Разработка метода модульной организации производства сложных деталей газотурбинных двигателей: на примере компрессорных лопаток ГТД тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.22, кандидат технических наук Туркин, Михаил Владимирович

• Туркин, Михаил Владимирович
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Туркин, Михаил Владимирович

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ И ПРОБЛЕМ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА СЛОЖНЫХ ИЗДЕЛИЙ МАШИНОСТРОЕНИЯ

1.1.Современное состояние высокотехнологичного производства в РФ

1.2. Роль и место организационно-технологической системы высокотехнологичного производства в обеспечении конкурентоспособности предприятия

1.3. Основные характеристики производственных процессов сложных изделий машиностроения

1.4. Современные требования к организационному проектированию производственных процессов изготовления сложных изделий машиностроения

1.5. Краткая характеристика объекта исследования

1.6. Анализ современного состояния и основные проблемы организации производства газотурбинных двигателей

1.7. Постановка цели и задач исследования

Выводы по главе 1

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА НАУЧНЫХ ПРИНЦИПОВ МОДУЛЬНОГО ПОСТРОЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СЛОЖНЫХ ДЕТАЛЕЙ ГТД

2.1. Исследование применяемых в машиностроении принципов и методов оптимизации производственных процессов

2.2. Научное обоснование и формирование критерия оптимальности

2.3. Разработка принципа и алгоритма группирования производимых изделий и оборудования

2.4. Разработка модели расстановки оборудования для производственных

ячеек замкнутого технологического цикла

Выводы по главе 2

ГЛАВА 3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ МОДЕЛИ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА (на примере изготовления компрессорных лопаток ГТД)

3.1. Разработка модели производственного процесса изготовления компрессорных лопаток ГТД

3.2. Разработка принципа и порядка построения производственных ячеек замкнутого технологического цикла

3.3. Экспериментальное исследование показателей производственного процесса изготовления компрессорных лопаток ГТД

3.4. Экспериментальное исследование адекватности модели производственного процесса изготовления компрессорных лопаток ГТД

3.5. Исследование факторов, негативно влияющих на точность модели производственного процесса изготовления компрессорных лопаток ГТД

Выводы по главе 3

ГЛАВА 4. ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ В ПРОИЗВОДСТВО КОМПРЕССОРНЫХ ЛОПАТОК ГТД И ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ (в условиях ФГУП «НПЦ газотурбостроения «Салют»)

4.1. Разработка альтернативного маршрутного технологического процесса изготовления рабочих лопаток ГТД для построения производственной ячейки замкнутого технологического цикла

4.2. Создание производственной ячейки замкнутого технологического цикла изготовления компрессорных лопаток ГТД

4.3. Создание системы быстрой переналадки станочного оборудования, входящего в производственную ячейку замкнутого технологического цикла

о

4.4. Расчет интегральной производительности производственной ячейки замкнутого технологического цикла

4.5. Расчет экономической эффективности применения производственной

ячейки замкнутого технологического цикла

Выводы по главе 4

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Принципиальная схема существующего на предприятии технологического процесса изготовления рабочих лопаток компрессора

ГТД

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Принципиальная схема альтернативного маршрутного технологического процесса изготовления рабочих лопаток компрессора

ГТД

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Система быстрой переналадки станочного оборудования,

входящего в производственную ячейку замкнутого цикла

ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Принципиальная схема модернизированного шлифоваль

ного станка ЛШ-1А

ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Акт внедрения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка метода модульной организации производства сложных деталей газотурбинных двигателей: на примере компрессорных лопаток ГТД»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Важнейшей проблемой отечественного машиностроения на современном этапе является повышение конкурентоспособности как выпускаемой продукции, так и производства в целом. Особую остроту данная проблема приобретает в связи с вхождением России в ВТО с целью коренного перелома сложившейся кризисной ситуации в отечественной экономике за счет широкого привлечения инвестиций и выхода со своей несырьевой продукцией на мировой рынок.

На современном этапе особую актуальность для отечественного машиностроения приобретает проблема правильности выбора приоритетов производственного развития, которые во многом диктуются необходимостью повышения эффективности управления дефицитными ресурсами, руководствуясь принципом максимального ресурсосбережения.

В этих условиях крайне необходимо при формировании технологического профиля производства предусмотреть определенную степень гибкости, позволяющую без значительных материальных затрат на технологическую подготовку и увеличения капиталовложений расширить альтернативный выбор технологических решений. Одним из наиболее действенных путей решения данной проблемы является проведение комплексной оптимизации производственных процессов, как совокупности способов организации необходимых методов изготовления изделий и последовательности технологических операций.

Анализ современного состояния проблемы комплексной оптимизации производственных процессов высокотехнологичного и наукоемкого производства прецизионных деталей авиационных двигателей свидетельствует о насущной необходимости дальнейшего совершенствования ее форм и методов, главным образом, в направлении повышения эффективности с тем, чтобы на выходе предмета управления (процесса) гарантированно получать требуемые

(планируемые) технико-экономические показатели (ТЭП) конечного резуль-

5

тата работы с минимальными затратами трудовых, материальных и финансовых ресурсов.

На основе вышесказанного правомерно заключить, что решаемая в работе проблема является актуальной и практически востребованной.

Цель работы заключается в повышении эффективности функционирования технологических систем путем увеличении производительности производственных процессов изготовления сложных деталей изделий машиностроения.

