Разработка технологии цифровой сборки сопловых аппаратов турбины ГТД на основе измерений лопаток фотограмметрическим методом тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.08, кандидат наук Осипович Дарья Андреевна

• Осипович Дарья Андреевна
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Осипович Дарья Андреевна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТОЧНОСТИ ПРИ СБОРКЕ СОПЛОВЫХ АППАРАТОВ ГТД

1.1 Анализ конструкции соплового аппарата турбины ГТД

1.2 Анализ существующей технологии изготовления сопловых аппаратов

1.3 Анализ существующей технологии контроля площади проходного сечения

1.4 Анализ современных методов обеспечения точности сборки

1.5 Выбор технологии измерения параметров лопаток для подбора

1.6 Выводы по главе

ГЛАВА 2 ВИРТУАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА ФОТОГРАММЕТРИЧЕСКОЙ ОЦИФРОВКИ

2.1 Исходные данные для моделирования

2.2 CAD Модель

2.3 2D Модель

2.4 3D Модель

2.5 Проверка разработанной модели на тестовых образцах

2.6. Дополнительное условие распознавания для исключения бликов

2.7. Граничные условия для переменных положения при оптимизации стратегий фотограмметрической оцифровки

2.8 Выводы по главе

ГЛАВА 3. ОПТИМИЗАЦИЯ СТРАТЕГИЙ ФОТОГРАММЕТРИЧЕСКОЙ ОЦИФРОВКИ СЛОЖНОПРОФИЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ

3.1 Постановка задачи оптимизации

3.2 Алгоритм выбора оптимального положений камер для оцифровки целевого

участка поверхности

3.3 Проверка алгоритма выбора оптимальных положений камер

3.4 Алгоритм оптимизации стратегии фотограмметрической оцифровки

3.5. Проверка алгоритма оптимизации стратегии фотограмметрической оцифровки

3.6 Рекомендации по использованию

3.7 Выводы по главе 3:

ГЛАВА 4 РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ПРЯМОГО ПОДБОРА ЛОПАТОК

4.1 Параметры лопаток для подбора и способы их измерения

4.2 Схема расчета площади проходного сечения межлопаточных каналов

4.3 Анализ существующих алгоритмов расстановки

4.4 Разработка и проверка алгоритма прямого подбора

4.5 Дополнительное условие для сопловых аппаратов первой ступени

4.6 Дополнительные условия для ТНД

4.7 Программная реализация алгоритма прямого подбора лопаток

4.8 Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А. (ОБЯЗАТЕЛЬНОЕ)

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. (СПРАВОЧНОЕ)

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка технологии цифровой сборки сопловых аппаратов турбины ГТД на основе измерений лопаток фотограмметрическим методом»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Развитие авиационной промышленности направлено не только на разработку и внедрение принципиально новых конструкторских решений, но и имеет тенденцию к росту объемов производства двигателей и техники в целом, определяемую потребностями растущих пассажиро- и грузо- потоков. Требуется координация между наукой и промышленностью с заменой устаревшей производственно-технологической базы. Планируемый рост объема и номенклатуры изготавливаемых двигателей на базе ПС-90А и ПД-14 невозможно выполнить без введения комплексной автоматизации технологических процессов.

При этом окончательная сборка газотурбинных двигателей (ГТД) и их отдельные узлов занимает до 40-50 % общей трудоемкости изготовления изделия и характеризуется рядом проблем, таких как плохая повторяемость результатов сборки, сложность обеспечения требований к качеству и необъективность оценки его достижения, что в совокупности определяет значительную актуальность автоматизации этой стадии

Существующий уровень производственно-технологических возможностей позволяет обеспечивать достижение требуемой точности одного из ключевых параметров ступени турбины ГТД - площади проходного (минимального) сечения соплового аппарата методом полной взаимозаменяемости не более чем в 30% случаев, в связи с чем возникает необходимость принятия решений о корректировках и доработках комплекта лопаток, используемых при сборке, на основании данных об их фактической геометрии. Но для проведения и обработки результатов контроля лопаток и сопловых аппаратов в сборе используются трудоемкие устаревшие методики, в значительной степени зависящие от опыта и квалификации контролеров и сборщиков.

Степень разработанности темы исследования

Исследования по различным методам обеспечения требуемой точности сборочных параметров в многозвенных пространственных размерных цепях

освещены в трудах многих ученых: В.Ф. Безъязычного, Е.А. Майоровой, В.В.Непомилуева, А.Н. Семенова, Е.В.Тимофеевой, В.Н. Шишкина, М.Г. Кристаль, И.А. Коганова, В. Г. Осетрова, Е.С. Слащева, В.В. Сибирского, С.К. Чотчаевой, П.Ю. Бочкарева, И.К. Рыльцева, Д. А. Журавлева, М.А. Гаера, Б.М. Базрова, В.Ф. Макарова, С.М. Белобородова и др.

В их работах наиболее перспективными методами обозначены вероятностно-статистическая селекция и виртуальная сборка на основе фактических размеров входящих деталей. Однако ранее не проводилось комплексного исследования процессов многокритериального подбора сложнопрофильных деталей, таких как сопловые лопатки турбины ГТД, не сформулированы параметры, позволяющие выполнять их виртуальную сборку для прогнозирования и оптимизации расстановки, и не были разработаны эффективные процессы использования современных цифровых методов измерения для установления фактических значений таких параметров.

Целью диссертационной работы является повышение качества сборки сопловых аппаратов турбин ГТД путем внедрения оцифровки и автоматизированного комплектования лопаток для обеспечения требуемых показателей величины и равномерности распределения площади проходного сечения межлопаточных каналов.

Задачи диссертационной работы:

1. Создать виртуальную модель технологического процесса фотограмметрической оцифровки для установки оптимальных параметров получения данных о геометрии лопаток, необходимых для подбора;

2. Разработать теоретические положения оптимизации параметров процесса оцифровки сложнопрофильных деталей с использованием созданной модели.

3. Сформулировать параметры отклонений контуров проходного сечения проточного канала соплового аппарата турбины ГТД для подбора лопаток и способ их определения с использованием оцифрованной модели фактической геометрии объекта.

4. Выполнить экспериментальную проверку разработанных моделей и теоретических положений.

5. Разработать алгоритм определения оптимальной последовательности установки лопаток сопловых аппаратов при сборке с учетом их фактической геометрии с целью обеспечения требуемой величины и распределения площади проходного сечения межлопаточных каналов методом подбора.

Научная новизна работы состоит в разработке комплекса математических моделей и алгоритмов для создания новой цифровой технологии сборки сопловых аппаратов, призванной обеспечить требуемое качество с минимальными затратами труда, который включает:

1. математическую модель процесса фотограмметрической оцифровки, позволяющую прогнозировать состояние распознавания точки на поверхности измеряемого объекта (п. 3 паспорта специальности 05.02.08);

2. теоретические положения и алгоритмы оптимизации стратегий фотограмметрической оцифровки сопловых лопаток и их блоков, позволяющие повысить его производительность и управляемость (п.5 паспорта специальности 05.02.08);

3. алгоритм комплектования лопаток при сборке соплового аппарата с учетом их фактической сложнопрофильной геометрии, позволяющий обеспечить площадь проходного сечения межлопаточных каналов с требуемой точностью (п.4 паспорта специальности 05.02.08).

