НАЦІОНАЛЬНИЙ АЕРОКОСМІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ім. М. Є. Жуковського “ХАРКІВСЬКИЙ АВІАЦІЙНИЙ ІНСТИТУТ”

М'ялиця Анатолій Костянтинович

УДК 629.735 : 658.51.4

ТЕХНОЛОГІЧНА ПІДГОТОВКА АВІАЦІЙНОГО ВИРОБНИЦТВА ПРИ ЗАЛЕЖНОМУ УТВОРЕННІ РОЗМІРІВ ДЕТАЛЕЙ З ВИКОРИСТАННЯМ ІНЖЕНЕРНИХ КОМП'ЮТЕРНИХ ЗАСОБІВ

Спеціальність 05.07.04 – технологія виробництва літальних апаратів

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Харків - 2001

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Національному аерокосмічному університеті ім. М. Є. Жуковського “Харківський авіаційний інститут” Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Кривцов Володимир Станіславович, Національний аерокосмічний університет ім. М. Є. Жуковського “Харківський авіаційний інститут”, завідувач кафедри технології виробництва літальних апаратів

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Божко Валерій Павлович, Національний аерокосмічний університет ім. М. Є. Жуковського “Харківський авіаційний інститут”, завідувач кафедри;

кандидат технічних наук, доцент Коструб Володимир Олексійович, Східно-Український національний університет, доцент, м. Луганськ

Провідна організація: НДІ технології машинобудування, науково-технічний відділ, м. Харків.

Захист відбудеться 21 грудня 2001 р. о 12 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д64.062.04 у Національному аерокосмічному університеті

ім. М. Є. Жуковського “Харківський авіаційний інститут” за адресою:

61070, м. Харків, вул. Чкалова, 17, ауд. 307 головного корпусу.

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Національного аерокосмічного університету ім. М.Є. Жуковського “Харківський авіаційний інститут”

Автореферат розісланий 17 листопада 2001 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради

професор Г. Л. Корнілов

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Розвиток авіаційного виробництва як пріоритетного напрямку, визначеного урядом, є одним з першорядних завдань промисловості України. Українській авіаційній промисловості доводиться конкурувати на світовому ринку з багатьма відомими виробниками літаків. Щоб витримати цю конкуренцію, необхідно вести нові розробки літаків і двигунів, модернізувати існуючий парк літаків, володіти технологіями, досконалішими, ніж у конкурентів, а також змінити ставлення до технологічної підготовки авіаційного виробництва, яка істотно впливає на терміни створення літака.

Прогноз темпів розвитку економіки України на період до 2010 року в умовах обмежених можливостей державного бюджету і ресурсів, який стосується перспектив фінансування технічного розвитку, дає підставу вважати за необхідне удосконалення конструкції літаків, технології виробництва і поліпшення організаційно-технічних заходів.

Перспектива розвитку Харківського авіазаводу вимагала створення в короткий термін нових моделей, що задовольняють зрослі вимоги покупців. Як такі моделі були запропоновані модифікації транспортного літака Ан-74 (конвертовані Ан-74-Тк-100, Ан-74-Тк-200 і літак з нижнім розташуванням двигунів Ан-74-Тк-300), новий пасажирський літак Ан-140, а також модернізація Ту-134.

Вирішення цих завдань у короткі терміни при обмеженому фінансуванні неможливе без докорінних перетворень технологічної підготовки виробництва, питанням якої приділяється дуже мало уваги. У цей час гостро відчувається дефіцит нових методів технологічної підготовки авіаційного виробництва. Наявність у літаку деталей складних просторових форм, що сполучаються між собою, потребує для забезпечення виробничої взаємозамінності цих деталей застосування технологій, побудованих на принципі залежного утворення форм і розмірів. Ці технології дозволяють, за рахунок наявності деталей з компенсаційними розмірами, одержувати похибку ув'язки збірки, меншу, ніж похибка виготовлення деталей, що входять до цієї збірки. Проте вибір варіантів розмірних зв'язків при цьому пов'язаний з об'єднанням у вузли ланок, при виготовленні яких можливі великі похибки, і тільки при виконанні цієї умови досягається похибка взаємної ув'язки розмірів менша, ніж похибка розмірів самих деталей.

Інженерні комп'ютерні засоби, що існують на ринку в цей час (які називаються або САПР, або системи CAD/CAM/CAE), успішно вирішують більшість окремих завдань технологічної підготовки виробництва. Однак організація всієї технологічної підготовки літакобудівного виробництва на їхній базі потребує вивчення особливостей і відмінностей комп'ютерних методів і засобів від методів і засобів плазово-шаблонного методу та його варіантів.