Основные результаты, выносимые на защиту:

- метод модульной организации производства сложных деталей изделий машиностроения;

- критерий оптимальности, позволяющий оценивать эффективность всей производственной системы;

- комплекс основных параметров производственных процессов изготовления сложных деталей;

- аналитические зависимости для расчета критерия оптимальности, полученные на основе установленных связей между основными параметрами производственных процессов;

- модель производственного процесса изготовления компрессорных лопаток ГТД;

- модель расстановки производственного оборудования для построения производственных ячеек замкнутого технологического цикла;

- алгоритм группирования производимых сложных деталей и необходимого для их изготовления оборудования;

- система быстрой переналадки станочного оборудования, входящего в производственную ячейку замкнутого технологического цикла;

- производственная ячейка замкнутого технологического цикла изготовления компрессорных лопаток ГТД.

Объектом исследования является организация производства прецизионных деталей газотурбинных двигателей.

6

Предметом исследования являются производственные процессы изготовления компрессорных лопаток, имеющих большой удельный вес в структуре производства всего газотурбинного двигателя.

Научная новизна работы:

1. Установлены связи между основными параметрами производственного процесса и интегральной производительностью производственных участков, что позволило сформировать критерий оптимальности, отличающийся учетом показателей производственного процесса, связанных непосредственно с изготовлением сложных деталей газотурбинных двигателей, а также с их пролеживанием и транспортировкой.

2. Впервые разработан метод построения производственных ячеек замкнутого технологического цикла, позволяющий обеспечить повышение эффективности производственных процессов по критерию интегральной производительности.

3. Разработана модель производственного процесса и сформирован алгоритм группирования деталей и расстановки производственного оборудования, требуемого для их изготовления, отличающиеся их нацеленностью на оптимизацию межоперационного перемещения деталей в процессе их обработки путем создания производственных ячеек замкнутого технологического цикла.

Методы исследования, достоверность и обоснованность. Разработка теоретических положений и создание на их основе инструментария структурной оптимизации производственных процессов стало возможным благодаря комплексному использованию известных теоретических и экспериментальных методов исследования организации производства, теории управления техническими и организационными системами, методов системного и статистического анализа. Представленные в работе результаты строго обоснованы методологией системно-структурного анализа, математическим аппаратом теории оптимизации, методами технологической подготовки произ-

водства. Достоверность применяемых методов подтверждается их широким использованием в самых различных прикладных исследованиях.

Практическая значимость. Переход на модульный принцип организации производства (вместо цехового) приводит к резкому сокращению грузопотоков за счет существенного сокращения пути прохождения деталями и сборочными единицами этапов производственного цикла и, как следствие, влечет снижение объема незавершенного производства и увеличение коэффициента загрузки оборудования.

Разработанная методика построения производственных ячеек замкнутого технологического цикла позволяет реализовать структурную оптимизацию производственных процессов по критерию производительности и обеспечить в результате максимальное снижение времени изготовления компрессорной лопатки, обеспечение ее качества и существенное сокращение доработки профиля пера вручную.

Практическая реализация разработанной методики структурной оптимизации производственного процесса изготовления компрессорных лопаток позволяет увеличить интегральную производительность практически в 2,5-3 раза.

Реализация работы. Метод модульной организации производства прецизионных деталей газотурбинных двигателей внедрен в производственную систему ФГУП «НПЦ газотурбостроения «Салют» (г. Москва). Указанный метод был положен в основу Программы развития производственной системы ФГУП «НПЦ газотурбостроения «Салют» (сроком на два года). Создана планировка производственного участка замкнутого технологического цикла по выпуску компрессорных лопаток ГТД. Внедрение результатов работы привело к снижению длительности цикла изготовления компрессорных лопаток и уменьшению среднего уровня незавершённого производства.

Апробация результатов работы и публикации. Результаты работы

докладывались на Международной конференции "Авиация и космонавтика"

(Москва, 2011), на Всероссийской молодежной конференции "Автоматизация

8

и информационные технологии" (Москва, 2011), на Всероссийской научно-технической конференции "Актуальные проблемы ракетно-космической техники" (Самара, 2011), на Всероссийской молодежной конференции "Инновационные технологии в машиностроении" (Москва, 2011), опубликованы в 11 печатных трудах (из них 7 - в рекомендованных ВАК РФ изданиях), имеется 1 Патент на полезную модель.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы, включающего 104 источника и пяти Приложений. Работа изложена на 124 страницах, содержит 29 рисунков и 18 таблиц.

Заключение диссертации по теме «Организация производства (по отраслям)», Туркин, Михаил Владимирович

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. В диссертационной работе решена новая научно-техническая задача организации производства на основе метода повышения эффективности процессов изготовления сложных деталей изделий машиностроения, нацеленного на повышение эффективности функционирования производственных систем, сокращение трудоемкости и увеличение производительности.

2. Установлено, что повышение пропускной способности производственных участков возможно за счет формирования производственных ячеек замкнутого цикла с расстановкой оборудования по ходу технологического процесса. В итоге показана необходимость перехода на модульный принцип организации производства вместо цехового.

3. С использованием теории размерностей получено аналитическое выражение для количественной оценки производительности, как критерия оптимальности, показывающее, что для повышения производительности участка необходимо обеспечить следующие условия: повысить выход годных деталей; сократить время переналадки оборудования; уменьшить расстояние, проходимое деталями в процессе их обработки; сократить отношение незавершённого производства к программе выпуска деталей.

4. Получены аналитические зависимости между основными параметрами производственного процесса, представленные в виде математической модели, и на их основе разработана методика оптимизации процесса изготовления сложных деталей газотурбинных двигателей.