Теоретическая и практическая значимость работы заключается в:

1. повышении точности, стабильности и прогнозируемости параметров качества сопловых аппаратов турбины ГТД при сборке;

2. сокращении трудоемкости изготовления сопловых аппаратов турбины ГТД за счет введения предварительного комплектования лопаток для обеспечения требуемых величин и распределений площади проходного сечения;

3. сокращении трудоемкости операции измерения и контроля геометрии лопаток за счет использования разработанной методики расчета оптимальных стратегий фотограмметрической оцифровки;

4. создании компьютерных программ для определения оптимальных параметров процесса фотограмметрической оцифровки сложнопрофильных деталей и для определения последовательности расстановки лопаток в сопловом аппарате при сборке.

Методология и методы исследования

В работе приведены теоретические и экспериментальные исследования. Теоретические исследования проводились на основе научных положений технологии машиностроения, теории размерных цепей, теории планирования эксперимента. Использовалось трехмерное CAD моделирование в программном комплексе NX и математическое моделирование на основе интерполирования кривых и поверхностей в приложении MathCAD, а также среде программной разработки Delphi. Экспериментальная часть работы выполнена с использованием установки оптической координатно-измерительной фотограмметрической ATOS и программного обеспечения для анализа облаков точек фактической геометрии GOM Inspect. Обработка результатов теоретических и экспериментальных исследований выполнена с использованием пакетов программных приложений MathCAD, Microsoft Excel.

Положения, выносимые на защиту:

1. Математическая модель процесса фотограмметрической оцифровки, определяющие возможность распознавания точки на снимке.

2. Математический аппарат расчета величины площади проходного сечения межлопаточных каналов по результатам измерений отдельных лопаток на основе виртуальной сборки.

3. Методика расчета оптимальной стратегии фотограмметрической оцифровки полной поверхности сложнопрофильной детали (лопатки), включающая алгоритмы расчета оптимального положения камер для получения изображения наибольшего количества точек с минимальным количеством положений камер и перемещений между ними.

Достоверность результатов обусловлена согласованностью результатов, полученных с использованием разработанной математической модели, с

экспериментальными данными, а также верификацией алгоритмов на модельных задачах.

Апробация работы:

Материалы диссертации были представлены на 18-й Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Современные техника и технологии» СТТ-2012 (Томск, 2012г); 13-й, 14-й Международной научно-технической конференции «Измерение, контроль, информатизация» (Барнаул, 2012 г, 2013 г.); 7-й Международной научно-практической конференции «Технологическое обеспечение качества машин и приборов» (Пенза, 2012 г.); 11-й Международной научной конференции «Актуальные вопросы современной техники и технологии» (Липецк, 2012 г.); 7-й Международной научно-практической конференции «Техника и технология: новые перспективы развития» (Москва, 2012 г.); Международной молодежной научной конференции по естественнонаучным и техническим дисциплинам «Научному прогрессу -творчество молодых» (Йошкар-Ола, 2012 г., 2013 г.); 13-й Международной молодежной научно-технической конференции "Будущее технической науки" (Нижний Новгород, 2014 г.), XVI Всероссийской научно-технической конференции «Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации» (г. Пермь, 17-18 ноября 2015 г.), 5-й Международной научно-практической конференции «Современное машиностроение: Наука и образование» (Санкт-Петербург, 2016 г.) В целом диссертационная работа докладывалась и обсуждалась на семинарах кафедры «Инновационные технологии машиностроения» (ПНИПУ, Пермь) в период с 2012 по 2019 г. Результаты диссертационной работы переданы для использования на АО «ОДК-Пермские моторы» (г. Пермь).

Публикации. Основные результаты работы представлены в 19 публикациях, из них 1 - в журнале Scopus, 6 - в ведущих научных журналах, входящих в перечень рецензируемых изданий, рекомендованных ВАК;

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, выводов по работе и списка использованной литературы. Общий объём диссертации составляет 178 страниц, 83 рисунка, 14 таблиц и 2 приложения. Библиографический список включает 149 наименований.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТОЧНОСТИ ПРИ СБОРКЕ СОПЛОВЫХ АППАРАТОВ ГТД

1.1 Анализ конструкции соплового аппарата турбины ГТД

Современный газотурбинный авиационный двигатель представляет собой одно из сложнейших машиностроительных изделий. История изготовления двигателей на основе газовых турбин, насчитывает более сотни лет с первой центробежной лопаточной турбины, предложеной П.Д. Кузьминским в 1897 году [1] до современного отечественного турбореактивного двухконтурного двухвального двигателя (ТРДД) 5-го поколения ПД-14 [2-4].

Одними из основных рабочих модулей в конструкции ТРДД являются турбины высокого и низкого давления. В турбине потенциальная энергия газа, сжатого в компрессоре и нагретого в камере сгорания, преобразуются в механическую работу на валу. Лопатки рабочего колеса вращаются за счет разницы давлений на вогнутой и выпуклой поверхностях, а неподвижные лопатки сопловых аппаратов предназначены для частичного преобразования потенциальной энергии потока сжатого газа в кинетическую, организации протекания газа по лопаточной машине под определенным углом и согласования параметров отдельных рабочих колес в многоступенчатых агрегатах [5-7]. В себестоимости двигателя доля турбины, работающей в условиях экстремальных нагрузок и температур, может достигать 40% [8].

Проточная часть турбины (рисунок 1.1), спрофилированная по определенному закону [9,10], образуется венцами неподвижных сопловых и подвижных рабочих лопаток. Сопловые аппараты и рабочие колеса турбин современных двигателей, как правило, имеют разъемную конструкцию (рисунок 1.2) [11]. При этом для различных ступеней турбины используются лопатки различных размеров и профилей, а их количество в одном венце изменяется в зависимости от номера ступени и может составлять до 79 шт. [12].

Рисунок 1.1 - Схема проточной части турбины двигателя ПС-90А2 [8]: СА1-6 - неподвижные сопловые лопатки, РК1-6 - вращающиеся рабочие лопатки

а б

Рисунок 1.2 - Схема (а) и 3D модель (б) разборного соплового аппарата газовой турбины [8,13]. 1 - наружное кольцо, 2 - сопловые лопатки, 3 - корпус газосборника, 4 - полость барабана, 5 - барабан, 6 - внутреннее кольцо, 7 - лабиринтное кольцо, 8 и 9 - полки на концах

лопаток, 10 - зуб для фиксирования

Лопатки сопловых аппаратов турбины высокого давления, работающие в наиболее тяжелых условиях и при высоких температурах (до 2000К [8] на выходе их камеры сгорания), изготавливаются одиночными, а для турбины низкого давления могут быть использованы блоки их нескольких лопаток, заготовки которых отливаются как единое целое (рисунок 1.3).

а б в г

Рисунок 1.3 - Примеры конструкции сопловых лопаток [8]: а, б - одиночная, в, г - блок лопаток

Проточная часть лопаток турбины после литья не обрабатывается механически и подвергается нанесению покрытия толщиной 0,02-0,06 мм. Допустимые отклонения формы и расположения пера сопловых лопаток составляют от ±0,25 мм и нормируются как отклонения от конструкторской трехмерной модели. При суммировании возможных отклонений большого количества лопаток (37 - 79 шт), устанавливаемых в одном сопловом аппарате, формируется значительный разброс значений его выходных параметров.