Таким чином, розробка нових методик технологічної підготовки виробництва при залежному утворенні розмірів деталей з використанням інженерних комп'ютерних засобів є вельми актуальною.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами і темами. Тема дисертаційної роботи безпосередньо пов'язана з такими керівними документами щодо розвитку авіаційної промисловості України:

- Указ Президента України від 3.07.92 р. № 363/92 “Про затвердження Програми розвитку авіаційної промисловості України”;

- Постанова Кабінету Міністрів України від 5.02.94 р. № 53 “Про заходи щодо розвитку авіаційної промисловості” і Наказ Мінмашпрому від 10.06.94 р. № про включення до програми літака Ан-140;

- Постанова Кабінету Міністрів України від 29.02.96 р. № 249, яка встановила, що серед пріоритетів до 2000 р. ... – літак Ан-140;

- Протокольне рішення Кабінету Міністрів України від 25.09.97 р. № 29 “Про хід виконання Програми розвитку авіаційної промисловості України”, яке визначило фінансування виготовлення чотирьох літаків Ан-140.

Мета і задачі дослідження. Метою даного дослідження є створення технологічної підготовки серійного виробництва високої інтенсивності при залежному утворенні форм і розмірів деталей з використанням інженерних комп'ютерних засобів.

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі задачі, які мають істотне значення для технології виробництва літальних апаратів:

- створення і впровадження у виробництво методики технологічної підготовки виробництва при залежному утворенні форм і розмірів деталей, що мають складні просторові форми і сполучаються між собою та виготовляються методом первинного формоутворення на устаткуванні з ЧПК, з використанням інженерних комп'ютерних засобів;

- створення і впровадження у виробництво методики технологічної підготовки виробництва при залежному утворенні форм і розмірів деталей, що мають складні просторові форми і сполучаються між собою та виготовляються з композитних матеріалів, з використанням інженерних комп'ютерних засобів;

- створення і впровадження у виробництво методики технологічної підготовки виробництва стрічкових нагрівальних елементів при залежному утворенні негеометричних параметрів деталей, що сполучаються між собою, з використанням інженерних комп'ютерних засобів;

- створення і впровадження у виробництво методики контролю складних просторових форм безпосередньо на верстатах з ЧПК.

Об'єкт дослідження – технологічна підготовка літакобудівного виробництва.

Предмет дослідження – технологічна підготовка серійного літакобудівного виробництва при залежному виготовленні розмірів деталей, що сполучаються.

Методи дослідження: нарисна й аналітична геометрії, теорія вимірів, теорія сплайнів, комп'ютерне моделювання.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше розроблені і застосовані:

- нова концепція технологічної підготовки виробництва деталей, які мають складні просторові форми і сполучаються та виготовляються методом первинного формоутворення на основі аналітичних еталонів, одержаних за допомогою інженерних комп'ютерних засобів, що відрізняється від існуючих відсутністю моделі у вигляді плазу в підготовчому та основному виробництві;

- нова концепція технологічної підготовки виробництва деталей, які мають складні просторові форми і сполучаються та виготовляються методом виклеювання з композиційних матеріалів на основі аналітичних еталонів, одержаних за допомогою інженерних комп'ютерних засобів, що відрізняється від існуючих відсутністю моделі у вигляді плазу в підготовчому та основному виробництві;

- нова концепція технологічної підготовки виробництва деталей із залежним утворенням негеометричних параметрів на прикладі стрічкових нагрівальних елементів, що відрізняється від існуючої зменшенням кількості криволінійних відрізків з невідомою залежністю опору та збільшенням компенсаційного розміру;

- основи технологічного контролю складних просторових форм деталей, що одержуються на верстатах із ЧПК, які базуються на розв'язанні зворотної задачі формоутворення, і відрізняються від існуючих розглядом поверхні як множини взаємозалежних, а не локальних вимірів.

Практичне значення одержаних результатів. Розроблені методики технологічної підготовки виробництва впроваджені в серійне виробництво літака Ан-140 на ХДАВП. У результаті цього одержано значне скорочення трудомісткості технологічної підготовки виробництва облицювань багажного й аварійного люків. Часткове впровадження методики технологічної підготовки виробництва стрічкових нагрівальних елементів дало можливість поліпшити технологічність конструкції та зменшити трудомісткість їх виготовлення.