5. Разработана модель и алгоритм группирования деталей и расстановки производственного оборудования, требуемого для их изготовления, обеспечивающие создание производственных ячеек замкнутого технологического цикла.

6. Сформирован принцип и разработан порядок построения производственных ячеек замкнутого технологического цикла, позволяющий обеспе

123 чить структурную оптимизацию производственных процессов по критерию повышения производительности.

7. Разработан алгоритм расчета производительности, базирующийся на сформированном комплексе ключевых параметров производственного процесса, определяющих эффективность производственной системы.

8. Практическая реализация в промышленности методики структурной оптимизации производственного процесса изготовления компрессорных лопаток привела к увеличению интегральной производительности практически в 2,5-3 раза за счет построения производственной ячейки замкнутого технологического цикла.

9. Показано, что экономическая эффективность применения производственных ячеек замкнутого технологического цикла достигается за счет снижения накладных расходов цеха из-за увеличения выпуска продукции, снижения объёмов НЗП, снижения ФЗП за счет высвобождения численности работников, а также за счет сокращения неисправимых несоответствий.

Установлено, что экономический эффект от оптимизации производственного процесса изготовления компрессорных лопаток ГТД составляет 3270000 руб. (для одной производственной ячейки).

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Туркин, Михаил Владимирович, 2012 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Амиров Ю.Д., Алферова Т.К., Волков П.Н. и др. Технологичность конструкции изделия: Справочник под общ. ред. Ю.Д. Амирова. - М.: Машиностроение, 1990.

2. Анфёров М.А., Селиванов С.Г. Структурная оптимизация технологических процессов в машиностроении. - Уфа: Гилем, 1996.

3. Басин A.M. Разработка методики параметрической оптимизации технологического процесса изготовления сборочных единиц на примере комплектов типа "втулка-вал" // Дис. канд. техн. наук. - М.: 2004.

4. Бабушкин А.И. Методы сборки самолетных конструкций. - М.: Машиностроение, 1985.

5. Балакшин Б.С. Основы технологии машиностроения. - М.: Машиностроение, 1969.

6. Балакшин Б.С. Теория и практика технологии машиностроения. -М.: Машиностроение, 1982.

7. Бендиков М.А. Некоторые направления повышения эффективности российских высоких технологий // ж. Менеджмент в России и за рубежом, №>5,2000, с. 33-41.

8. Билик Ш.М. Макрогеометрия деталей машин. - М.: Машиностроение, 1972.

9. Болыпев Л.Н., Смирнов Н.В. Таблицы математической статистики. -М.: Наука, 1963.

10. Братухин А.Г., Язов Т.К., Карасев Б.Е., Современные технологии в производстве газотурбинных двигателей. - М.: Машиностроение, 1997.

11. Братухин А.Г., Иванов Ю.Л., Современные технологии авиастроения. - М.: Машиностроение, 1999.

12. Братухин А.Г. Технологическое обеспечение высокого качества, надежности, ресурса авиационной техники. В 2 т. — М.: Машиностроение, 1996.

13. Братухин А.Г. Интерпретированная система обеспечения качества авиационной техники / РАН. Проблемы машиностроения и надежности машин. Машиноведение. — М.: Наука, 1997, №5.

14. Братухин А.Г., Язов Т.К., Карасев Б.Е., Елисеев Ю.С. и др. Современные технологии в производстве газотурбинных двигателей. - М.: Машиностроение, 1997.

15. Братухин А.Г., Калчанов В.Д. Наукоемкая авиационная продукция: организационные и экономические проблемы разработки. - М.: Машиностроение, 1993.

16. Вумек Д., Джонс Д. Бережливое производство. - М.: Альпина Бизнес Букс, 2008.

17. Вороненко В.П. Повышение эффективности сборочных машиностроительных производств путем обеспечения гибкости технологических процессов и структур подразделений // дис. д-ра техн. наук. - М., 1997.

18. Гилл Ф., Мюррей У., Райт М. Практическая оптимизация / Пер. с англ. - М.: Мир, 1985.

19. Глаголева JI.A., Пуртов Г.А, Смирнов C.B. и др. Организация, нормирование и материальное стимулирование труда в машиностроении / Под ред. И.М. Разумова, C.B. Смирнова. - М.: Высшая школа, 1988.

20. Глазьев С. Ю., Теория долгосрочного технико-экономического развития. - М.: ВлаДар, 1993.

21. Гнеденко Б.В., Беляев Ю.К., Соловьев А.Д. Математические методы в теории надежности. - М.: Мир, 1975.

22. Гутер P.C., Овчинский Б.В. Элементы численного анализа и математической обработки результатов опыта. - М.: Наука, 1970.

23. Гусев A.A., Ковальчук Е.Р., Колесов И.М. и др. Технология машиностроения (специальная часть). - М.: Машиностроение, 1986.

24. Долецкий В.А. Увеличение ресурса машин технологическими методами. - М.: Машиностроение, 1990.

25. Добровский В. Н. Организация внутрипроизводственного хозрасчета на машиностроительном предприятии. - К.: Техника, 1990.

26. Евстигнеев М.И., Подзей A.B., Сулима A.M. Технология производства двигателей летательных аппаратов. - М.: Машиностроение, 1982.

27. Ершов В.И. и др. Технология сборки самолетов. - М.: Машиностроение, 1986.