Поэтому для обеспечения необходимых величин показателей качества соплового аппарата при его сборке высокие требования предъявляются к точности исполнения базовых (замковых) поверхностей лопаток. Для сопловых лопаток в аппарате характерно двухопорное крепление - в наружном корпусе и на внутреннем диаметре проточной части, необходимое для обеспечения жесткости и прочности конструкции. Так как детали проточной части соплового аппарата подвержены воздействию газов при высоких температурах, то при любой конструкции предусматриваются осевые и радиальные зазоры для возможности свободного расширения лопаток. В разъемных сопловых аппаратах предусматривается качка лопаток в трех взаимно перпендикулярных направлениях. Установка лопаток в таком случае может осуществляться с помощью башмаков, скрепляемых с корпусом винтами. Между соседними башмаками образуются профильные пазы, которые ограничивают свободу перемещения лопаток. Для того чтобы после сборки соплового аппарата в нем не

возникало добавочных напряжений, относительно длинные лопатки обычно крепятся жестко только в наружном корпусе [8]. Конструкторскими базами лопатки (рисунок 1.4) в сопловом аппарате являются:

1) совокупность двух внешних дуг внутри двух кольцевых канавок по краям верхней полки, вместе задающих три базовые точки из шести;

2) узкий входной торец на уступе верхней полки, определяющий две базовые точки из шести;

3) паз в уступе верхней полки (одна из точек на его боковой стенке), что ограничивает перемещение по дуге вдоль вторичной плоскости.

Рисунок 1.4 - Базовые поверхности лопатки в сопловом аппарате (а) и требования к точности

их изготовления (б)

Одним из ключевых показателей эффективности и качества изготовления ступеней турбины является площадь проходного (минимального) сечения, рассчитываемая на этапе проектирования для обеспечения заданных режимов газодинамических процессов и фиксируемая для каждого отдельного фактически изготовленного аппарата в паспорте изделия. Она связана со скоростью, плотностью и расходом газа уравнением неразрывности (1.1) [3] и оказывает влияние на к.п.д. ступени (1.2) [8, 14].

Точка

на боковой

поверхности

паза

а

Нар

Диг каь

G= p*F*c= сот(,

(1.1)

где О - расход, р - плотность газа, с - скорость газового потока, F - площадь проходного сечения.

Лп

* _

0 •с -и +о •с •и

01 С1и и 1 ~ 02 с2и и 2

г

о

41

сР-К

1 -

К-1\\

^ р *Л К 1 45

V

V

, р

V 1 41 У

(1.2)

УУ

где л„ * - первичный к.п.д. турбины (без утечек), О, О - расход рабочего тела на входе и выходе из рабочего колеса, определяемый по формуле (1.3) [15], Си, Си - проекции основных скоростей газового потока на выходе из соплового аппарата (1) и рабочего колеса (2), их, и2 - окружные скорости газового потока на выходе из соплового аппарата (1) и рабочего колеса (2), в41 - расход рабочего тела на выходе из соплового аппарата, Ср - удельная теплоемкость рабочего тела, Т* - температура торможения рабочего тела за сопловым аппаратом, Р*, Р* -полные давления за и перед турбиной, К - средний показатель адиабаты;

в = т -Г

лТ

(1.3)

где Оса - расход газа через сопловую решетку, тг - масса газа, р*са - полное давление газа в горловине (минимальном проходном сечении), Т * - температура газа в горловине, Г - суммарная площадь горловин всех межлопаточных каналов.

Площадь проходного сечения (1111С) одного межлопаточного канала при этом определяется как площадь участка поверхности, ограниченной контуром, который состоит кривых рассечения граней пера лопаток, образующих канал, и переходных радиусов от пера к полкам, обеспечивающих в развертке сечение наименьшей ширины ётщ (рисунок 1.5) [16].

Рисунок 1.5 - Определение проходного (минимального) сечения: а - по ОСТ 1 02571-86 [16], б - 3Б построение поверхности

а

К ответственному параметру площади проходного сечения, как отдельных межлопаточных каналов, так и соплового аппарата в целом предъявляются высокие требования точности. Пример допустимых значений суммарной площади проходного сечения для сопловых аппаратов турбины двигателя ПС-90А приведен в таблице 1.1. Также вводится дополнительное ограничение на разницу между наибольшей и наименьшей площадями проходных сечений отдельных межлопаточных каналов в аппарате (разноплощадность, А).

Таблица 1.1 - Допустимые значения площади проходного сечения и разноплощадности сопловых аппаратов турбины двигателя ПС-90А2

Контролируемый параметр № ступени турбины

1 2 3 4 5 6

Площадь проходного сечения, см2 275 -277 554,5 -561,5 13401350 17141734 22702305 33673400

Разноплощадность (А), см2 0,5 1 2,5 3 4 6

Таким образом, поскольку на величину фактической площади проходного сечения межлопаточного канала оказывают влияние погрешности изготовления профиля рабочих частей образующих его лопаток и погрешности их установки с учетом всех предусмотренных конструкцией зазоров, велик разброс значений, которые могут быть получены при использовании метода полной

взаимозаменяемости при сборке. Поэтому для обеспечения требуемой точности величины и распределения площади проходного сечения межлопаточных каналов соплового аппарата в технологии его изготовления должны быть предусмотрены дополнительные операции промежуточного контроля выходных параметров и комплектования деталей, как при сборке, так и на более ранних стадиях производства.

1.2 Анализ существующей технологии изготовления сопловых аппаратов

Последовательность действий при изготовлении сопловых аппаратов по существующей серийной технологии включает следующие операции, связанные с формированием точности величины и распределения площади проходного сечения межлопаточных каналов:

- Литье заготовок лопаток;

- Входной контроль заготовок, включающий визуальный осмотр и контроль профиля пера шаблонами;

- Зачистка и полирование следов разъема на проточной части;

- Шлифование базовых поверхностей для обеспечения угла а относительно оси двигателя;

- Механическая обработка и прожиг отверстий охлаждения;

- Комплектование (1) и промежуточная расстановка лопаток в стапеле, измерение ППС до покрытия;

- Механическая обработка базовых поверхностей в случае необходимости увеличения ППС;

- Нанесение теплозащитного покрытия на поверхности проточной части лопаток, связанное с уменьшением ППС;

- Комплектование (2) и промежуточная расстановка лопаток в стапеле, измерение ППС при контроле покрытия;

- Сборка с дефлектором и измерение величины расхода охладителя;

- Распределение лопаток на горячие и холодные зоны относительно камеры сгорания по результатам измерения расхода охладителя;

- Окончательное комплектование (3), расстановка лопаток в стапеле, определение ППС и разноплощадности;

- Сборка соплового аппарата, расстановка лопаток в базовой детали в узле;

- Окончательный контроль ППС и разноплощадности собранного соплового аппарата;

- В случае необеспечения требуемой точности ППС и разноплощадности может быть выполнена дополнительная механическая обработка базовых поверхностей лопаток, или нанесение дополнительного покрытия или изменение состава комплекта (4).

Базирование лопаток в стапеле (рисунок 1.6) выполняется только по поверхностям кольцевых канавок на нижней и верхней полках, а также входному торцу, без фиксации перемещения в окружном направлении, что приводит к неоднозначности взаимного расположения лопаток в пределах допустимых зазоров, и, соответственно, искажениям схемы измерения ППС межлопаточных каналов.

Рисунок 1.6 - Стапель для предварительной расстановки сопловых лопаток при изготовлении

Таким образом, обеспечение точности и равномерности распределения площади проходного сечения по существующей серийной технологии изготовления сопловых аппаратов основывается на многократных переборках в

стапеле с измерением требуемых параметров, а также механической обработке базовых поверхностей лопаток с неизменными параметрами в пределах партии. При этом результаты измерения ППС в стапеле и собранном узле могут значительно различаться, что приводит к необходимости дополнительных переборок и увеличению временных затрат (до двух месяцев на изготовление одного соплового аппарата).

