирования технологической документации (САПР ТД)

Данная система включает комплекс взаимосвязанных подсистем,предназначенных для обеспечения автоматизированного проектирования технологических процессов изготовления деталей авиационного двигателя (рис. 2).

За основу САПР ТД принят комплекс средств системы ТЕСИСЛКй, (рис. 3).

Подсистема автоматизированной подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ

Подсистема предназначена для расчета траектории режущего инструмента при обработке геометрически сложных деталей авиационных двигателей.

Подсистема обеспечивает оборудование с ЧПУ управляющими программами, которые определяют точность изготовления деталей и оптимальную динамику работы станков с ЧПУ, влияющую на параметры качества поверхностного слоя обрабатываемых поверхностей. Структура подсистемы представлена на рис.4. Ю. Н. Внуков, В. П. Карась, 2007

Рис. 1. Структурная схема интегрированной системы ТПП авиационного двигателя

Система автоматизированного проектирования технологической документации дня механической обработки деталей и сборки модулей авиационного двигателя (САПР ТД)

Информационный обмен -----^-----

Рис. 2. Структура системы САПР ТД

Cadmech - Т

Приложение для построения и

операционных эскизов

AutoCAD TT

Search

Документация

База изделий

Информационная поддержка жизненного цикла

Архив техдокументации

Управление

ImBase

Управление базой данных

Ж

TECHCARD

Программа проектирования технодогических процессов

Программа настройки и сопровождения базы данных

Редактирование базы знаний

Редактор бланков

Рис. 3. Структура комплекса средств автоматизации технологической подготовки производства ТЕСНСАКР

Рис. 4. Структура подсистемы автоматизированной подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ ISSN 1727-0219 Вестникдвигателестроения № 2/2007 # 63 —

Подсистема автоматизированного проектирования средств технологического оснащения производства составных частей двигателя

Система отвечает требованиям инструментального производства, основными из которых являются:

- полное электронное описание геометрии и топологии деталей;

- соответствие форматов представления данных;

- интеграция со смежными системами в формате концепции непрерывной информационной поддержки ЖЦИ.

Структурная схема САПР ТО представлена на рис. 5.

Централизованная система управления конструкторской и технологической документации подготовки производства составных частей авиадвигателя

Система состоит из двух подсистем, одна их которых управляет технологической электронной документацией, а другая - конструкторской электронной документацией (рис. 6).

Литье металлов и неметаллов

г"—-/

Обработка давлением

Обработка резанием

Информационный обмев^ Д

К= = = = П = = = 11

-4 к:

К- и I

-1К; "ГГ I

Зубообработка

Литейной и штамповой ТО

С

Режущего инструмента

<=

Зубо-обрабатывающего инструмента

С

Мерительного инструмента

Контрольно-измерительных приборов

Станочных приспособлений

С

Рис. 5. Структурная схема САПР ТО

Рис. 6. Структура централизованной системы управления КД и ТД

Результаты внедрения интегрированной системы ТПП новых авиационных двигателей

Технологические процессы изготовления деталей ГТД проектируются автоматизировано (рис. 7).

Технологическая документация также проектируется автоматизировано, а ее дальнейшее развитие осуществляется по следующим направлениям:

- создание форм бланков технологических документов;

- сопровождение базы данных комплекса;

- сопровождение базы знаний комплекса;

- пополнение каталогов.

Выполняются расчеты режимов резания и нормирования в автоматическом режиме. За базу принята система расчетов НИАТ.

Автоматизированное проектирование технологических процессов и генерирование комплектов технологических документов позволило сократить время на их создание в 1,3...1,5 раза.

Рис. 7. Диалог выбора технологических операций

В системе автоматизированного проектирования технологической оснастки наибольшее развитие получили проектирующие автоматизированные подсистемы:

- режущего и зубообрабатывающего инструмента;

- станочных приспособлений;

- контрольно-измерительных приборов;

- литейной и штамповой оснастки (рис. 8);

- контроля зуборезного инструмента по электронным эталонам.

На рис. 9 представлены компьютерные модели корпусной детали и стержня для литья лопаток турбины.

Применяемые в настоящее время при ТПП автоматизированные подсистемы анализа процессов позволяют производить:

- анализ процессов литья металлов CAE MAGMA Soft;

- анализ процессов штамповки Super Forge;

- анализ процессов резания;

- анализ процессов зубообработки.