28. Елисеев Ю.С., Крымов В.В., Зудин К.И. Производство лопаток газотурбинных двигателей. - М.: Машинотроение, 2002.

29. Журавлев А.Н. Структурная оптимизация процессов сборки многорядных роликовых опор // Дис. канд. техн. наук. - М, 2004.

30. Иващенко И.А. Проектирование технологических процессов производства двигателей летательных аппаратов. - М.: Машиностроение, 1981.

31. Ильянков А.И., Левит М.Е. Основы сборки авиационных двигателей. - М.: Машиностроение, 1987.

32. Исаев А.И., Жабин А.И. Сборка крупных машин. - М.: Машиностроение, 1971.

33. Калачанов В.Д., Джамай Е.В. Формирование и оптимизация ресурсного обеспечения программ авиастроительного производства // Авиакосмическая техника и технология, 2005, №4, с. 61-69.

34. Капустин Н.М. Ускорение технологической подготовки механосборочного производства. - М.: Машиностроение, 1972.

35. Капустин Н.М. Разработка технологических процессов обработки деталей на станках с помощью ЭВМ. - М.: Машиностроение, 1976.

36. Катковник В.Я., Савченко А.И. Основы теории селективной сборки. - М.: Машиностроение, 1971.

37. Кильдишев Г.С., Аболенцев Ю.И. Многомерные группировки. - М.: Статистика, 1978.

38. Колесов И.М. Основы технологии машиностроения. - М.: Машиностроение, 1997.

39. Колодочкин В. П., Как обеспечить стабильность качества авиационной техники. - М.: АП "Поиск", 1994.

40. Кутин A.A. Оптимизация технологических процессов изготовления ступенчатых валов в условиях нестационарной обработки на станках с ЧПУ // Дис. канд. техн. наук. -М, 1981.

41. Кутин A.A., Туркин М.В. Высокоэффективные машиностроительные технологии на основе ГПС нового поколения / Вестник МГТУ "Стан-кин", №4, 2010, с. 41-47.

42. Кутин A.A., Туркин М.В. Технологическая оснастка для гибких производственных систем нового поколения / Вестник МГТУ "Станкин", №3, 2011, с. 36-41.

43. Кутин A.A., Туркин М.В. Критерий структурной оптимизации производственного процесса изготовления сложных деталей машиностроения / Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2011, №10, с.72-75.

44. Кутин A.A., Туркин М.В., Модель расстановки оборудования в условиях построения производственных ячеек замкнутого цикла / Вестник МГТУ «Станкин», 2011, №4, с. 11-15.

45. Митрофанов С.П. Групповая технология машиностроительного производства. - JL: Машиностроение, 1983.

46. Мишунин В.П. Оптимизация технологических процессов сборки редукторов с компенсаторами // Дис. канд. техн. наук. - М, 2004.

47. Мюллендорф Р., Карренбауэр М. Производственный учет. Снижение и контроль издержек. Обеспечение их рациональной структуры / Пер. с немецкого М.И. Корсакова. -М.: ЗАО «ФБК-ПРЕСС», 1996.

48. Новожилов В.И. Экономика использования металлорежущего оборудования. - Л.: Машиностроение, 1977.

49. Осетров В.Г. Определение точности расположения деталей при сборке // Вестник машиностроения, 1986, №1, с. 47-50.

50. Оучи У. Методы организации производства: японский и американский подходы. - М.: Экономика, 1984.

51. Павлов В.В. Структурное моделирование производственных систем. -М.: Станкин, 1987.

52. Павлов В.В. CALS-технологии в машиностроении (математические модели). Под редакцией Ю.М. Соломенцева. - М.: ИЦ МГТУ Станкин, 2000.

53. Пашуто В.П., Организация и нормирование труда на предприятиях. - Мн.: Новое знание, 2001.

54. Петров A.B. Моделирование организационно-технологической среды создания ракетно-космической техники. - М.: Машиностроение, 1999.

55. Петров В.А. Групповое производство и автоматизированное оперативное управление. - Д.: Машиностроение, 1978.

56. Рыльцев И.К. Вопросы унификации оценки качественных признаков технологического процесса изготовления деталей машин // Тезисы симпозиума "Проблема унификации в машиностроении". - Баку, 1979.

57. Сигал Я. М., Тенденции развития групповой технологии за рубежом. - М.: НИИМАШ, 1979.

58. Соломенцев Ю.М. Экономический аспект оптимизации технологического процесса обработки деталей // Вестник машиностроения, 1977, №5, с. 47-50.

59. Тамм Б.Г., Пуусепп М.Э., Таваст Р.Р. Анализ и моделирование производственных систем. - М.: Мир, 1999.

60. Титов В.А., Ефремов М.С., Кашинский В.А. Организация группового производства. - JL: Лениздат, 1980.

61: Туркин М.В. Методика группирования деталей и оборудования для построения производственных ячеек замкнутого цикла // Вестник Саратовского государственного технического университета, 2011, №2 (56), с.154-160.

62. Туркин М.В. Оптимизация процесса изготовления деталей газотурбинных двигателей / Материалы всероссийской молодежной конференции «Автоматизация и информационные технологии», Москва, 2011, с. 90 - 93.

63. Туркин М.В. Моделирование производственных процессов в условиях эксплуатации производственных участков замкнутого цикла / Материалы всероссийской молодежной конференции «Иновационные технологии в машиностроении», Москва, 2011, с. 26 - 28.