Можно выделить ряд проблем существующей серийной технологии изготовления сопловых аппаратов турбины ГТД, не позволяющих реализовать стабильное и высокопроизводительное обеспечение требуемой точности ППС:

• Нестабильное качество литья приводит к значительным случайным отклонениям профиля пера лопатки, как между партиями, так и в пределах одной партии;

• Выполнение контроля проточной части лопаток с использованием экономически обоснованного метода, предусматривающего сравнение с шаблоном (на просвет или щупом) не позволяет выявить и оценить эти отклонения;

• Выбор величины угла а при шлифовании базовых поверхностей клина осуществляется на основе использования данных предыдущей партии без анализа заготовок фактически обрабатываемой партии;

• При установке лопаток в стапеле для предварительного измерения ППС и комплектования реализуется избыточное базирование и несоответствие измерительных баз конструкторским, что приводит к несоответствию полученных значений окончательным значениям после сборки в узле, вызывая необходимость выполнения дополнительных переборок и возврата лопаток на механическую обработку;

• После нанесения покрытия не выполняется размерный контроль пера (контролируется только по весу лопатки), причем для СА первой ступени суммарный допуск на толщину покрытия всех лопаток превышает допуск на ППС;

• В результате анализа статистики изготовления блоков лопаток установлено, что ППС внутренних каналов обычно имеют отрицательные отклонения, а ППС между блоками - положительны, причем для них не проводится регулирование угла а при механической обработки и подбор лопаток в комплекты по ППС, несоответствие может быть выявлено только на окончательной сборке узла;

• высокая трудоемкость и низкая автоматизация сборки, а также большое количество пригоночных операций, выполняемых вручную, их трудоемкость может достигать 40-50% от общей трудоемкости изготовления узла [17];

• отсутствие формализованных методик учета и оценки взаимного влияния погрешностей составляющих звеньев, смещения детали в пространстве от усилий избыточного базирования и усилий, прикладываемых в процессе сборки, влияния компонентов, не входящих в размерную цепь, а также топографии сопрягаемых поверхностей;

• плохая повторяемость результатов сборки, обусловленная отсутствием контроля точности взаимного положения поверхностей сопрягаемых деталей [17].

На основании анализа совокупности выявленных недостатков существующей технологии изготовления можно сделать заключение о том, что для обеспечения требуемой точности выходных параметров в условиях возрастающих объемов и номенклатуры производимых сопловых аппаратов турбины ГТД и повышения производительности и стабильности выполняемых операций необходимо разработать комплекс мероприятий по реализации сквозной информационной поддержки процесса для раннего выявления возникающих на разных стадиях производства случайных отклонений и управления ими в автоматизированном режиме. При этом в основу прогностических расчетов достигаемых значений ППС должны быть положены современные подходы, выходящие за рамки традиционной теории размерных цепей, для корректного описания сложнопрофильных криволинейных ограничивающих поверхностей межлопаточного канала.

1.3 Анализ существующей технологии контроля площади проходного

сечения

Измерение площади проходного сечения в серийном производстве на всех этапах комплектования и после окончательной сборки осуществляется ручными индикаторными приборами (рисунок 1.7). Можно выделить два основных используемых при этом метода:

- измерение специальным суммирующим прибором;

- измерение с использованием индивидуальных контрольных приспособлений (колодок).

Рисунок 1.7 - Приборы для контроля ППС в серийном производстве: а - суммирующий прибор, б - колодки для измерения индикаторными головками

При использовании специального суммирующего прибора измеряется не абсолютная величина площади проходного сечения межлопаточного канала, а ее отклонение от эталонного окна, размеры которого устанавливаются конструктором и реализуются в виде физического носителя. Суммирующий прибор настраивается на ноль с использованием эталонного окна перед каждым измерением, а при установке в измеряемый канал между лопатками отображает на индикаторной шкале отклонение действительной площади от эталонной, полученное с помощью сложной системы рычагов и пружин. При этом контролер должен отслеживать, чтобы все шесть неподвижных упоров прибора одновременно контактировали с поверхностью лопаток, поскольку, только таким образом обеспечивается единственно правильное положение прибора.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Осипович Дарья Андреевна, 2019 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Берне, Л.П. Первый советский авиационный ГТД // Двигатель. - 2009г. №6 (66). - с.2-6. [электронный ресурс] - Режим доступа http://engine.aviaport.ru/ issues/66/index.html (дата обращения 21.01.2015).

2. Козлов, Д.А. ПД-14 создается практически всеми авиадвигателестроителями России [электронный ресурс]/Д.А. Козлов. - Режим доступа: http://www.aviaport.ru/news/2012/04/16/233024.html. (дата обращения: 25.03.2016).

3. Бабкин, В.И., Развитие авиационных ГТД и создание уникальных технологий / В.И. Бабкин, М.М. Цховребов, В.И. Солонин, А.И. Ланшин // Двигатель. - 2013г. №2(86). - с. 2-7.

4. Ситник, Л. ПД-14 - двигатель прогресса [электронный ресурс]. -Режим доступа: http://vtbrussia.ru/tech/pd-14-dvigatel-progressa/ (дата обращения: 17.01.2017).

5. Двигатели летательных аппаратов. Учебник для авиационных техникумов / Гарькавый А.А., Чайковский А.В., Ловинский С.И. - М.: Машиностроение, 1987. - 288с.

6. Лопаточные машины // Двигатель. - 2005г. №3(39). - с. 18-22. [электронный ресурс] Режим доступа: - http://engine.aviaport.ru/issues/39/ page18.html (дата обращения 21.01.2015)

7. ГОСТ 23851 -79. Двигатели газотурбинные авиационные. Термины и определения. М.: ИПК Издательство стандартов, 1980. 99с.

8. Иноземцев, А.А. Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок. Том 2. Компрессоры. Камеры сгорания. Форсажные камеры. Турбины. Выходные устройства/А.А.Иноземцев, М.А. Нихамкин, В.Л. Сандрацкий - М.: Машиностроение, 2008. - 365с.

9. Абианц, В.Х. Теория авиационных газовых турбин. - М.: Государственно издание оборонной промышленности, 1953. - 213с.

10. Холщевников, К.В. Теория и расчет авиационных лопаточных машин. - М.: Машиностроение, 1970. - 611с.

11. Газовые турбины двигателей летательных аппаратов: Теория, конструкция и расчет: Учебник для втузов. - 3-е изд., перераб. и доп./В.И. Локай, М.К. Максутова, В.А. Стрункин. - М.: Машиностроение, 1979. - 477с.

12. Конструкция основных узлов двигателя ПС-90А. Учеб. пособие - 2-е изд. испр. и доп. / М.А. Нихамкин, М.М. Зальцман. Перм. гос. техн. ун-т. Пермь 2002. - 108 с.

13. Фалалеев, С. В. Конструкция ТРДДФ АЛ-31Ф [Электронный ресурс] : электрон. учебное пособие/ С. В. Фалалеев; М-во образования и науки РФ, Самар. гос. аэрокосм. ун-т им. С.П. Королева (Нац. исслед. ун-т). -Электрон. текстовые и граф. дан. (22,59 Мбайт). Самара, 2013- 1 эл. опт. диск (CD-ROM).

14. Машиностроение. Энциклопедия / Ред. Совет: К. В. Фролов (пред.) и др. - М.: Машиностроение. Самолеты и вертолеты. Т. IV-21. Авиационные двигатели. Кн. 3 / В.А. Скибин, В.И. Солонин, Ю.М. Темис и др.; под ред. В.А. Скибина, Ю.М. Темиса и В.А. Сосунова. - 2010. - 720с.

15. Нечаев, Ю.Н. Теория авиационных газотурбинных двигателей. ч.1 /Ю.Н. Нечаев, Р.М. Федоров, М.:Машиностроение, 1977. - 312с.

16. ОСТ1 02571-86 Лопатки компрессоров и турбин. Предельные отклонения размеров, формы и расположения пера. 1986. - 36с.

