CC BY
26
УДК 658.512.4
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-4-239-245
ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЙ ЭТАП АДАПТАЦИИ САПР ТП ВЕРТИКАЛЬ ПОД АДДИТИВНОЕ ПРОИЗВОДСТВО
Е.П. Злобин, А.В. Балякин, Н.Д. Лифанов, Е.А. Будкина
В данной статье описывается план по оптимизации САПР ТП Вертикаль применительно к аддитивному производству. Рассматривается создание новых форм технологической документации для предприятия ПАО «ОДК-Кузнецов», как подготовительный этап адаптации системы. Определяются дальнейшие этапы и решения для усовершенствования системы.
Ключевые слова: аддитивные технологии, технологическая документация, САПР ТП Вертикаль, технологический процесс.
С появлением аддитивных технологий (ЛТ) появилась возможность изготовления различных деталей и изделий из металла с помощью плавления порошка и получения однородной твердофазной структуры [1, 2, 3]. Технологии аддитивного производства позволяют за сравнительно короткое время изготавливать детали сложной геометрической формы, получение которых традиционными методами либо невозможно, либо очень трудоемко. Стоит отметить, что изготовление любой детали посредством аддитивных технологий может быть начато сразу же после того, как она будет смоделировано в CAD системе и переведена в необходимый формат. Использование аддитивных технологий позволяет значительно снизить коэффициент использования материала и, тем самым, снизить стоимость производства.
При применении данного производства можно создавать, модифицировать или ремонтировать детали и их элементы максимально используя материал заготовки в отличие от традиционных методов субтрактивного производства, таких как механическая обработка, при которой материал удаляется из исходной заготовки до тех пор, пока не будет достигнута требуемая форма. Существует множество технологий, которые позволяют аддитивно производить детали из сталей и сплавов, как правило, путем плавления порошка или проволоки и консолидации расплава с нижними слоями детали.
Стандарт ГОСТ Р 57558-2017/ISO/ASTM 52900:2015 [4] классифицирует процессы аддитивного производства по семи типам (рис. 1). Четыре из этих категорий в настоящее время используются для изготовления металлических заготовок деталей: струйная печать связующим веществом (BJ), синтез на подложке (PBF), послойное ламинирование (SL) и прямой подвод энергии и материала (DED). Остальные три типа аддитивного процесса: фотополимеризация в ванне (VP), струйная 3D печать (MJ) и аддитивное производство на основе экструзии материалов (ME) в основном используются в качестве косвенного способа получения металлических заготовок. Разница между этими типами заключается в непосредственном получении заготовок. Использование первых четырех типов процесса, позволяет непосредственно получать металлическую заготовку из CAD-модели. Получение заготовок с использованием косвенных методов предполагает наличие дополнительных методов и операций, таких как литье по выплавляемым моделям, литье в песчаные формы, в металлические формы (кокиль) и литье под давлением, и др., в основном такое аддитивное производство ориентировано на 3D-печать неметаллических материалов, таких как полимеры, фотополимеры, керамика [5], воск [6] и композиты [7]. В любом из типов аддитивного процесса, построенные компоненты являются заготовками, которые впоследствии обрабатываются традиционными способами и только после этого получаются готовые детали.
Методы аддитивного производства
Прямой подвод энергии и материала (DED)
Струйная печать
связую щ им веществом {BJ)
Способ получения заготовки Непосредственный: Косвенный:
Экструзия материала (ME)
Рис. 1. Классификация аддитивного производства
ПАО «ОДК-Кузнецов» является одним из предприятий, на котором активно внедряется аддитивное производство в качестве основного метода получения различных деталей для авиационных двигателей. Применение аддитивных технологий позволит заводу отказаться от дорогих и трудоёмких техпроцессов изготовления и доработок крупногабаритных деталей, корпусов, литейных оснасток. Для этого используется современное оборудование: установка прямого лазерного сплавления, 3D принтер ProJet и 3D принтер Hercules.