На рис. 10 представлена подсистема анализа процессов литья металлов CAE MAGMA Soft, а на рис. 11 - подсистема процессов штамповки Super Forge.

Создана комплексная автоматизированная система « Зубообработка», которая в структуре ТПП осуществляет следующие функции (рис. 12):

- проектирование и подбор зубонарезного инструмента;

- анализ пригодности инструмента для обработки зубчатых венцов деталей ГТД;

- анализ точности зубонарезного инструмента;

- анализ влияния точности инструмента на точность зубчатого венца детали;

- создание электронных эталонов для контроля точности зубонарезного инструмента;

- создание базы данных деталей ГТД с зубчатыми венцами;

- создание базы данных зубонарезного инструмента, связанной с базой данных деталей ГТД.

Рис. 8. Подсистема проектирования литейной и штамповой оснастки

а б

Рис. 9. Компьютерные модели корпусной детали: а - стержня; б - для литья лопаток турбины

Рис. 10. Подсистема анализа процессов литья металлов

Применение автоматизированных подсистем анализа позволило повысить их эффективность на 20...30 %.

Применение проектирующих автоматизированных подсистем позволило сократить сроки ТПП в 1,2...1,5 раза и повысить производительность про-ектно-конструкторских работ в 3...3,5 раза.

Подсистемы автоматизированной разработки управляющих программ нашли применение для 3-х и 5-ти координатной обработки на станках с ЧПУ.

Исходной для разработки управляющих программ является компьютерная модель детали (рис. 13).

В качестве базового программного обеспечения для 5-ти координатной высокоскоростной обработки

моноколес используется модуль ГеММа - 3й, который предоставляет следующие методы управления вектором инструмента: массив векторов; сплайн; точка; «закон» (абсолют); «закон» (поверхность - иУ); «закон» (поверхность-кривая).

Для каждого из указанных методов вектор предварительно рассчитывают для каждой ограничивающей проходы кривой, а векторы промежуточных проходов вычисляют по линейному закону.

Структурная схема управляющей программы для станков с ЧПУ представлена на рис. 15.

Рис. 12. Структура САПР «Зубообработка»

Геометрическая 3-х мерная компьютерная модель детали

"Л—

Создание траектории перемещения инструмента при обработке детали

—Г"

Генерирование ЧПУ кода. Создание программы обработки детали

~г~

Управляющая программа

-г-

Авоматический контроль качества управляющей программы

Рис. 15. Структурная схема разработки управляющей Рис. 14. Рассчитанная траектория инструмента программы для станков с ЧПУ

Перспективы дальнейших исследований

Основными путями дальнейшего развития интегрированной ТПП авиационных двигателей следует считать:

- применение новых поколений систем электронной обработки информации;

- развитие комплекса средств автоматизации ТПП, включающей:

1) более широкое применение оптоволоконных сетей;

2) оснащение рабочих мест технологических служб современными компьютерными средствами одного поколения;

- системная интеграция АСТПП с системой ERP R/3;

- систематическое обучение и аттестация пользователей с использованием специализированных центров;

- повышение степени интегрирования ТПП;

- совершенствование организационной структуры для повышения ее эффективности.

Выводы

В работе обобщен опыт создания и внедрения интегрированной ТПП новых авиационных двигателей в ОАО «Мотор Сич».

Показаны преимущества интегрированной системы ТПП по сравнению с обычной.

Перечень ссылок

1. Информационные технологии в наукоемком машиностроении. Компьютерное обеспечение индустриального бизнеса. Под общ. ред. А.Г. Братухина. - К.: Технка, 2001. - 728 с.

2. Богуслаев В.А., Жеманюк П.Д., Мозговой В.Ф., Балушок К.Б. Автоматизация технологической подготовки производства в ОАО «Мотор Сич» / / Технологические системы. - 2003. - №3 (19). -С. 5-11.

Поступила в редакцию 15.06.2007

Узагальнено досвд створення та впровадження у ВАТ «Мотор Сч» ¡нтегровано!'тех-нолог1чно1 п1дготовки виробництва нових ав1аи,1йних двигунв.

The experience of integrated CAD/CAM/CAE/CAPP system creation and application at Motor Sich PJSC for a new generation GTE's is summarized.