17. Автоматизация технологии изготовления газотурбинных авиационных двигателей. Часть первая/ В.Ф. Безъязычный, В.Н. Крылов, В.А.Полетаев и др.; Под редакцией В.Ф. Безъязычного и В.Н. Крылова. - М.: Машиностроение,

2005. - 560 с.

18. Машиностроение. Энциклопедия / Ред. Совет: К.В. Фролов (пред.) и др. М.:Машиностроение. Технология сборки в машиностроении. Т. III-5 / А.А. Гусев, В.В. Павлов, А.Г. Андреев и др.; Под общ. ред. Ю.М. Соломенцева. -

2006. - 640с.

19. Лебедовский, М.С. Научные основы автоматической сборки/ Лебедовский М.С., Вейц В.Л., Федотов А.И. - Л.: Машиностроение, 1985. -316 с.

20. Сазанов, А.А. Повышение эффективности изготовления топливных форсунок ГТД путем функционально-ориентированной сборки: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. 05.02.08; [Место защиты: «Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева»]. - Рыбинск, 2014. - 16 с.

21. Никитин, А.Н. Технология сборки двигателей летательных аппаратов: Учебник для вузов. - М.: Машиностроение, 1982. - 269 с.

22. Безъязычный, В. Ф. Анализ возможностей повышения качества сборки изделий машиностроения / В. Ф. Безъязычный, В. В. Непомилуев // Известия Волгоградского государственного технического университета . -2014 . - №21 (148) - с. 5-8.

23. Безъязычный, В. Ф. Состояние и направления развития сборочного производства ГТД / В. Ф. Безъязычный, В. В. Непомилуев, А.Н. Семенов // Полет. Общероссийский научно-технический журнал. - 2009. - № 8. - С. 45-53.

24. Безъязычный, В. Ф. Некоторые проблемы современного сборочного производства и перспективы их преодоления / В. Ф. Безъязычный, В. В. Непомилуев // Сборка в машиностроении, приборостроении. - 2009. - №8(109). - с. 18-25.

25. Непомилуев, В.В. Оптимизация метода индивидуального подбора для многозвенных размерных цепей / В. В. Непомилуев, Е.А. Майорова // Качество. Инновации. Образование. - 2008. - № 5 (36). - С. 38-44.

26. Майорова, Е.А. Повышение качества изготовления высокоточных изделий машиностроения путем обеспечения управляемости процесса сборки на основе компьютерного моделирования: автореф. Дис. ... канд. техн. наук: 05.02.23 / Майорова Екатерина Александровна. - Рыбинск. - 2009. - 16с.

27. Непомилуев, В.В. Оптимизация метода индивидуального подбора для многозвенных размерных цепей / В.В. Непомилуев, Е.А. Майорова // Известия МГТУ«МАМИ». - 2008. - №2(6). - с. 302-309.

28. Непомилуев, В.В. Исследование возможности повышения качества изготовления высокоточных изделий машиностроения путем учета компенсирующей способности деталей при использовании метода индивидуального подбора / В. В. Непомилуев, Е.А. Майорова // Сборка в машиностроении, приборостроении. - 2009. - №9(110). - с. 11-14.

29. Непомилуев, В.В. Исследование возможностей повышения качества изделий при сборке // Сборка в машиностроении, приборостроении. - 2007. -№10(87). - с. 9-13.

30. Семенов, А.Н. Состояние методологического обеспечения сборочного этапа машиностроения / А.Н. Семенов // Успехи современного естествознания. - 2004. - №4 - с. 76-77.

31. Шишкин, В.Н. Адаптационная оптимизация качества сборки серийного газотурбинного двигателя / В.Н. Шишкин, О.В. Виноградова // Сборка в машиностроении, приборостроении. - 2008. - №10(99). - с. 3-6.

32. Полякова, М.В. Технологические особенности пригонки деталей для прецизионной сборки/ Полякова М.В., Рабинович Л.А., Плешаков А.А, Горелова А.Ю., Кристаль М.Г.// Сборка в машиностроении, приборостроении. -2013. - №9. - с. 44-47

33. Осетров, В.Г. Производительность и качество в сборочном производстве / В.Г. Осетров // Интеллектуальные системы в производстве. -2008. - № 1 (11) - с.128 - 132.

34. Слащев, Е.С. Моделирование метода групповой взаимозаменяемости на координатные оси/ Е.С. Слащев. В.Г.Осетров // Интеллектуальные системы в производстве. - 2012. - № 1 (19). - с.55-60.

35. Сибирский, В.В. Использование компьютерных моделей пространственных размерных цепей и метода виртуальных сборок для

повышения производительности монтажных операций / В. В. Сибирский, С. К. Чотчаева // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. Авиационная и ракетно-космическая техника - 2012.- № 5 (36) -с. 297-303.

36. Чотчаева, С.К. Повышение производительности монтажа авиационных агрегатов с использованием их виртуальных компьютерных моделей: автореф. Дис. ... канд. техн. наук: 05.02.08 /Чотчаева Самира Камаловна. - Ростов-на-Дону. - 2014. - 19с.

37. Чотчаева, С.К. Геометрический анализ пространственной размерной цепи монтажа силовой установки вертолета/ С.К. Чотчаева, В.В. Сибирский // Вестник ДГТУ. - 2012. - №1(62). вып. 1 - с. 79-85.

38. Бочкарев, П.Ю. Обеспечение эффективного выполнения сборочных операций высокоточных изделий машиностроения и приборостроения / Назарьев А.В., Бочкарев П.Ю. //Наукоемкие технологии в машиностроении. -2016. - №12 (66). - с. 28-34.

39. Назарьев, А.В. Организация эффективного выполнения сборочных операций высокоточных изделий авиационно-космической техники / Назарьев А.В., Бочкарев П.Ю. // Вестник Рыбинской государственной авиационной технологической академии им. П.А. Соловьева. - 2017. - №1 (40). - с. 227-236.

40. Гаер, М.А. Моделирование и анализ нелинейных технологических размерных цепей сборок / Гаер М.А., Журавлев Д.А. // Вестник Иркутского государственного технического университета. - 2014. - №11(94). - с. 33-38.

41. Журавлев, Д.А. Геометрическое моделирование деталей и сборок с пространственными допусками в САПР нового поколения / Журавлев Д.А., Калашников А.С., Гаер М.А. // Вестник Иркутского государственного технического университета. - 2006. - №4-4(28). - с. 17-22.

42. Базров, Б.М. Модульная технология в машиностроении. М. Машиностроение, 2001. 368 с.

43. Базров, Б.М. Построение размерных цепей изделия с помощью графа модулей поверхностей/ Б.М. Базров // Вестник машиностроения. - 2008. - № 7. -с 26-33.

44. Макаров, В.Ф. Повышение точности проходного сечения сопловых лопаток турбин / Макаров В.Ф., Туранский Р.А., Григорьева А.В.// Актуальные проблемы современного машиностроения. Сборник трудов Международной научно-практической конференции. Юргинский технологический институт. Томск, - 2014. - с. 291-295.

45. Макаров, В.Ф. Технологическое обеспечение точности изготовления сопловых лопаток турбин при глубинном многоосевом шлифовании на станке с ЧПУ/ Макаров В.Ф., Туранский Р.А., Григорьева А.В. // Наукоемкие технологии в машиностроении - 2016. - №1(55) - с. 34-37.

46. Белобородов, С.М. Применение методов адаптивной балансировки и сборки для обеспечения динамической устойчивости роторов газотурбинных агрегатов/ Макаров В.Ф., Белобородов С.М., Ковалев А.Ю. //Компрессорная техника и пневматика. - 2010. - №6. - с. 37-40.

47. Белобородов С.М. Задачи управления информацией при сборке роторов/ Белобородов С.М. Цельмер М.Л.// Научно-технический вестник Поволжья. 2017. №5. С44-46.