64. Туркин М.В. Оптимизация процесса изготовления деталей ЖРД / Материалы всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы ракетно-космической техники», Самара, 2011, с. 358 — 359.

65. Туркин М.В. Структурная оптимизация процесса изготовления деталей и узлов ГТД / Тезисы докладов 10-ой международной конференции «Авиация и космонавтика», Москва, 2011, с. 159- 160.

66. Файоль А. Общее и промышленное управление: Пер. с франц. // Контроллинг, 1992.

67. Хантли Г. Анализ размерностей. - М.: Мир, 1970.

68. Чарнко Д.В. Основы выбора технологического процесса механической обработки. - М.: Машгиз, 1963 г.

69. Челищев Б.Е., Бодрова И.В. Автоматизированные системы технологической подготовки производства. - М.: Энергия, 1975.

70. Детализация стратегического видения и реинжиниринг процессов НИОКР и производства ОАО «УК «ОДК» // Заседание Управляющего Комитета, Москва, 2011.

71. Организация производства на промышленных предприятиях США. - М.: Изд-во иностранной литературы, 1961.

72. Справочник технолога-машиностроителя. В 2т. / Под ред. А.Г. Ко-силовой, Р.К. Мещерякова. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1986.

73. СТП 778.14.628-2005. Организация работ по подготовке и освоению производства новых (модифицированных) изделий. ФГУП «ММПП «Салют», 2005.

74. СТП 778.14.748-2007. Календарно-сетевое планирование подготовки производства и изготовления первых образцов новых (модифицированных) изделий. ФГУП «ММПП «Салют», 2007.

75. Пат. 2240618 РФ, МПК В 23 Q 3/02. Зажимное устройство с зажимным патроном и закрепляемым в нем хвостовиком / Фрис К, Опубл. 07.03.2003.

76. Apple, J., Plant Layout and Material Handling, Wiley, New York, 1977.

77. Armour G., Buffa E. Allocating facilities with CRAFT, Harvard Business Research, 42, 1964, c. 136-158.

78. Askin R.G. and Subramanian S.P. A cost-based heuristic for group technology configuration, International Journal of Production Research, 25, 1987, c. 101-113.

79. Burbidge J.L. Production flow analysis, Production Engineer, 50, 1971, c. 139-152.

80. Bazargan-Lari R., Kaebernick H. An efficient hybrid method to solve equal and unequal-size facility layout problems, International Journal of Industrial Engineering Applications and Practice, 3(1), 1996, c. 51-63.

81. Bellman RE (1957) Dynamic programming. Princeton University Press, Princeton, New Jersey.

82. Boyes W.E., Handbook of Jig and Fixture Design, 1995.

83. Cakir MC, Cavdar К (2006) Development of a knowledge-based expert system for solving metal cutting problems. Mater Des 27:1027-1034.

84. Chen W.H., Srivastava R. Simulated annealing procedures for forming machine cells in group technology, European Journal of Operational Research, 75, 1994, c. 100-111.

85. Duffm SS (1978) Optimization theory and applications. Wiley Eastern Limited, New York.

86. Heragu S. Machine layout problem in flexible manufacturing systems, Operations Research, 36 (2), 1988, c. 258-268.

87. Hazen F. B. Wright, P. K., Workholding automation: innovations in analysis, design, and planning, Manufacturing Review, Volume. 3, No. 3, 1990.

88. Hyer N., Wemmerlov U., Group technology in the US manufacturing industry a survey of current practices, International Journal of Production Research, 27, 1989, c. 1287-1304.

89. Kaparthi S., Suresh N.C. Machine-component cell formation in group technology a neural network approach, International Journal of Production Research, 30, 1992, c. 1353-1367.

90. Kusiak A. The generalized group technology concept, International Journal of Production Research, 25, 561-569, 1987.

91. Krauskopf B., Fixtures for small batch production, Manufacturing Engineering, 1984.

92. Kopac J., Krajnik P., Robust design of flank milling parameters based on grey-Taguchi method, Journal of Material Processing Technology, Vol. 191, No. 1-3, 2007,pp. 400-403.

93. Lu Y. Industrial Intelligent Control: Fundamentals and Applications, Chichester: John Wiley and Sons, 1996.

94. McAuley J. Machine grouping for efficient production, Production Engineer, 51, 1972, c. 53-57.

95. Ogorek M., Workholding in the flexible system, Manufacturing Engineering, July 1985.

96. Pankhurst R.C. Dimensional Analysis and Scale Factors, Chapman and Hall, 1985.

97. Raouf A., Flexible manufacturing systems: recent developments, M. Ben-Daya, 1998.

98. Sanjit M., Saurav D., Optimisation of CNC end milling process parameters using PCA-based Taguchi methods, International journal of engineering science and technology, Vol. 2, No. 1, 2010 pp. 92-102.

99. Saravanan R. Manufacturing Optimization Through Intelligent Techniques, Boca Raton, FL CRC/Taylor and Francis, 2006.

100. Shargal M., Shekhar S., Irani S.A. Evaluation of search algorithms and clustering efficiency measures for machine-part matrix clustering, HE Transactions, 27, 1995, c. 43-59.

101. Srinivasan, G., Narendran, T.T., Nonhierarchical clustering method for the group technology problem, International Journal of Production Research, 29, 1991, c. 463-478.

102. Taguchi G., Introduction to quality engineering, McGraw-Hill, New York, 1990.

103. Tappin N., Flexible manufacturing cell for Superjumbo wing rib manufacture, Aircraft Engineering and Aerospace Technology, Vol. 75 Iss: 6, 2006.