Загальний економічний ефект від упровадження розробок здобувача складає близько 200 тис. грн.

Особистий внесок здобувача. Одна стаття [3] опублікована здобувачем без співавторів.

Три статті опубліковані здобувачем разом зі співавторами, і особистий внесок здобувача в ці роботи такий:

- стаття [1] – А. К. М'ялиця – розробка основ методики контролю складної поверхні на верстаті з ЧПК, обладнаному тактильною головкою; обробка результатів контролю; І. В. Бичков і А. К. М'ялиця – проведення експерименту, обговорення результатів і написання статті;

- стаття [2] – А. К. М'ялиця – постановка задачі, розробка основ методики технологічної підготовки виробництва матриці для виклеювання, координація робіт; А. К. М'ялиця, С. О. Філіпов, О. Г. Гребеніков, С. О. Ліхачов – написання статті й обговорення результатів;

- стаття [4] – А. К. М'ялиця – постановка задачі, розробка методики технологічної підготовки виробництва методом первинного формоутворення деталей, що мають складні просторові форми і сполучаються на основі аналітичних еталонів, які одержуються за допомогою інженерних комп'ютерних засобів; А. К. М'ялиця, Р. В. Варнас – написання статті й обговорення результатів.

Апробація результатів дисертації. Результати дисертації неодноразово доповідалися: на наукових нарадах АНТК “Антонов” (серпень 1999 р., березень 2000 р.); на семінарі кафедри технології літакобудування Національного аерокосмічного університету ім. М. Є. Жуковського “ХАІ” (лютий, жовтень 1998 р., лютий, жовтень 1999 р., лютий, жовтень 2000 р.); IX Міжнародній конференції “Нові технології в машинобудуванні” (вересень 2000 р.).

Публікації. Результати дисертації опубліковані в п'ятьох роботах (чотири статті [1, 2, 3, 4] у журналах зі списку № 1 ВАК України, розділ “Технічні науки”, №№ 1, 38, 95, і одні тези доповіді [5]).

Структура і обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, п'яти розділів, висновків, двох додатків, викладена на 159 сторінках, що включають 142 сторінки основного тексту, 51 рисунок, 16 таблиць, список літератури з 71 найменування.

Основний зміст

У вступі обґрунтовано актуальність і охарактеризовано наукову новизну, практичну значущість вибраної теми дисертації. Наведено відомості про наявний особистий внесок автора в опублікованих працях, апробації, публікаціях і структурі дисертації.

У першому розділі проведено аналітичний огляд публікацій, зроблено аналіз проблем технологічної підготовки виробництва при залежному утворенні розмірів деталей з використанням інженерних комп'ютерних засобів, визначено особливості та протиріччя цієї актуальної наукової задачі (рис. 1).

На підставі зробленого аналізу існуючих методів технологічної підготовки авіаційного виробництва сформульовані мета і завдання дослідження.

У другому розділі на основі аналітичних еталонів, одержаних за допомогою інженерних комп'ютерних засобів, розроблено методики технологічної підготовки виробництва методом первинного формоутворення та методом виклеювання з композиційних матеріалів деталей, що мають складні просторові форми і сполучаються.

У ході дослідження було проаналізовано два напрямки розвитку комп'ютерного проектування деталей і вузлів у цей час.

До першого напрямку віднесено системи інженерних комп'ютерних засобів, які використовують для проектування традиційні методи нарисної геометрії, що легко освоюються інженерами, які мають достатню підготовку щодо методів нарисної геометрії та навики проектування цими методами. При цьому існуюча система інформаційного забезпечення виробництва не потребує перебудови, оскільки документація, одержана за допомогою інженерних комп'ютерних засобів першого напрямку, має традиційну форму креслення.

До другого напрямку віднесено інженерні комп'ютерні засоби, що використовують методи аналітичних сплайнових геометрій. Сплайнова геометрія – підрозділ аналітичної геометрії, у якому форми об'єктів описуються зшитими між собою клаптиками аналітичних поверхонь (сплайновими поверхнями). Складність їхнього застосування полягає в необхідності перепідготовки персоналу і перебудови системи інформаційного забезпечення виробництва, оскільки документація, одержана за допомогою інженерних комп'ютерних засобів, має нетрадиційну форму подання у вигляді рівнянь сплайнових поверхонь.

Автором визначено поняття аналітичного еталону деталей, вузла як комп'ютерної форми подання рівнянь сплайнових поверхонь, що описують деталь, вузол.