48. Белобородов, С.М. Технология прецизионной сборки и балансировки валопроводов // Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации. -2016. - №1. - с. 103-107.

49. Kannan, S.M. Particle swarm optimization for minimizing assembly variation in selective assembly/ Kannan, S.M., Sivasubramanian, R., and Jayabalan, V,// International Journal of Advanced Manufacturing Technology - 2008 - 42 (7-8), pp.793-803.

50. Kannan, S.M. A New Method in Selective Assembly to Minimize Clearance Variation for a Radial Assembly Using Genetic Algorithm/ SM. Kannan, A. Asha & V. Jayabalan // Quality Engineering - 2005 - 17:4 - pp.595-607.

51. Kannan, S.M. A New Grouping Method for Minimizing the Surplus Parts in Selective Assembly/ S M. Kannan, V. Jayabalan // Quality Engineering, - 2002 -14:1 - pp. 67-75.

52. Shan, H.S. Computer-aided component selection for precision assembling /Shan, H.S. and Satyawadi, A. // In: Proceedings of the 10th international conference on production research, August 1989, Nottingham, UK, 734-739.

53. Сорокин, М.Н. Формализация метода межгрупповой взаимозаменяемости при реализации селективной сборки изделий/ Сорокин М.Н., Ануров Ю.Н. // Сборка в машиностроении, приборостроении. 2011. № 8. С. 75 - 82.

54. Сорокин, М.Н. Схема комплектования при селективной сборке изделий типа "Подшипник"/ Сорокин М.Н., Колтунов И.И. // Сборка в машиностроении, приборостроении. 2015. № 10. С. 16-22.

55. Цохер, К.П. Основной принцип адаптивно-селективной сборочной технологии [электронный ресурс]. - Режим доступа http://audioakustika.ru/ node/1374 Дата обращения: 17.01.2017.

56. Непомилуев, В.В. Разработка технологических основ обеспечения качества сборки высокоточных узлов газотурбинных двигателей: : автореф. Дис. ... док. техн. наук: 05.07.05 / Непомилуев Валерий Васильевич. -Рыбинск. - 2000. - 36с.

57. Мохова, А.О. Анализ возможностей повышения качества изготовления машин с использованием различных методов сборки / А.О. Мохова, В.В. Непомилуев, А.А. Соловьева // Потенциал современной науки. -2014. - № 2. - с. 23-27.

58. Олейникова, Е.В. Повышение качества сборки изделий машиностроения путем индивидуального подбора деталей и обеспечения устойчивости результата: автореф. Дис. ... канд. техн. наук: 05.02.08 / Олейникова Елена Валентиновна. - Рыбинск. - 2016. - 16с.

59. Олейникова, Е. В. Обеспечение устойчивости процесса сборки на основе метода индивидуального подбора деталей / В. В. Непомилуев, Е. В. Олейникова, М. В. Тимофеев // Сборка в машиностроении, приборостроении. -

2015. - № 11. - С. 7-11.

60. Олейникова, Е. В. Метод индивидуального подбора деталей как основа обеспечения качества сборки высокоточных изделий / В. В. Непомилуев, Е. В. Олейникова, А. Н. Семенов // Вестник Рыбинской государственной авиационной технологической академии им. П.А. Соловьева. -

2016. - №4(39). - с.37-42.

61. Олейникова, Е. В. Математическая модель пространственной размерной цепи / Н.И. Гусарова, В. В. Непомилуев, Е. В. Олейникова // Вестник Рыбинской государственной авиационной технологической академии им. П.А. Соловьева. - 2015. - №3(34). - с. 121-125.

62. Технология технического контроля в машиностроении. Справочное пособие. Под общей редакцией В.Н. Чупырина. - М.: Издательство стандартов. 1990. - 399 с.

63. А. с. 221326 СССР, МПК 001Б. Прибор для измерения отклонений площади проходных сечений каналов сопловых аппаратов турбомашин от эталонной площади [Текст] / В. Н. Родин (СССР). - № 1056914/25-28; заявл. 23.11.66 ; опубл. 01.07.68, Бюл. № 21. - 3 с.

64. А. с. 146496 СССР, МПК 001Б, 001Б. Способ измерения площади сечения проточной части сопловых отверстий турбин [Текст] / А.М. Мелин (СССР). - № 725749/26-10; заявл. 10.04.61; опубл. 22.03.62, Бюл. № 8. - 2 с.

65. А. с. 173464 СССР, МПК 001М. Способ измерения площади проходных сечений или пропускной способности [Текст] / В.А. Журавлев (СССР). - № 837607/24-6; заявл. 22.05.63; опубл. 21.07.65, Бюл. № 15. - 2 с.

66. Прогрессивные технологии моделирования, оптимизации и интеллектуальной автоматизации этапов жизненного цикла авиационных

двигателей: Монография / А. В. Богуслаев, [и др.]; Под ред. Д. В. Павленко, С.

A. Субботина. - Запорожье: ОАО "Мотор Сич", 2009. - 468 с.

67. Прибор для контроля площади сечения сопловых аппаратов БВ-7631 [электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.micron.ru/ production/special_instruments/bv-7631. Дата обращения: 25.03.2016.

68. Пат. 2570105 РФ, МКИ. G01B 5/20 Способ контроля формы и положения профиля рабочих лопаток моноколеса / Мингажев А. Д., Янсаитова М. И., Кубышко Л. Н., Сафин Э. В.. - № 2014120582/28, Заявлено 21.05.2014; Опубл. 10.12.2015 Бюл. № 34; - 3 с., 2 л.

69. Полетаев, В.А. Технология автоматизированного производства лопаток газотурбинных двигателей. - М.: Машиностроение, 2006. - 256с.

70. Крымов, В.В. Производство лопаток газотурбинных двигателей/ Крымов В.В., Елисеев Ю.С., Зудин К.И.; Под. ред. В.В. Крымова - М.: Машиностроение: Машиностроение-Полет, 2002. - 376 с.

71. Алексенцев, Е. И. Автоматизированная система измерения геометрических параметров лопаток турбин в производственно цеховых условиях / Е. И. Алексенцев, П. А. Шаврин, О. Б. Федосеев // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. - 2012. - №3(27) - С. 264-272.

72. Расчёт фактической площади проходного сечения соплового аппарата (межлопаточных каналов лопаток) по данным оцифровки на измерительном комплексе ATOS II и программном обеспечении Geomagic Qualify. Методика №554-20-1. ОАО "Авиадвигатель", 2011. 63с.

73. Пат. 2624784 РФ, МКИ. F01D 9/06, G01B 21/28 Способ расстановки сопловых лопаток газотурбинного двигателя / Ширинкин А. А., Микишев А.

B., Ширяев М. В. - № 2016126257, Заявлено 29.06.2016; Опубл. 06.07.2017 Бюл. № 19; - 3 с.

74. Пат. 2663371 РФ, МКИ. F01D 9/04 Способ обработки заготовок лопаток соплового аппарата газотурбинного двигателя / Воронцов М. А.,

Черепанов С. Е., Ширяев М. В. - № 2016152408, Заявлено 28.12.2016; Опубл. 03.08.2018 Бюл. № 22; - 8 с.

75. Cardew-Hall, M. Automated Proof Inspection of Turbine Blades / M. Cardew-Hall, J. Cosmas and M. Ristic // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 1988. - №3 - Р.67-88.

76. Schneider, M. Validation and optimization of numerical simulations by optical measurements of tools and parts/ M. Schneider, H. Friebe and K. Galanulis// International Deep Drawing Research Group IDDRG 2008 International Conference 16-18 June 2008, Olofstrom, Sweden.