104. Yang L.J., Chen C.J., A systematic approach for identifying optimum surface roughness performance in end-milling operations, Journal of Industrial Technology, 2001, Vol 17, pp. 1-8.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Принципиальная схема существующего на предприятии технологического процесса

изготовления рабочих лопаток компрессора ГТД

Существующий технологический процесс Существующий технологический процесс

№ операции Наименование операции, применяемое оборудование № операции Наименование операции, применяемое оборудование

1. 2. 1. 2.

005 Штамповка 035 Фрезерная торцев хвостовика окончательная (станок 6Т82Г)

010 Фрезерная основания хвостовика (станок 6Т82Г) 040 Сверлильная центрового отверстия (станок 2Н125)

015 Фрезерная торцев бобышки (станок 6Т82Г) 045 Фрезерная кромок предварительная (станок ФК-300)

020 Протяжная хвостовика предварительная (станок 7Б57) 050 Фрезерная контактной поверхности со стороны корыта (станок 6Р12)

025 Протяжная хвостовика (станок 7Б57) 055 Фрезерная контактной поверхности со стороны спинки (станок 6Р12)

030 Фрезерная торцев хвостовика предварительно (станок 6Т82Г) 060 Токарная технологической бобышки (станок 16К20)

065 Фрезерная с ЧПУ профиля пера с корыта (станок Cincinnati Arrow 750) 110 Напайка релита (высокочастотный генератор 118-64)

070 Фрезерная с ЧПУ профиля пера со спинки (станок Cincinnati Arrow 750) 115 Шлифовальная контактной поверхности со спинки (станок Р№С-25А)

075 Фрезерная с ЧПУ верха бандажной полки ( станок Cincinnati Arrow 750) 120 Шлифовальная контактной поверхности с корыта (станок РИК-25А)

080 Фрезерная с ЧПУ низа бандажной полки ( станок Cincinnati Arrow 750) 125 Промывка (моечная машина)

085 Фрезерная с ЧПУ профиля пера (станок Cincinnati Arrow 750) 130 Контроль операционный (контрольный стол)

090 Фрезерная с ЧПУ профиля пера (станок Cincinnati Arrow 750) 135 Подгонка и полировка профиля пера и кромок (полировальная бабка)

095 Фрезерная контактной поверхности с корыта (станок 6Р12) 140 Заправка и полировка кромок (полировальная бабка)

100 Фрезерная контактной поверхности со спинки (станок 6Р12) 145 Промывка (моечная машина)

105 Контроль бандажной полки (контрольный стол) 150 Контроль геометрии профиля пера (контрольный стол)

155 Промывка (моечная машина) 180 Слесарная (полировальная бабка)

160 Отжиг (печь СЭВ-5,5) 185 Полировальная профиля пера, полки и кромок (полировальная бабка)

165 Контроль ЛЮМ1-ОВ 190 Промывка (моечная машина)

170 Травление (ванны для травления) 195 Контроль внешним осмотром (контрольный стол)

175 Отрезка технологической прибыли (станок абразивно-отрезной) 200 Упаковка (контрольный стол)

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Принципиальная схема альтернативного маршрутного технологического процесса

изготовления рабочих лопаток компрессора ГТД

Разработанный технологический процесс Разработанный технологический процесс

№ операции Наименование операции, применяемое оборудование № операции Наименование операции, применяемое оборудование

1. 2. 1. 2.

005 Штамповка 035 Фрезерная торцев хвостовика (станок 6Т82Г)

010 Фрезерная основания хвостовика и торца бобышки (станок 6Т82Г) 040 Сверлильная центрового отверстия (станок 2Н125)

015 Комплексная с ЧПУ обработка технологических баз (станок С600Ц) 045 Фрезерная кромок (станок ФК-300)

020 Контрольная расположения баз (контрольный стол) 050 Фрезерная контактной поверхности со стороны корыта (станок 6Р12)

025 Протяжная хвостовика предварительная (станок 7Б57) 055 Фрезерная контактной поверхности со стороны спинки (станок 6Р12)

030 Протяжная хвостовика (станок 7Б57) 060 Токарная технологической бобышки (станок 16К20 )

065 Фрезерная с ЧПУ верха бандажной полки (станок Cincinnati Arrow 750) 110 Шлифовальная профиля от хвостовика к бандажной полки (санок ЛШ)

070 Фрезерная с ЧПУ низа бандажной полки (станок Cincinnati Arrow 750) 115 Шлифование приполочного участка в сечении А2-А2 со спинки (станок ЗЛШ)

075 Фрезерная контактной поверхности с корыта (станок 6Р12) 120 Шлифование приполочного участка в сечении А2-А2 с корыта (станок ЗЛШ)

080 Фрезерная контактной поверхности со спинки (станок 6Р12) 125 Шлифование приполочного участка в сечении A3-A3 со спинки (станок ЗЛШ)

085 Контроль бандажной полки (контрольный стол) 130 Шлифование приполочного участка в сечении A3-A3 с корыта (станок ЗЛШ)

090 Напайка релита (высокочастотный генератор RS-64) 135 Шлифовальная корневой части пера (станок ЗЛШ)

095 Шлифовальная контактной поверхности со спинки (станок FNK-25A) 140 Промывка (моечная машина)

100 Шлифовальная контактной поверхности с корыта (станок FNK-25A) 145 Полировальная пера и полки (ленточная полировальная установка Space Saver)