Комп'ютерне проектування розглядається автором як комп'ютерне моделювання геометрії деталей, вузлів і всього виробу при деяких обмеженнях на міцність, безпеку і т.п. Комп'ютерні моделі цієї геометрії (аналітичні еталони) включають інформацію про чисельні значення не тільки координат усіх точок поверхні деталі та вузла, але й дотичних, нормалей, а також головних радіусів кривизни в цих точках. Таким чином, аналітичний еталон містить повну аналітичну інформацію про геометрію об'єкта.

Рис. 1. Утворення розмірів деталей, що

сполучаються, при технологічній підготовці авіаційного виробництва

Другий напрямок комп'ютерного проектування уявляється перспективнішим, ніж перший. Цей напрямок дозволяє одержувати й осмислювати найбільш повну і точну в обчислювальному розумінні геометричну інформацію. Труднощі освоєння другого напрямку комп'ютерного проектування, пов'язані з перепідготовкою персоналу і зміною системи інформаційного забезпечення виробництва, повністю компенсуються його перевагами. Тому для виконання важливого завдання для економіки України – технологічної підготовки виробництва літака Ан-140 – для подолання “вузьких місць” технологічної підготовки виробництва були розроблені та застосовані методики, які використовують саме цей метод комп'ютерного проектування.

Для технологічної підготовки виробництва люка багажного і деталей, які з ним сполучаються, створено методику, яка використовує інженерні комп'ютерні засоби системи “Евклід”. Ця методика містить у собі такий цикл робіт: розробку системи аналітичних еталонів деталей, що сполучаються; вибір методу й устаткування первинного формоутворення деталі; одержання програм для верстатів з ПК. Методика припускає деяку зміну інформаційного забезпечення технологічної підготовки виробництва, пов'язану із заміною традиційного креслення на аналітичний еталон деталі.

Цю методику впроваджено на практиці для підготовки виробництва не тільки для деталі, розглянутої в дисертації, але й для технологічно схожих деталей. При цьому досягнуто майже дворазове зниження трудомісткості підготовки виробництва.

Для технологічної підготовки виробництва облицювання люка аварійного, що являє собою виріб із композиційного матеріалу, розроблено методику, що використовує інженерні комп'ютерні засоби системи “Юнігрефікс”. Відмінність даної методики від попередньої полягає не стільки в заміні системи інженерних комп'ютерних засобів, скільки в методі одержання самої деталі. Методика показала також ефективність застосовуваного підходу.

У третьому розділі розроблено методику застосування в технологічній підготовці літакобудівного виробництва при залежному утворенні розмірів одержуваних поверхонь контролю їхньої форми шляхом розв'язання зворотної задачі формоутворення. У зв'язку з цим розглянуто математичний апарат, який використовується в інженерних комп'ютерних засобах. Проаналізовано мінімальну кількість точок вимірів координат поверхні для відновлення її математичної моделі.

Для контролю форми поверхонь, які одержуються на верстаті з програмним керуванням, застосовано установку “Сканер-1”. При використанні цієї установки фреза на фрезерному верстаті замінюється щупом, після чого здійснюється “оцифрування” (таблична форма задання) поверхні (рис. 2).

Рис. 2. Сканування поверхні деталі Ан-140 на фрезерному верстаті,

обладнаному СЧПК “Інтерполятор-2” з приставкою “Сканер-1”

Автором досліджено похибки “оцифрування” поверхонь сферичною та циліндричною тактильними головками. У результаті дослідження вибрано сферичну форму тактильної головки як таку, що має меншу похибку “оцифрування” поверхні (рис. 3).

Сумарна похибка вимірів сферичною тактильною головкою:

De = Dz+Dn+Dk,

де – похибка взаємовпливу форми; – похибка позиціювання, що визначається похибкою позиціювання горизонтальних координат д і максимальної похідної за напрямком у точці позиціювання (похибка верстата); Dk = 0,005 – похибка спрацьовування контакту на щупі, що визначається характеристиками устаткування і для використовуваного устаткування складає 0,005 (похибка приставки “Сканер-1”).

Рис. 3. Геометрія дотику площини і сфери

Крім того, на прикладі скінченного циліндра радіусом R = 100 і висотою h проведено дослідження впливу похибок форми різного типу:а) зсув осі – дx дy , дz 0; б) нахил осі – б  град;

в) овальність – a , b (півосі еліпса) – на середньоквадратичну відстань між еталонною і реальною сітками вузлів (рис. 4).

