Совершенствование производства сложных корпусных деталей Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №2 (ВО). 2009

2. А.с. № 426159 СССР, С 01 гп 7/00, С 01 р 21/00. Вибростенд / Выборнов В.А., Голубев В.А., Журавлев А.М. и др. Опубл. 30.04.1974, БИ № 16.

3. А.с. N8 868398 СССР, в 01 гп 7/00, Р 16 с 3/28. Устройство для изменения радиуса кривизны / Мунц Г.И. Опубл.ЗО.ОЭ. 1981, БИ № 36.

4. Пат. № 2349887 РФ. МПК й 01 М 7/00. Вибростенд / Аверьянов Г.С., Хамитов Р.Н., Филиппов В.Н. Опубл. 20.03.2009, БИ № 8.

5. Леньков С.В., Молин С.М., Колясев В.А., Копытов А.Г. Автономный регистратор ударных процессов с повышенной достоверностью и устойчивостью к внешним воздействиям // Вестник ИжГТУ. — 2005. — № 2. — С. 39-41.

КОРЧАГИН Анатолий Борисович, кандидат технических наук, доцент кафедры «Безопасность жизнедеятельности».

ХАМИТОВ Рустам Нуриманович, кандидат технических наук, доцент, докторант кафедры «Авиа- и ракетостроение».

АВЕРЬЯНОВ Геннадий Сергеевич, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Авиа-и ракетостроение».

644050, г. Омск, пр. Мира, 11

Дата поступления статьи в редакцию: 20.05.2009 г.

© Корчагин А.Б., Хамитов Р.Н., Аверьянов Г.С.

УДК 658 512:65 014.12 Л. О. ШТРИПЛИНГ

М. Г. ПОПОВ

Омский государственный институт сервиса

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВА СЛОЖНЫХ КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ______________________________

Рассмотрены недостатки существующей системы производства при изготовлении сложных корпусных деталей. Приведены примеры современных обрабатывающих станков и гибкой производственной системы, позволяющих повысить эффективность производства корпусных деталей. Даны рекомендации по изменению структуры предприятия, повышающие эффективность его производства.

Ключевые слова: подготовка производства, СА1.$-технологии, обрабатывающий центр, корпусные детали.

Подготовка производства при изготовлении сложных корпусных деталей подразумевает под собой решение комплекса разнообразных по сложности и объёму задач.

Существующее производство основано на привлечении к решению этой проблемы большого количества оборудования и квалифицированных специалистов: инженерно-технического персонала; наладчиков станков и операторов. В результате предприятия несут существенные убытки из-за морально устаревшего и изношенного оборудования, а также ошибок связанных с человеческим фактором. Многие машиностроительные предприятия используют станки ЧПУ, которым более 30 лет. При этом годовая номенклатура выпуска изделий с каждым годом увеличивается, требования к новым изделиям становятся жёстче. Наиболее ярко эти изменения видны в производстве корпусных деталей.

Для примера типовой корпусной детали можно привести корпус авиационного насоса регулятора (рис. 1). Данный корпус применяется в самолётах Су-27 и Миг-29. Для изготовления подобной детали на существую-щем оборудовании требуется более 100 различных приспособлений и в разы большее количество специального мерительного инструмента. Многократные переустановы детали приводят к снижению точности взаимного расположения по-

верхностей, повышают риск брака. Освоение подобной детали на данном оборудовании, требует больших затрат и массу времени. Одновременно точ-

Рис. 1. Трёхмерная модель корпуса насоса регулятора для Су-27 и Миг -29

Основные параметры токарно-фрезерного обрабатывающего центра « INTEGREX IV»

Перемещение по осям (X / У), мм 740/410

Перемещение по осям (2) (1), мм 1838,3113

Число управляемых осей 5

Перемещение по осям (В / С), мм 240°/360°

Быстрая подача по осям (X / У / 2), мм/мин 50000

Токарный шпиндель (при 30-мин. цикле) 4000 об/мин, 26 кВт (35 л.с.)

Вместимость магазина 40. *80, *120

Таблица 2

Основные параметры вертикально-фрезерного обрабатывающего центра «VARIAXIS»

Перемещения по осям Х,У,г (мм) 630x765x510

Скорости подач (мм\мин) 52000

Число управляемых осей 5

Дополнительные оси АиС

Фрезерный шпиндель (об\мин) 12000 (25000 опция)

Емкость магазина 40;80; 120

Время смены инструмента (от стружки до стружки) сек. 4,5

ность, скорость работы и возможности таких станков значительно уступают современным зарубежным аналогам.