77. Huang, S.-J. A Three-dimensional Non-contact Measurement System / S.-J. Huang and C.-C. Lin // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 1997. - №13 - Р.419-425.

78. Pahk, H. J. Precision Inspection System for Aircraft Parts Having Very Thin Features Based on CAD/CAI Integration / H. J. Pahk and W. J. Ahn // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 1996. - №12 -Р.442-449.

79. Chang, H.-C. Automatic inspection of turbine blades using a 3-axis CMM together with a 2-axis dividing head / H.-C. Chang, A.C. Lin // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 2005. - №26 - Р.789-796.

80. Monchaud, S. 2D and 3D Image sensors / S. Monchaud // Traditional and Non-Traditional Robotic Sensors. - 1990. - Vol. F 63 - Р.73-82.

81. Zheng, J. Worn area modeling for automating the repair of turbine blades / J. Zheng, Z. Li, Xi Chen // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 2006. - №29 - Р.1062-1067.

82. Bradley, C. Reverse Engineering Employing a 3D Laser Scanner: A Case Study /M. J. Milroy, D. J. Weir, C. Bradley and G. W. Vickers// The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 1996. - №12 - Р.111-121.

83. Chow, J. G. Reproducing Aircraft Structural Components Using Laser Scanning / J. G. Chow // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 1997. - №13 - Р.723-728.

84. Basson, A.H. Edge detection in reverse engineering using a scanning approach. Part 1: scanning algorithm / K. Schreve ■ A.H. Basson // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 2005. - №26 - Р.1048-1054.

85. Yao, A.W.L. Applications of 3D scanning and reverse engineering techniques for quality control of quick response products / A.W.L. Yao // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 2005. - №26 -Р.1284-1288.

86. Ferreira, M. A low-cost laser scanning solution for flexible robotic cells: spray coating / M. Ferreira, A. P. Moreira, P. Neto // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 2012. - №58 - Р.1031 -1041.

87. Чевелева, А.О. Разработка методик измерения и повышение эффективности использования КИМ при контроле геометрических параметров хвостовика трапециевидной формы компрессора ГТД/ Чевелева А.О., Болотов М.А. // Компрессорная техника и пневматика - 2012. - № 6 - С. 40.

88. Peng, Q. 3D Digitizing Technology in Product Reverse Design/ Qingjin Peng Hector Sanchez // [электронный ресурс]. - Режим доступа http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/summary?doi=10.1.1.458.6322 Дата обращения: 17.01.2017.

89. Гоголинский, В.Ф. Комбинированные способы и средства мониторинга сложнопрофильных поверхностей / В.Ф. Гоголинский, А.П. Макаров, Е.М. Патук, Е.В. Пивоварова // Вестник Белорусско-Российского университета. - 2010. - № 3(28) - С. 151-155.

90. Vezzetti, E. Computer aided inspection: design of customer-oriented benchmark for noncontact 3D scanner evaluation / E. Vezzetti // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 2009. - №41 - Р.1140-1151.

91. D'Apuzzo, N. Overview of 3D surface digitization technologies in Europe. In: 2006, Corner B.D., Li P., Tocheri M. (Eds.), Three-Dimensional Image Capture and Applications VI, Proc. of SPIE-IS&T Electronic Imaging, SPIE Vol. 6056, San Jose (CA), USA. 2006. Режим доступа: http://hometrica.ch/publ/2006_3dimg.pdf (дата обращения: 9.12.2013).

92. Галиулин, Р.М. Сравнение результатов контроля заготовки лопатки на системе "ОПТЭЛ-КЛ" и КИМ " SCIROCCO" [Электронный ресурс] // ООО Научно-Внедренческое предприятие "ОТПЭЛ": сайт. Режим доступа: http://nvp-optel.ru/downloads/Sravnitelnaya_otsenka.pdf (дата обращения: 12.09.2013).

93. Springer Handbook of Mechanical Engineering / ed. by K.-H. Grote, E. K. Antonsson. - Berlin, Springer Berlin Heidelberg , 2009. - 1576 p.

94. Пекарш, А.И. Координатно-измерительные машины и комплексы / А.И. Пекарш, С.И. Феоктистов, Д.Г. Колыхалов, В.И. Шпорт// Наука и технологии в промышленности. - 2011. - №3. - с. 36-48.

95. Описание типа средства измерений. Машины координатные измерительные Accura/ Ф.В. Булыгин [электронный ресурс]. - Режим доступа: http://dp.vniims.ru/TSI/AA57-019782DA5C43.pdf Дата обращения: 25.03.2016.

96. Катулин, В.А. Лазерные контрольно-измерительные системы: проблемы и перспективы /Катулин В.А., Малов А.Н. // Вестник РАН. - 1986г. № 6. - с. 52-62.

97. Решетникова, Е.П. Комплекс математических моделей для контроля технически сложных поверхностей на мобильных координатно- измерительных машинах / Решетникова Е.П., Бочкарев П.Ю., Захаров О.В. // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, Материаловедение. - 2015. - Том 17. - №3. - С. 48-60.

98. Гришанов, В. Н. Современные лазерные измерительные системы в производственном цикле космической техники / В. Н. Гришанов, А. А. Ойнонен // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. - 2012. - №1(32) - С. 24-35.

99. Галиулин, Р. М. Оптоэлектронные системы для размерного контроля изделий сложной формы / Р. М. Галиулин // АВТОМЕТРИЯ. - 2004. - Том 40. №5 - с. 26-37.

100. Мобильный измерительный манипулятор Nikon Metrology MCA II с лазерными сканирующими головками MMDx/MMC [Электронный ресурс] // ООО «Нева Технолоджи» офиц. сайт. Режим доступа: http://www.nevatec.ru/model_maker/files/MMD.pdf (дата обращения: 25.09.2013).

101. Huang, S.-J. A Prototype System of Three-dimensional Non-contact Measurement / S.-J. Huang and Y.-W. Lin // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 1996. - №11 - Р.336-342.

102. Чугуй, Ю.В. 3D оптические измерительные технологии для научных и промышленных применений / Ю.В. Чугуй, А.Г. Верхогляд, И.В. Голубев, В.П. Кирьянов, К.И. Кучинский, Ю.В. Обидин, С.В. Плотников, М.Ф. Ступак, Е.В. Сысоев, Л.В. Финогенов, В.П. Юношев// Интерэкспо гео-сибирь. - 2005г. №6. - с. 10-20.

103. Универсальная оптико-электронная система измерения геометрических параметров тел вращения "ГРАД-2" Режим доступа: http://www.tdisie.nsc.ru/ Rus/grad_2_rus.html (дата обращения: 27.02.2014).

104. Установка бесконтактного контроля геометрических размеров втулочных изделий "БЛОК" Режим доступа: http://www.tdisie.nsc.ru/ Rus/block_rus.html (дата обращения: 27.02.2014)

105. Снопков, А.В. ЗD-сканеры на современном этапе // Наука XXI века сборник научных статей по итогам Международной научно-практической конференции. - 2016.- с. 82-86.

106. Тлеубаев, И.С. Алгоритмы совмещения данных трехмерного сканирования / И. С. Тлеубаев; науч. рук. И. В. Цапко // Молодежь и современные информационные технологии: сборник трудов XIII Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и

молодых ученых, г. Томск, 9-13 ноября 2015 г. : в 2 т. — Томск : Изд-во ТПУ, 2016. — Т. 2. — с. 186-187.

107. Пат. 2148793 РФ, МКИ. G01B 11/24 Способ измерения формы и пространственного положения поверхности объекта / Филиппов Е.И., Нейланд А.Б., Бойко В.В., Бабичев Г.С., Сивохин А.В. - № 99103241/28, Заявлено 19.02.1999; Опубл. 10.05.2000 Бюл. № 13; - 9 с.