105 Шлифовальная профиля от полки к технологической бобышке (станок ЛШ) 150 Контроль параметров профиля пера (прибор «ОПТЭЛ»)

155 Промывка (моечная машина) 175 Отрезка технологической прибыли (станок абразивно-отрезной)

160 Отжиг (печь СЭВ-5,5) 180 Виброабразивная обработка профиля пера (установка R620 Rosier)

165 Контроль ЛЮМ1-ОВ 185 Контроль внешним осмотром (контрольный стол)

170 Травление (ванны для травления) 190 Упаковка (контрольный стол)

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Система быстрой переналадки станочного оборудования, входящего в производственную ячейку замкнутого цикла

В разработанном устройстве быстрой переналадки станочного оборудования (рис. П 3.1) решение проблем точности и надежности достигается за счет того, что зажимное устройство, содержащее зажимной патрон и держатель для обрабатываемых деталей, приспособленный для присоединения к зажимному патрону с возможностью отсоединения, имеющий плоскую нижнюю поверхность и содержащий зажимной штифт, выступающий от плоской нижней поверхности, причем зажимной патрон имеет центральное отверстие с конической входной частью, предназначенное для приема зажимного штифта держателя для обрабатываемых деталей, а зажимной штифт имеет один участок поверхности, соответствующий по форме конической входной части центрального отверстия для выставления положения зажимного штифта в направлении оси X и/или У; зажимной патрон выполнен с зажимным механизмом, предназначенным для фиксации зажимного штифта держателя для обрабатываемых деталей в центральном отверстии с зажимом, отличающимся тем, что зажимной механизм выполнен в виде втулки с коническим или закругленным концом, которая выполнена с возможностью сдвижения в горизонтальном направлении, основание втулки подпружинено к боковой стенке зажимного патрона и закреплено с поршневой камерой, выполненной с возможностью функционирования посредством пневматической среды через внутренний трубопровод и через штуцер с внешней поверхности зажимного механизма; центральное отверстие зажимного патрона в основании содержит стержень с коническим концом, а конец зажимного штифта на держателе содержит внутреннее отверстие, которое по диаметру больше диаметра стержня с коническим концом, причем в основании отверстия зажимного штифта на держателе участок поверхности также выполнен коническим с

возможностью входить в контакт с конической входной частью стержня.

140

13

Рис. П 3.1. Продольное сечение зажимного патрона и держателя для обрабатываемых деталей

Кроме того, на конце или вблизи конца штифта выполнены диаметральные углубления под форму концов втулок, и функцией которых является прижим втулок в данной зоне при зажиме держателя в патроне.

Рассмотрим более подробно конструкцию и принцип функционирования разработанного устройства. Зажимное устройство содержит зажимной патрон, обозначенный в целом ссылочным номером 4, и держатель для обра-

батываемых деталей, обозначенный в целом ссылочным номером 1. Держатель 1 для обрабатываемых деталей предусмотрен с зажимным штифтом 2, с помощью которого держатель 1 для обрабатываемых деталей может быть зафиксирован относительно зажимного патрона 4. Такое зажимное устройство предпочтительно и особенно целесообразно используется при фиксации обрабатываемой детали в рабочей зоне металлорежущего станка (непоказанно-го) в точно определенном положении. Тем самым, как это имеет место в данном примере, держатель 1 для обрабатываемых деталей может одновременно представлять собой саму обрабатываемую деталь.

Зажимной патрон 4, подлежащий креплению к металлорежущему станку с помощью средств, которые сами по себе известны и не показаны на чертежах, имеет центральное отверстие 5, приспособленное для приема и фиксации зажимного штифта 2 держателя 1 для обрабатываемых деталей. Верхняя зона этого отверстия выполнена в виде конической входной части. За-жимнои патрон 4 прост конструктивно и состоит из одной крупной детали, внутри которой выполнены вспомогательные узлы 24, 25, содержащие все основные механизмы крепления.

Зажимной патрон 4 выполнен с соединительным штуцером 20, внутренним трубопроводом 18, предназначенным для подачи гидравлической или пневматической среды во внутреннее пространство зажимного патрона 4 в каналы 17 для соответственно фиксации и расфиксации зажимного штифта 2 держателя 1 для обрабатываемых деталей, как будет разъяснено ниже более подробно.

Зажимной патрон 4 может содержать фиксирующие шарики 8, которые выполняют подпружиненными и назначение которых предварительное сто-порение держателя 1 в центральном отверстии 5 зажимного патрона. Стопо-рение становится возможным при выполнении зажимного штифта 2 с углублениями, где и выталкиваются шарики 8 под действием пружин. Стопорение

позволяет более надежно предварительно зафиксировать держатель 1 в за-

142

жимном патроне 4 перед их фиксацией, но никак не препятствует их свободному отсоединению, поскольку шарики 8 также легко вдавливаются внутрь и не препятствуют вертикальному сдвижению штифта 2.

Верхний конец зажимного штифта 2, прикрепленного к держателю 1 для обрабатываемых деталей, выполнен с кольцевым базовым участком 21 поверхности. Кольцевой базовый участок поверхности зажимного штифта 2 опирается на плоскую нижнюю поверхность держателя для обрабатываемых деталей; таким образом, нижняя поверхность держателя для обрабатываемых деталей, служащая в качестве базы по оси Ъ, занимает четко определенное положение относительно зажимного штифта 2.