Структура системы подготовки производства при работе на существующем оборудовании представляет собой сложную цепочку взаимосвязей между подразделениями (рис. 2). По такой схеме весь процесс освоения корпусных деталей на предприятии растягивается до 2-3 лет, из которых основную часть времени занимает процесс подготовки производства (разработка технологии обработки, изготовление приспособлений, мерительного и режущего инструмента). Ещё около года уходит на изготовление деталей и устранение технологических и проектных ошибок, возникавших в процессе прохождения корпусом операций обработки и сборки, а также решение технических вопросов с разработчиками.

Такое производство совершенно не конкурентоспособно.

Из всего выше указанного следует что, в настоящее время наиболее остро перед предприятиями стоит вопрос обновления парка станочного оборудования и внедрения в производство современных CALS (Continuous Acquisition and Life Cycle Support) - непрерывная информационная поддержка поставок и жизненного цикла. Для успешного решения данной проблемы необходим комплексный подход в приобретении станков и программных продуктов. Исходя из мирового опыта [2, 3] можно отметить, что наиболее эффективными на сегодняшний день являются гибкие производственные системы, а не отдельно приобретаемое оборудование. К сожалению, отечественные производители металлообрабатывающего оборудования на сегодня явно уступают ведущим зарубежным производителям станков, таким как Woodpecker, Mazak, Okuma, Fanuc). Отставание наблюдается как в производимом оборудовании, так и в области программного обеспечения.

В настоящее время проекты таких систем успешно воплощаются в жизнь ведущими мировыми производителями станочного оборудования. Примером может послужить система гибких автоматических

линий Е-ВОТ CELL 720, предлагаемая фирмой Mazak (3). Её основой являются такие обрабатывающие центры, как INTEGREX IV и VARIAXIS (рис. 3 и 4).

Благодаря этим машинам данная система может работать без участия человека до 720 часов. Возможность многоцелевой обработки на станках серии INTEGREX IV позволяет полностью завершить весь процесс обработки от исходной заготовки до готовой детали за один установ. Высокоскоростной фрезерный шпиндель (управляемая ось В) с углом поворота до 240°, нижняя револьверная головка с возможностью установки вращающегося инструмента и второй шпиндель с функциями управляемой оси С, как и у главного шпинделя, — все это обеспечивает требуемый уровень обработки. Минимальная дискрета поворота по осям В и С, равная 0,000 Г, гарантирует уникальную точность [3]. Станок комплектуется магазином на 40 инструментов (опционально 80 и 120). Основные параметры приведены в табл. 1

VARIAXIS - это очень компактный станок с быстрым, удобным управлением (рис. 4). Производительность управления поддерживает опция оптимального расчета технологических процессов. Он обладает высокой технологичностью, при обработке сложных корпусных деталей, благодаря 5 управляемым осям и большой ёмкости магазина инструментов^, 80 и 120 опционально) (табл. 2). Станок может комбинироваться паллетной системой хранения заготовок с максимальным количеством 100 паллет и сменщиком инструмента до 360 инструментов. Собственная система управления станком Mazatrol — Matrix с различными «интеллектуальными» опциями (с возможностью параллельной имитации обработки) и функциями защиты от ошибок при программировании.

Данный станок позволяет производить большой объем работ при одном закреплении детали, что создает предпосылки высокой точности и значительно сокращает время обработки. В станках данной серии возможна опция активного контроля за инструментом и заготовкой, что позволяет машине самостоятельно принимать решения о замене или коррекции размера инструмента.

МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №2 (>0>. 2009

ВІ

Рис. 2. Примерная схема документооборота предприятия

126

Рис. 3. Токарно-фрезерный обрабатывающий центр фирмы НЧТЕвНЕХ IVс пятью управляемыми осями

В итоге современные станки обладают широкими технологическими возможностями и работают с минимальным участием наладчика.

Однако при старой системе подготовки производства, представленной на рис. 2, эффективность такого оборудования крайне низка. Происходят постоянные простои дорогостоящего оборудования из-за медленной работы других подразделений, несвоевременной подготовки технологической оснастки, мерительного и режущего инструмента.

Наиболее логичным выходом будет являться изменение структуры предприятия, сокращение количества посредников передачи информации и перераспределение функций между подразделениями предприятия. Внедрение на производстве САЬБ-сис-темы подготовки производства. А также отход от старых технологий производства изделий.

Для решения этого вопроса нами разработана схема предприятия при работе на рекомендуемом выше оборудовании с использованием САЬБ технологий. Схема представлена на рис. 5.