В 2021 году при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ совместно с Самарским университетом стартовал проект создания высокотехнологичного производства «Организация высокотехнологичного производства индустриальных ГТД с интеллектуальной системой конструкторско-технологической подготовки для повышения функциональных характеристик». В рамках проекта планируется изготовление, таких деталей сборочных единиц (ДСЕ) камеры сгорания (КС) для индустриального газотурбинного двигателя (ГТД) НК-36СТ, как кожух наружный КС, кожух внутренний КС, горелка КС, аппарат закрутки КС. После изготовления детали будут установлены в технологический двигатель для проведения испытаний согласно программе и методики испытаний.
Для эффективности и увеличения скорости реализации проекта, необходимо использование систем автоматизированного проектирования технологических процессов. Методика исполнения проекта в части прямого лазерного выращивания должна являться методической и информационно-нормативной основой автоматизированной технологической подготовки операций формообразования на базе отечественного CAD/CAM модуля и обеспечить сокращение сроков подготовки аддитивного производства в 2 раза.
На сегодняшний день на промышленных предприятиях России наибольшую популярность получили системы создания технологических процессов: СПРУТ ТП, САПР ТП Вертикаль, ТехноПро, Adem, TechCard. На ПАО «ОДК-Кузнецов» в качестве системы подготовки производства принят программный комплекс АСКОН в состав которого входит САПР ТП Вертикаль. Проблемой является то, что система ещё не настроена под создание технологических процессов аддитивного производства, поэтому целесообразно её усовершенствовать.
САПР ТП Вертикаль обладает широкими возможностями настройки и адаптации программы к требованиям предприятия, что достигается благодаря инновационному подходу к организации ядра системы.
Основные задачи, которые необходимо решить для возможности разработки аддитивных технологических процессов в САПР ТП Вертикаль на ПАО «ОДК-Кузнецов»:
внесение в «Справочник технолога» необходимой оснастки, оборудования и вспомогательного инструмента;
внесение в справочник «Материалы и сортаменты» необходимых материалов (металл порошковых композиций);
настройка загрузки режимов сплавления для различных металлических порошков;
загрузка формата карт аддитивного технологического процесса; добавление необходимых атрибутов для заполнения.
Перед адаптацией САПР ТП Вертикаль под стандарт предприятия, было необходимо провести подготовительный этап и разработать формы технологических карт, которые полностью учитывали бы всю специфику 3D печати, а уже затем внести их в САПР ТП Вертикаль. В 2020 году разработан (01.04.2021 г., начало действия) ГОСТ Р 59094 регламентирующий требования к оформлению документов на технологические процессы изготовления изделий методом порошковой металлургии [8]. На ПАО «ОДК-Кузнецов» разработаны и действуют СТО 7512619.07.067 «Порядок разработки и оформления технологических процессов» [9] и СТО 7512619.07.069 «Формы документов для разработки технологических процессов» [10], поэтому при разработке необходимо учитывать требования предприятия, для удобства и быстрой адаптации сотрудников к будущей технологической документации.
Согласно СТО 7512619.07.067 на предприятии разрабатываются технологические процессы трех видов: единичные, типовые и групповые. В нашем случае требуется разработка карт для типового техпроцесса, который характеризуется:
- общностью маршрута изготовления по всем, большинству или главнейшим операциям деталей одного типа;
- аналогичным составом оборудования, при этом обеспечивается возможность применения специализированного оборудования для обработки группы деталей одного типа и определенных размеров;
- общностью схем базирования;
- содержанием постоянной информации, необходимой для выполнения определенных работ или изготовления определенного типа деталей, в виде содержания операций, последовательности переходов, типа применяемости оснастки (инструмента);
Дополняя или корректируя информацию о конкретном изделии, технолог-разработчик получает готовый техпроцесс. Формы технологических документов для разработки типового ТП, принятые на ПАО «ОДК-Кузнецов»: титульный лист; ведомость типовых ТП; ведомость деталей; маршрутная карта; операционная карта; карта эскизов;
операционная карта технического контроля.