Зажимной механизм, предназначенный для зажима зажимного штифта 2, выполнен в виде втулки 9 с коническим или закругленным концом, которая выполнена с возможностью сдвижения в горизонтальном направлении. Основание втулки 10 посредством пружины 11 подпружинено к боковой стенке 12 зажимного патрона 4 и закреплено с поршневой камерой 13, выполненной с возможностью функционирования посредством гидравлического давления или пневматической среды. Среда подается через наружный штуцер 20, далее через внутренний трубопровод 18 и затем через каналы 17 в поршневую камеру 13. Под действием давления среды (рис. П 3.2, рис. П 3.3) во внутренней полости 15 камеры 13 возникает давление.

Поршень 14, одновременно закрепленный внутри патрона 4 неподвижен. Поэтому сама камера 13 совершает сдвижение в горизонтальном направлении от центра вместе с основанием 10 и втулкой 9. Тем самым, втулка отходит от центра и позволяет вставлять штифт 2 беспрепятственно.

Рис. П 3.2. Продольное сечение зажимного патрона с держателем для обрабатываемых деталей, свободно установленным на зажимном патроне

При снятии давления среды давление в камере 13 не возникает и под действием пружин 11, толкающих основание 10с втулкой 9, последняя напирает к центру. Поэтому давление среды снимают когда держатель 1 уже вставлен в патрон 4. Тогда втулки 9 своими концами прижимаются в диаметральные углубления 22, которые содержатся на конце или вблизи конца штифта 2 и специально выполнены под форму концов втулок.

ж

Рис. П 3.3. Продольное сечение зажимного патрона с держателем для обрабатываемых деталей, зафиксированным относительно зажимного патрона

Другой особенностью заявленного устройства является то, что центральное отверстие 5 зажимного патрона 4 в основании дополнительно содержит стержень 6 с коническим концом 7, а конец зажимного штифта 2 на держателе 1 содержит внутреннее отверстие 3, которое по диаметру больше, чем диаметр стержня 6 с коническим концом 7, причем в основании 23 отверстия 3 зажимного штифта 2 на держателе 1 участок поверхности также выполнен коническим и с возможностью входить в контакт с конической входной частью 7 стержня 6.

Стержень позволяет осуществлять зажим в центральной части патрона 4 и держателя 1 уже в зоне держателя 1. Тем самым, кроме зажима втулками 9 в углублениях 22 происходит зажим в зоне 23 конического конца 7 стержня

6. Возникает зажим в двух точках, что повышает точность позиционирования и снижает вероятность возникновения люфтов при центрировке.

Таким образом, реализуются задачи упрощения конструкции и повышения точности позиционирования. Сохранение высокой скорости переналадки станочного оборудования достигается за счет применения быстрого механизма фиксации держателя в патроне давлением среды.

Разработанное устройство было изготовлено и опробовано на станке МН7008 при операции черновой фрезерной обработки экспериментальных лопаток (рис. ГГ 3.4) и на станке РгоГтШ МС при операции шлифовки корпусных деталей (рис. Г1 3.5) в цехе № 23 и цехе № 20 ФГУП «НПЦ газотурбостроения «Салют» соответственно.

Снижение времени переналадки вышеуказанного оборудования за счет применения разработанного устройства оценивается от 45% до 60%. Данный эффект достигается за счет того, что стало возможным настраивать приспособления вне станка во время его работы.

Рис. II 3.4. Устройство быстрой переналадки на операции черновой обработки

ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Принципиальная схема модернизированного шлифовального станка ЛШ-1А

Модернизация станка типа ЛШ заключается в замене контактного ролика который огибает абразивная лента на алмазный круг, изменение конструкции механизма строчечной подачи, введении механизма качения оси алмазного круга в вертикальной и горизонтальной плоскости, и улучшении системы подвода СОЖ в зону шлифования.

Принцип действия модернизированного станка ЛШ-1А гидрокинематическая схема которого приведена на рис. П 4.1 заключается в следующем:

Обрабатываемою деталь 1 устанавливают в приспособление и поджимают вращающимся центром. Алмазный круг 24 на шпинделе фортуны 23, вращение которой сообщается гидромотором 22 от насоса 21 через дроссель 18 с регулятором и предохранительным клапаном. Деталь и, находящийся с ней на одной оси, объемный копир 4 совершают возвратно-поступательное движение вдоль этой оси под действием нагрузки, создаваемой током гидроцилиндра 13. Движение штока относительно неподвижного корпуса гидроцилиндра происходит под действием давления масла, поступающего в гидроцилиндр от насоса 20 через дроссель с регулятором 19 и гидрораспределитель реверса 17. Движение копира и обрабатываемой детали влево или вправо происходит до тех пор, пока перемещающиеся вместе с ними кулачки 5 через подпружиненные диски 16 и рычаг 75 не переключат гидрораспределитель реверса 17. После этого происходит смена направления продольного движения обрабатываемой детали и копира. В момент переключения продольного движения рычаг 15 толкает плунжер распределителя 14, который приводит в действие гидроцилиндр 11 угловой подачи, обеспечивающий с помощью реечной передачи 10, храповика 9, цилиндрической и червячных передач 6 поворота копира и заготовки на строку. Совершая возвратно-

поступательное движение, копир и деталь одновременно покачиваются во-

148

круг оси 25 при взаимодействии копира с копирующим роликом 3. При опускании копирующего ролика с помощью механизма подачи 2 устанавливается заданная глубина шлифования.

Рис. П 4.1. Гидрокинематическая схема модернизированного шлифовального станка ЛШ-1А для алмазного шлифования