Рис. 4. Види похибок циліндричної форми і схема сітки вузлів порівняння

Комп'ютерний експеримент дав такі результати:

а) Д ,236068; б) Д ,2266836; в) Д ,130399.

Широке впровадження методу зворотної задачі технології формоутворення в технологічну підготовку виробництва допоможе збільшити виробничу взаємозамінність деталей і оснащення авіаційного виробництва і тим самим зменшити її трудомісткість. Крім того, застосування установки “Сканер-1” дозволить виключити з технологічної підготовки виробництва таку трудомістку операцію, як виготовлення контрольних шаблонів деталей, що виготовляються методом первинного формоутворення на верстатах із ЧПК.

У четвертому розділі розроблено методику технологічної підготовки виробництва стрічкових нагрівальних елементів протиобледенільної системи стабілізатора літака Ан-140.

Виготовлення стрічкових нагрівальних елементів являє собою складну інженерну задачу, оскільки фольга, що випускається, має відхилення за товщиною в межах 30Наявність великої кількості кільцевих відрізків смуги лінійного нагрівального елемента не дозволяє точно розрахувати його необхідну ширину у випадку припущення еквівалентності кільцевих і лінійних відрізків (рис. 5).

У роботі досліджено тангенціальну провідність кільцевого відрізку у випадку припущення відсутності радіальних струмів. Оскільки в розглядуваному випадку кут кільцевого відрізка б р, то опір кільцевого відрізка радіусом R, шириною b і товщиною h , а відношення опору лінійних та кільцевих відрізків однаковою довжиною рR, шириною b і товщиною h

або , де u = R/b.

Рис. 5. Загальний вигляд нагрівального елемента з кільцевими відрізками

На рис. 6 наведено графік цієї залежності, з якого видно, що при 1 u .3 відношення опорів змінюється від 0,91 до 0,95.

Рис. 6. Графік залежності відношення опорів кільцевого та лінійного відрізків

лінійного нагрівального елемента

Водночас за ТУ необхідно забезпечити опір нагрівального елемента в межах +1...–…-2 % від номіналу, тобто точність розрахунку має бути вищою за 0,99

У роботі запропоновано змінити конструкцію нагрівального елемента шляхом заміни кільцевих відрізків лінійними. Серединну лінію нагрівального елемента пропонується розташовувати в області, що обігрівається, так, щоб зменшити кількість ланок ламаної.

Запропоновано методику написання програми для електроерозійного верстата, що використовує аналітичний еталон серединної лінії нагрівального елемента (рис. 7).

Рис. 7. Нагрівальний елемент і його опорна лінія (штрихова)

Координати y точок зовнішньої лінії одержуємо з y опорної лінії додаванням b/2, а для внутрішньої лінії – відніманням, тобто для всіх точок зовнішнього та внутрішнього контурів

yнл yол b/2; yвл yол – b/2.

Для зовнішньої та внутрішньої ліній координату x одержуємо з координати xол опорної лінії, використовуючи періодичність їхньої зміни в нагрівальному елементі, кратну 4, таким чином:

Керуючу програму одержано в системі “ТурбоСАП”. У цій системі контури зовнішньої та внутрішньої ліній нагрівального елемента будуються як еквідистантні до опорної лінії нагрівального елемента. Для побудови контуру опорної лінії нагрівального елемента K0 скористаємося оператором задання контуру.

Застосовуючи оператор побудови еквідистантного контуру, побудуємо:–

контур зовнішньої лінії Кнл > EKON, K0, LF, b/2; –

контур внутрішньої лінії КвлEKON, K0, RT, b/2.

Ці контури містять дуги окружностей, які треба виключити, продовживши прямі, що з'єднують їхні точки перетину.

Внесемо в контур зовнішньої лінії зміни для одержання зон компенсації, а саме: змінимо y-і координати точок P3, P4 і P91, P92 на 44,5. Таким чином, створено зони компенсації для остаточного одержання директивного значення електричного опору нагрівального елемента 140.00.7403.104.000 у межах 5,83 Ј Ј ,01.

У п'ятому розділі викладено результати впровадження розробок автора в технологічну підготовку виробництва літака Ан-140. У результаті конструктивно-технологічного аналізу встановлено, що використані в конструкції матеріали, напівфабрикати та технологічні процеси їхньої обробки не викликають технічних проблем при серійному виробництві літаків на ХДАВП; що технологічні процеси, які застосовуються при виготовленні літака Ан-140, в основному освоєні на ХДАВП при серійному виробництві інших літаків сім'ї Ан. Однак для виготовлення агрегатів і вузлів літака Ан-140 на підприємстві треба було освоїти і впровадити 19 нових технологічних процесів.