В первую очередь, в созданных формах была изменена основная надпись. Вместо главного технолога ответственный за изготовление деталей методом аддитивного производства будет главный сварщик, а «Начальник цеха» был заменен на «Заведующий лаборатории», т.к. выращивание деталей производится не в цеху, а в лаборатории аддитивных технологий ПАО «ОДК-Кузнецов» (рис.2).
Наибольшие изменения внесены в операционную карту, так как данный документ должен в полной мере раскрывать всю информацию о выполняемой операции АТ, а в формате, используемом для механической обработки, это сделать невозможно.
Все внесенные изменения для адаптации существующих карт под аддитивные технологии, занесены в таблицу.
Иэм № бокцм. Фамилия Подпись Дата Иэм № бокцм Фамилия ПоЭпись Дото
Технолог Лист
Пройерил Нач. 0ТК1БТК]
Нач. ТБ.ПП Н. контроль Листай
Зой.лоЗ. Гл. сборщик
Рис. 2. Штамп для технологической документации АТ
Изменения для каждой формы документа типового ТП
Форма документа Изменения
Титульный лист Изменение названия и ответственных за изготовление
Ведомость типовых ТП Изменение штампа
Ведомость деталей Изменение штампа, инструмента, режимов сплавления, удаление столбцов «Исполнительные размеры», «Твердость», «База», добавление столбца «Фракция порошка»
Маршрутная карта Изменение штампа
Операционная карта Изменение штампа, режимов сплавления, инструмента, замена столбца «Твердость» и «Охлаждение» на «Фракция» и «Защитный газ» соответственно
Карта эскизов Изменение штампа
Операционная карта технического контроля Изменение штампа
Также была создана операционная карта для операции «Выращивание», в которой отражены типовые переходы, и все параметры, и режимы для установки прямого лазерного сплавления. Вид данной каты представлен на рис. 3.
Операционной карта сплайления Обозначение узла (Эетали) Наименование Эетали
№ ОПЕР. Наименование операции Карта, режима
№ пп ОЗоруЗоЙоное МоЭель
Технологические требования и режимы
№ пп Подготовка пай сплавление Материал ОборуЗоЙание
1 Установка подложки
2 Загрузки материала В шпатель
№ пп Режим сплавления [реОстйа измерения
1 Имя упраБляпщей программы
г Параметры режима сплобления вещность лазера Вт
Диометр пятчо НИ
[караешь нрплаВки осн. Валиков т/с
Скорость моплайки кроши* 6ал1*а6 нн/с
1Шг слоя чм
Перекрытие 6ал1кй НИ
3 Расхай райочи* гаэаС Тршспортчый л/нин
Защитный л/мин
йа&ление роОочих апэиВ Тршнспортчыи л/ним
ЗсщитныС л/мин
5 Расхай парашка Вращение Виска пшлателп %
ПерепешиЙшие аитотеля %
6 Количество ййраэио; свидетелей Верт. ориентация ойроэцов от
Гори! ■,:мс сг■ I л аврозцоВ ш
Контроль сплсйления
I? пп ВиЭ контроля Результат контроля
1 Внешний аоготр после атаЬления
г Контроль мехощческих гУ гап на айрлзцш
Рис. 3. Фрагмент новой операционной карты для операции «Выращивание»
242
Для дальнейшего усовершенствования системы и адаптации под аддитивные технологии необходимо:
1. Наполнение «Справочника технолога» необходимыми компонентами:
Оборудование:
Установка прямого лазерного сплавления ИЛИСТ.683412.010;
Установка селективного лазерного сплавления SLM 280HL;
Установка селективного лазерного сплавления металлического порошка М350;
3D принтер ProJet;
3D принтер Hercules.
Оснастка:
Подложка;
Прижим;
Вспомогательный инструмент:
Сопло подачи порошка;
Экструдер;
Электронный штангенциркуль.