Такой подход позволит предприятию перейти на новый уровень развития и обеспечить конкурентоспособность своей продукции.

Библиографический список

Рис. 4. Вертикально-фрезерный обрабатывающий центр 1. Судов, Е. В. Интегрированная информационная

фирмы Магак УАШАХге с пятью управляемыми осями поддержка жизненного цикла машиностроительной

*1

о

о

ч

й

2

О

3

'с

г

Рис. 5. Схема работы предприятия с полной интеграцией всех подразделений предприятия в единую информационную сеть

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 МО). 2009 МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ

МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №2 (ВО).

продукции. Принципы. Технологии. Методы. Модели / Е. В. Судов. — М.: ООО Издательский дом «МВМ», 2003. -264 с.

2. Klaus, Н. Auf der bberholspur. Tschechische Hightech-Schmiede l4st mit SolidCAM Engpass bei der NC-Programmierung moderner 5-Achs-Maschinen / H. Klaus // Anwenderbericht Frencken Brno s.r.o. — 2006.- №2,- 4 c.

3. System fbr unbemannten Betrieb und damit fbr unbbertroffene WettbewerbsfAhigkeit e-BOT CELL 720 // CYBER WORLD. - 2007. - №25,- C. 9 - 14.

ШТРИПЛИНГ Лев Оттович, доктор технических наук, прфессор, заведующий кафедрой «Промышленная экология и безопасность» ОмГГУ.

ПОПОВ Максим Геннадьевич, аспирант кафедры «Прикладная информатика и математика».

644043, г. Омск, ул. Певцова, 13

Дата поступления статьи в редакцию: 12.02.2009 г.

© Штриплинг Л.О., Попов М.Г.

УДК 621.452.33

В. Н. КЛИМОВ

ОАО «Омское моторостроительное конструкторское бюро»

ЗАМКНУТАЯ МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ТУРБОВИНТОВОГО ДВИГАТЕЛЯ_______________________________

Статья посвящена выводу уравнения для замыкания математической модели, описывающей рабочий процесс турбовинтового двигателя и позволяющей рассчитывать все его характеристики.

Ключевые слова: турбовинтовой двигатель, математическая модель ТВД, характеристики ТВД.

Математическая модель турбореактивного двигателя на расчетном режиме, в основу которой заложены условия совместной работы отдельных элементов в системе двигателя, определяет физическую взаимосвязь между элементами двигателя и описывается системой уравнений [ 1 ]. Если провести анализ данной системы уравнений, то оказывается, что число неизвестных в ней получается на одно больше, чем число уравнений. Следовательно, система без дополнительных условий не имеет решения. Этими условиями, замыкающими систему уравнений, описывающих работу ТРД, являются законы управления, которые представляются как закон и программа регулирования двигателя.

Замкнуть математическую модель, описывающую рабочий процесс ТРД, не прибегая к законам управления можно, введя уравнение, связывающее полезную и затраченную удельную работу двигателя в целом. Вывод такого уравнения для газотурбинного двигателя был проделан в работе [2]. Задачей данной работы является вывод аналогичного уравнения для турбовинтового двигателя, термогазодинамический расчет которого имеет некоторые особенности.

Рассмотрим одновальный ТВД с неизменной геометрией проточной части.

Связь между затраченной и полезной удельной работой можно выразить формулой:

Цитр Цюл

(1)

где Цит11 - удельная работа, затраченная на обеспечение работы ТВД; Цшл - полезная работа, которую

совершает ТВД; Ц, — удельная работа, которая учитывает затраты на преодоление гидравлических сопротивлений по газовоздушному тракту и подогрев выхлопных газов.

В случае ТВД к затраченной работе относятся удельные работы набегающего потока воздуха (Ц,), турбины (Ц.), стартера (1ст) итоплива (Отили Ни).

К полезной работе ТВД относятся удельная работа на валу винта (Ц), удельная работа компрессора (Ц<) и удельная тяга (Ц^.).

Таким образом, уравнение (1) можно записать в виде:

Ц-мех + К + Lcr + 2ЧтНи “

= Lc + LK + L1>c + Lrs + Cp(Tc — TH).

(2)

Одной из особенностей ТВД является то, что турбина приводит еще и винт, а значит, работу турбины нельзя определить из условия баланса мощности компрессора и турбины. Поэтому она рассчитывается по формуле:

Lj - С,,ГТГ

*r-i\

1-1/л-; *<•

Пт<

(3)

где Т'г — температура газа за камерой сгорания; пт — степень понижения давления в турбине, которую можно найти из условия баланса давлений:

КВШ1ПКП\'аВХаКС

(4)

откуда