Наявність у конструкції літака шести великорозмірних люків і дверей при плазово-шаблонному методі виробництва потребує великої кількості оснащення для виконання ув'язки складальних пристроїв, форм виклеювання облицювань інтер'єру і штампів для виготовлення деталей з листового матеріалу. Крім того, геометрія цих виробів містить поверхні або теоретичного контуру літака, або еквідистантні до них. Отже, технологічна підготовка їхнього виробництва являє собою складну інженерну задачу щодо передачі форми від математичних моделей цих поверхонь у вигляді теоретичного та конструктивного плазів до виробу за допомогою системи різних шаблонів, контршаблонів, копірів і контркопірів.

Для скорочення термінів технологічної підготовки і зменшення кількості оснащення, а також зниження трудомісткості технологічної підготовки виробництва літака Ан-140 на ХДАВП застосовано новий метод об'ємної ув'язки оснащення, з використанням аналітичного еталона виробу. Реалізація технологічної підготовки виробництва на основі цього методу для прорізу люка багажного й облицювання люка аварійного дозволила значно зменшити кількість оснащення порівнянно з традиційним підходом. Так, тільки для прорізу люка багажного кількість оснащення зменшилась на 72 одиниці (табл. 1).

У кінці розділу наведено порівняння трудомісткості традиційних і запропонованих методів технологічної підготовки виробництва для люків багажного й аварійного. Для розрахунку трудовитрат на виготовлення оснащення при плазово-шаблонному методі виробництва були використані нормативи, які використовувалися на підприємствах авіаційної галузі. Ці нормативи відбивають середньогалузеві витрати праці з виготовлення оснащення при плазово-шаблонному методі виробництва.

Таблиця 1

Порівняння трудомісткості виготовлення оснащення прорізу люка багажного

при плазово-шаблонному методі та з використанням аналітичних еталонів

Оснащення Трудомісткість виготовлення, людино-год

Плазово-шаблонний метод виробництва Запропонований метод

Теоретичний, конструктивний плази а 0

Аналітичний еталон 0 а

Шаблон контрольно-контурний 20 0

Шаблон контуру перерізу каркасний 96 - (3,2ґ30 шт.) 0

Піскозліпок (частковий) 150 - (25ґ6 шт.) 0

Шаблон контуру перерізу (частковий) 96 - (3,2ґ5 шт.ґ6 шт.) 0

Піскозліпок (копір) 150 - (25ґ6 шт.) 0

Матриця сталева b b

Разом: А+512 людино-год А

Висновки

У дисертації опрацьовано нову концепцію технологічної підготовки авіаційного виробництва при залежному утворенні розмірів деталей, що сполучаються, яка базується на аналітичних еталонах, одержаних за допомогою інженерних комп'ютерних засобів. У рамках цієї концепції одержано методики технологічної підготовки виробництва для:

- деталей, що виготовляються за технологією первинного формоутворення;

- деталей, що виготовляються методом виклеювання з композиційних матеріалів;

- стрічкових нагрівальних елементів протиобледенільної системи стабілізатора літака Ан-140.

Ці методи дозволили значно скоротити терміни освоєння серійного виробництва літака Ан-140.

У ході створення нової концепції одержано такі основні результати, що мають істотне значення для технології виробництва літальних апаратів:

1. На підставі проведеного огляду наукових праць вибрано перспективний і ефективний підхід до технологічної підготовки виробництва літаків у сучасних умовах.

2. На основі аналітичних еталонів, одержаних за допомогою інженерних комп'ютерних засобів, створено і впроваджено у виробництво:

- методику технологічної підготовки виробництва методом первинного формоутворення деталей, що мають складні просторові форми і сполучаються між собою, яка відрізняється від існуючих відсутністю моделі у вигляді плазу в підготовчому та основному виробництві;

- методику технологічної підготовки виробництва методом виклеювання з композиційних матеріалів деталей, що мають складні просторові форми і сполучаються між собою, яка відрізняється від існуючих відсутністю моделі у вигляді плазу в підготовчому та основному виробництві;

Впровадження в серійне виробництво літака Ан-140 розроблених методик дозволило одержати значне (до 50 %) скорочення трудомісткості технологічної підготовки виробництва деталей люків багажного (суцільнометалевого) і аварійного (композитного).