2. Наполнение справочника «Материалы и сортаменты» следующими порошками и их свойствами:
ХН58МБЮ;
ХН50ВМТЮБ.
3. Настройка шаблонов следующих технологических карт:
Титульный лист;
Маршрутная карта аддитивных технологий;
Операционные карты аддитивных технологий;
Карты эскизов;
Ведомость типовых техпроцессов аддитивных технологий;
Ведомость деталей к типовому техпроцессу аддитивных технологий;
Операционная карта технического контроля.
4. Создание базы данных оптимальных режимов сплавления для различных порошков.
После создания, при выборе материала будет происходить автоматический выбор оптимальных режимов сплавления.
С помощью изменения существующей на заводе технологической документации для механической обработки, были разработаны новые формы для аддитивного производства. Таким образом, после утверждения их предприятием ПАО «ОДК-Кузнецов», становится возможным дальнейшая адаптация ВЕРТИКАЛЬ под изготовление изделий с помощью аддитивных технологий.
Работы выполнены при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках реализации комплексного проекта по созданию высокотехнологичного производства по теме: «Организация высокотехнологичного производства индустриальных ГТД с интеллектуальной системой конструкторско-технологической подготовки для повышения функциональных характеристик» (Соглашение о предоставлении гранта № 075-112021-042 от 24.06.2021 г.)
Список литературы
1. Mitra, S., de Castro, A. R., El Mansori, M., 2019. On the rapid manufacturing process of functional 3D printed sand molds. Journal of Manufacturing Processes. 42, 202-212. https://doi.org/10.1016/jjmapro.2019.04.034.
2. Балякин А.В., Добрышкина Е.М., Вдовин Р.А. и др. Исследование применения технологий быстрого прототипирования для изготовления лопаток турбины ГТД // Известия Самарского научного центра РАН. 2016. Т. 18. № 4-6. С. 11681172.
3. Montero J., Vitale P., Weber S., Bleckmann M., Paetzold K. Indirect Additive Manufacturing of resin components using polyvinyl alcohol sacrificial moulds. Procedia CIRP. 2020. 91. P. 388-395. https://doi.org/10.1016/j.procir.2020.02.191.
4. ГОСТ Р 57558-2017/ISO/ASTM 52900:2015. Аддитивные технологические процессы. Базовые принципы. Часть 1. Термины и определения. Additive manufacturing processes. General principles. Part 1. Terminology. Дата введения 2017-12-01. Официальное издание. М.: Стандартинформ, 2018.
5. Сотов А.В., Суфияров В.Ш., Кантюков А.Д., Попович А.А. Аддитивные технологии и техническая керамика // Проблемы и перспективы развития двигателестрое-ния: сборник докладов Международной научно-технической конференции. Самара: Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева, 2021. С. 179-180.
6. Дроздов А.А., Ожгибесов А.Д. Исследование температурных характеристик при FDM-печати материалом на основе воска // Новые технологии, материалы и оборудование Российской авиакосмической отрасли: Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием. Казань: Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева, 2018. С. 458-460.
7. Разработка двухматричного композитного материала, изготовленного методом 3D-печати / А.В. Азаров, Ф.К. Антонов, В.В. Васильев [и др.] // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2016. № 7. С. 12-16.
8. ГОСТ Р 59094-2020 Требования к оформлению документов на технологические процессы изготовления изделий методом порошковой металлургии. Дата введения 04.01.2021. Официальное издание. М.: Стандартинформ, 2020. 22 c.
9. СТО 7512619.07.067. Порядок разработки и оформления технологических процессов. Дата введения: 24.10.2018. ПАО «Кузнецов». 43 с.
10. СТО 7512619.07.069 Формы документов для разработки технологических процессов. Дата введения: 28.09.2016. ПАО «Кузнецов».