- методику технологічної підготовки виробництва стрічкових нагрівальних елементів при залежному утворенні негеометричних параметрів деталей, що сполучаються між собою, яка відрізняється від існуючої зменшенням кількості криволінійних відрізків з невідомою залежністю опору та збільшенням компенсаційного розміру, впровадження якої дало можливість поліпшити технологічність конструкції та знизити трудомісткість її виготовлення.

3. На підставі проведених досліджень тангенціальної провідності кругових відрізків показано нерівність провідностей кругових і лінійних відрізків, що не дозволяє при використанні розрахункових залежностей, які не враховують вплив кривизни відрізків, забезпечити виготовлення стрічкових нагрівальних елементів з директивною точністю. Для виготовлення стрічкових нагрівальних елементів, які мають директивну точність опору, запропоновано форму стрічкових нагрівальних елементів, яка має тільки прямолінійні відрізки.

4. Розроблено і впроваджено у виробництво методику, що базується на розв'язанні зворотної задачі формоутворення, технологічного контролю складних просторових форм деталей, що одержують на верстатах із ЧПК, яка відрізняється від існуючих розглядом поверхні як множини взаємозалежних, а не локальних вимірів.

5. Загальний економічний ефект від впровадження розробок здобувача складає близько 200 тис. грн.

Таким чином, можна констатувати, що в дисертації вирішено конкретну наукову задачу, що має істотне значення для технології виробництва літальних апаратів.

Список опублікованих праць здобувача за темою дисертації

1. Бычков И. В. Обратная задача формообразования и ее применение в технологии самолетостроения / И. В. Бычков А. К. Мялица // Авиационно-космическая техника и технология. – Харьков: ГАКУ. -2000. - Вып. 18. –С. 147 – 153.

2. Мялица А. К. Методика создания управляющих программ на станки с ЧПУ для изготовления формовочных приспособлений с использованием системы CAD/CAM/CAE UNIGRAPHICS / А. К. Мялица, С. А. Филипов, А. Г. Гребеников, С. А. Лихачев // Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии. - Харьков : ГАКУ. -1998. - Вып. 2. –С. 96 - 101.

3. Мялица А. К. Технологическая подготовка производства ленточных нагревательных элементов для самолета Ан-140 // Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии. -Харьков : ХАИ. -2000. -Вып. . -С. 15 - 34.

4. Мялица А. К. Технологическая подготовка производства методом компьютерного моделирования сложных сопрягаемых агрегатов / А. К. Мялица, Р. В. Варнас // Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии. - Харьков : ГАКУ. -1998. - Вып. 1. - С. 30 - 34.

5. Мялица А. К. Технология изготовления в авиационном производстве оснастки и деталей первичным формообразованием по аналитическим эталонам // Proceedings IX international conference “New leading technologies in machine building” September 3-7, 2000, Charkov-Rybachie. -Харьков: ГАКУ. -2000. – C.17.

Анотація

М'ялиця А. К. Технологічна підготовка виробництва при залежному утворенні розмірів деталей з використанням інженерних комп'ютерних засобів. Дисертацією є рукопис, поданий на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.07.04 – технологія виробництва літальних апаратів. – Національний аерокосмічний університет ім. М. Є. Жуковського “ХАІ”, Харків, 2001.

Дисертація містить теоретичні та практичні результати досліджень з розробки методів технологічної підготовки виробництва літаків при залежному утворенні розмірів деталей. У дисертації вирішено чотири наукові задачі, які уявляють собою конкретне наукове завдання, що має істотне значення для технології виробництва літаків. Це методики технологічної підготовки виробництва деталей складних просторових форм з однорідних і композиційних матеріалів на базі їх аналітичних еталонів і використання інженерних комп'ютерних засобів; методика контролю складних просторових форм на основі розв'язання зворотної задачі формоутворення; методика технологічної підготовки виробництва стрічкових нагрівальних елементів при залежному способі утворення негеометричних параметрів деталей. Ці методики впроваджено у виробництво літака Ан-140.

Ключові слова: технологія виробництва, авіаційна техніка, технологічна підготовка виробництва, інженерні комп'ютерні засоби, залежне утворення розмірів, зворотна задача формоутворення.