Злобин Евгений Петрович, магистрант, ep. smramail. ru, Россия, Самара, Самарский государственный университет,
Балякин Андрей Владимирович, старший преподаватель, a halikamail.ru, Россия, Самара, Самарский государственный университет,
Лифанов Никита Дмитриевич, ведущий технолог, nd.lifanova uec-kuznetsov.ru, Россия, Самара, ПАО «ОДК Кузнецов»,
Будкина Екатерина Алексеевна, ведущий специалист, ea.hudkinaauec-kuznetsov.ru, Россия, Самара, ПАО «ОДК Кузнецов»
PREPARATORY STAGE OF ADAPTATION OF SAPR TP VERTICAL FOR ADDITIVE
MANUFACTURING
E.P. Zlohin, A.V. Balyakin, N.DLifanov, E.A. Budkina
This article describes a plan of optimization of the SAPR TP Vertical in relation to additive manufacturing. The creation of new forms of technological documentation for the PAO "ODK-Kuznetsov" is considered as a preparatory stage of adaptation of the system. Further stages and solutions for system improvement are determined.
Key words: additive technologies, technological documentation, SAPR TP Vertical, technological process.
Zlohin Evgeniy Petrovich, undergraduate, ep.smr@mail.ru, Russia, Samara, Samara State University,
Balyakin Andrey Vladimirovich, senior lecturer, a halik@ mail.ru, Russia, Samara, Samara State University,
Lifanov Nikita Dmitrievich, leading technologist, nd. lifanov@,uec-kuznetsov. ru, Russia, Samara, PJSC "UECKuznetsov",
Budkina Ekaterina Alekseevna, leading specialist, ea.hudkina@Mec-kuznetsov.ru, Russia, Samara, PJSC UEC Kuznetsov
УДК 004.051
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-4-245-249
ОКАЗАНИЕ ГОСУДАРСТВЕННЫХ УСЛУГ ПО ПРИНЦИПУ РЕЕСТРОВОЙ МОДЕЛИ
В.А. Савельева, М.А. Сафронова
В статье описываются проблемы традиционного подхода выдачи документов. Рассматривается случай перехода на реестровую модель. Наиболее эффективные услуги и особенности внедрения. Безопасность данных информационного обмена. Представлены функции поддержки идеальной работы модели. Возможности дальнейшего расширения и переноса на другие жизненные ситуации.
Ключевые слова: цифровое государство, проактивный принцип, государственные услуги, реестровая модель, информационное взаимодействие
Актуализация вопроса социальной защиты населения со всей остротой выявила необходимость доработки ее правовой базы, инструментария и новых технологий по ее реализации, подготовки соответствующего кадрового потенциала.
Сроки оказания многих государственных услуг и предоставления мер социальной поддержки невозможно значительно сократить, в том числе реализовать в режиме онлайн, сделать их полностью автоматическими, а также существенно уменьшить трудоемкость процессов при сохранении текущих информационных систем.
Государственные органы и учреждения информационно автономны, каждый из них самостоятельно осуществлял движение документов по структурам. Хранение конечных юридически значимых документов было возложено на заинтересованные лица. Физические или юридические лица выполняли роль «информационных посредников» между государственными органами. Впоследствии предъявляя документы по требованию. Это дает основание на выявление таких проблем как: медленный информационный обмен, и, как следствие, не очень оперативное принятие решений, недоступность информации одних ведомств другим, подделка документов, а так же нагрузка на гражданина в постоянном сборе «пакета» документов.
Реестровая модель предоставления государственных услуг представляет собой конструкцию, когда результатом предоставления услуги является не выдача документа на бумажном носителе, а запись в электронном реестре.
Согласно постановлению о новом принципе предоставления услуг, реестровая модель учета результатов вводится при предоставлении всех государственных и муниципальных услуг. Осмыслив полное определение, представленное ранее, можно придти к выводу, что все выплатные меры, которые оказываются государством, в общем смысле не относятся к реестровой модели. Соответственно внедрение данной модели подходит не для всех действий.