Аннотация

Мялица А. К. Технологическая подготовка производства при зависимом образовании размеров деталей с использованием инженерных компьютерных средств. Диссертацией является рукопись, представленная на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.07.04 – технология производства летательных аппаратов. – Национальный аэрокосмический университет им. Н. Е. Жуковского “ХАИ”, Харьков, 2001.

Диссертация содержит теоретические и практические результаты исследований по разработке методик технологической подготовки производства самолетов при зависимом образовании размеров деталей c использованием инженерных компьютерных средств. В диссертации решены четыре научные задачи, представляющие конкретные научные задания, имеющие существенное значение для технологии производства самолетов. Это методики технологической подготовки производства деталей сложных пространственных форм из однородных и композиционных материалов на базе их аналитических эталонов и использования инженерных компьютерных средств: методика контроля сложных пространственных форм на основе решения обратной задачи формообразования; методика технологической подготовки производства ленточных нагревательных элементов при зависимом способе образования негеометрических параметров изделия. Эти методики внедрены в производство самолета Ан–140.

Ключевые слова: технология производства, авиационная техника, технологическая подготовка производства, инженерные компьютерные средства, зависимое образование размеров, обратная задача формообразования.

Annotation

MyalitsaTechnological preproduction with dependent forming of parts sizes using engineering computer aids. The dissertation is a manuscript presented to competition for technical candidate's degree on specialty 05.07.04 – aircraft production technology. National Aerospace University named by N. E. Zhukovsky “KhAI”, Kharkiv, 2001.

The dissertation investigates the problem of technological preproduction with dependent forming of parts sizes using engineering computer aids. It comprises the theoretical and practical results including the technological aircraft preproduction techniques for mating parts with complex space configurations with dependent forming of parts sizes. These techniques allow to prepare production so as to produce parts from homogeneous material by method of primary forming and to fabricate parts by method of composite materials adhesion.

During this investigation, the author has made analysis of the current development of computer design of parts and assemblies and determined two main trends: the first one uses traditional methods of descriptive geometry and the second one uses analytical spline geometries.

The complexity of application of the second trend consists in necessity of personnel additional training and reconstruction of production software system, because the documentation is of a non-traditional type of representation in the form of spline surfaces equations – analytical prototype.

The analytical prototype of a part or assembly is the computer representation of spline surfaces equations describing a part or assembly.

To accomplish the main task for the Ukraininan economics, which is technological preproduction of the An-140 aircraft, in order to overcome the “narrow places” in technological preproduction, the author has developed and applied the techniques using the second trend of computer design.

The correlation between the design and technological parameters of strip heating elements has been investigated, and suggestions for development of technologically more effective structures have been made. The latter will allow to apply more advanced technologies for producing strip heating elements. A technique for producing strip heating elements, which provide a specified resistance at varieties of initial material thickness, has been developed.

Such an important task of dependent method of sizes forming as control of mating forms without manufacturing test templates has been solved on the basis of application of solution of inverse problem of forming and the “Scanner – 1” add-on device for “Interpolator – 2” CNC system directly on the machine. Suggestions on evaluation of error by calculating root-mean-square distance between point grids on true surfaces and analytical prototype have been made.

So, we can state, that in this dissertation, the author has developed the techniques of technological preproduction with dependent forming of parts sizes using engineering computer aids for:

·

· parts to be manufactured by the method of adhesion of composite materials;

· strip heating elements of the An-140 aircraft stabilizer anti-icing system

In the process of development of these techniques, the following basic results, having essential importance for aircraft production technology, have been received:

1. A technique of technological preproduction by the method of primary forming of mating parts of complex space configurations on the basic of analytical prototypes, obtained using engineering computer aids, has been developed and put into production.

2. A technique of technological preproduction by the method of composite materials adhesion of mating parts of complex space configurations on the basic of analytical prototype, obtained using engineering computer aids, has been developed and put into production.

3. A technique of technological preproduction of strip heating elements with dependent forming of non-geometric parameters of mating parts using engineering computer aids has been developed and put into production.

4. A technique of monitoring complex space configurations directly on NC machines, based on solution of inverse problem of forming, has been developed and put into production

5. Application of the developed techniques into series production of the An-140 aircraft has allowed to receive significant cuttings (up to 50%) in labour expenditures for technological preproduction of baggage (all metal) and emergency (composite) hatches parts.

6. Application of the technique of technological preproduction of strip heating elements has allowed to improve technological effectiveness of structure of these elements and to reduce their manufacturing costs.

Key words: production technology, aeronautical engineering, technological preproduction, engineering computer aids, dependent forming of size, inverse problem of forming.