108. Пат. 2448323 РФ, МКИ. G01B 11/24 Способ оптического измерения формы поверхности / Сивохин А.В., Кузнецов А.Б. - № 2010154040/28, Заявлено 29.12.2010; Опубл. 20.04.2012 Бюл. № 11; - 10 с.

109. Gorthi, S. S. Fringe Projection Techniques: Whither we are? / Gorthi, S. S. and Rastogi, P.// Optics and Lasers in Engеering. - 2010г. -№48(2). - p.133-140.

110. Описание типа средства измерений. Системы оптические координатно-измерительные топометрические ATOS [электронный ресурс]. -Режим доступа: http://dp.vniims.ru/TSI/B6D80ABCA005DA453.pdf Дата обращения: 11.05.2016.

111. Компьютерная томография Metris X-tek [Электронный ресурс] // ООО «Нева Технолоджи» офиц. сайт. Режим доступа: http://www.nevatec.ru/X-tek/files/X-tek.pdf (дата обращения: 25.09.2013).

112. Рыков, И. Рентгеновская компьютерная томография для промышленного применения / И. Рыков, А. Алексейчик // Атомный проект. -2012. - №12 - С 61 - 63.

113. Зверев, М. Применение компьютерной томографии (КТ) для контроля металлических отливок и деталей [электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.ostec-x-ray.ru/upload/files/zverev2.pdf Дата обращения: 17.05.2016.

114. Чтобы качество было бескомпромиссным - руководство по выбору щупов для КИМ [Электронный ресурс] // Renishaw офиц. сайт. Режим доступа: http://www.renishaw.ru/ru/at-the-sharp-end-a-guide-to-cmm-stylus-selection--10927 (дата обращения: 25.09.2013).

115. Vukasinovi'c, N. The influence of incident angle, object colour and distance on CNC laser scanning / N. Vukasinovi'c, D. Bra^cun , J. Mozina, J. Duhovnik // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. -

2010. - №50 - Р.265-274.

116. Trummer, M. Purposive Three-dimensional Reconstruction by Means of a Controlled Environment. PhD dissertation. Friedrich-Schiller-Universit" at Jena,

2011.

117. Новейший малогабаритный высокопроизводительный вариант системы "ОПТЭЛ" Режим доступа: http://www.nvp-optel.ru/downloads/Novaya_ malogabaritnaya _sistema_OPTEL.pdf (дата обращения: 26.02.2014).

118. Werner, S. A fractal-based approach for the determination of concrete surfaces using laser scanning techniques: a comparison of two different measuring systems / S.Werner, I. Neumann, K.-C. Thienel, O. Heunecke // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 2013. - №46 - Р.245-254.

119. Optical Measurements. Techniques and Applications / C. Herman [at el.]; Editors: Prof. Dr. Franz Mayinger - New York: Springer Berlin Heidelberg, 1994 -463p.

120. CMM Inspection Programming [Электронный ресурс] //Siemens офиц. сайт. Режим доступа: https://www.plm.automation.siemens.com/global/ru/ products/manufacturing-planning/cmm-inspection-programming.html (дата обращения 31.03.2017)

121. Щупы для контактных датчиков. Материалы [Электронный ресурс] // Renishaw офиц. сайт. Режим доступа: http://www.renishaw.ru/ru/materials--6423 (дата обращения: 25.09.2013).

122. Xi, F. CAD-based path planning for 3-D line laser scanning / F. Xi, C. Shu // Computer-Aided Design. - 1999. - №31 - p. 473-479.

123. Zexiao, X. Modeling and verification of a five-axis laser scanning system / X. Zexiao, Z. Chengguo, Z. Qiumei, Z. Guoxiong // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 2005. - №26 - Р.391-398.

124. Prieto, F. A. CAD-based 3D data acquisition strategy for inspection / F. Prieto, R. Lepage, P. Boulanger, T. Redarce // Machine Vision and Applications. -2003. - №15 - p. 76-91.

125. Lin, A. C. Automatic 3D measuring system for optical scanning of axial fan blades / A. C. Lin, C. Hui-Chin // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 2011. - №57 - Р.701-717.

126. GOM Inspect Software Features [Электронный ресурс] // GOM mbH -Gesellschaft für Optische Messtechnik офиц. сайт. Режим доступа: http://www.gom.com/3d-software/gom-inspectfeatures.html (дата обращения: 25.09.2013)

127. Особенности GeoMAGIC Studio [Электронный ресурс] // GeoMAGIC офиц. сайт. Режим доступа: http://www.geomagic.com/ru/products/ studio/overview/ (дата обращения: 25.09.2013).

128. ATOS Руководство пользователя, ATOS v7, (2011) GOM mbH, Braunschweig, Germany, 2011., 263с.

129. Breuckmann Scanner Режим доступа: http://aicon3d.com/products/ breuckmann-scanner.html (дата обращения 04.03.2014).

130. Lanman, D. Build Your Own 3D Scanner: 3D Photography for Beginners/ Douglas Lanman, Gabriel Taubin //SIGGRAPH, 2009 Course Notes, 87p.

131. Salvi, J. Pattern codification strategies in structured light systems / J. Salvi, J. Pages, J. Batlle // Pattern Recognition. - 2004. - vol.37. - №4. - pp. 827849.

132. Valkenburg, R.J. Accurate 3D measurement using a Structured Light System / R.J. Valkenburg, A.M. McIvor // Image and Vision Computing. - 1998. -№16 - P. 99-110.

133. Geng, J. Optical Imaging Techniques and Applications AAPM Annual Meeting, Vancouver - 2011., 7/31/2011.

134. Цифровая фотограмметрия и бесконтактные измерения Режим доступа: http://wiki.technicalvision.ru/index.php?title=Цифровая_фотограмметрия_ и_бесконтактные_измерения (дата обращения 16.09.2014).

135. Руководство по применению фотограмметрических методов для составления обмерных чертежей инженерных сооружений. М.: ПНИИИС Госстроя СССР, 1984 г. - 116 с.

136. Коротаев, В.В. Телевизионные измерительные системы : Учебное пособие/ В.В. Коротаев, А.В. Краснящих. - СПб: СПбГУ ИТМО, 2008. - 108 стр.

137. Обработка и анализ цифровых изображений с примерами на LabVIEW IMAQ Vision [Электронный ресурс] / Ю.В. Визильтер, С.Ю. Желтов, В.А. Князь, А.Н. Ходарев, А.В. Моржин .— М. : ДМК-Пресс, 2009 .— 465 с. : ил. — ISBN 5-94074-348-Х .— Режим доступа: https://rucont.ru/efd/199312. (дата обращения: 25.09.2013).

138. Roberts, D.R. Viewpoint Selection for Complete Surface Coverage of Three Dimensional Objects / D.R. Roberts, A.D. Marshall // British Machine Vision Conference. - 1998. p. 740-750.

139. Осипович, Д. А. Модель для исследования параметров процесса оцифровки с помощью оптической измерительной системы ATOS / Технические науки от теории к практике. - 2014. - № 2(27). - С. 8-14.

140. Захарова, Е.М. Обзор методов многомерной оптимизации/ Е.М.Захарова, И.К. Минашина // Информационные процессы. - 2014. - Том 14. - № 3. - С. 256-274.

141. Минаков, И.А. Сравнительный анализ некоторых методов случайного поиска и оптимизации / Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 1999. - №2. - С. 286-293.

142. Алексеева, Е. В. Численные методы оптимизации: Учеб. пособие / Алексеева Е. В., Кутненко О. А., Плясунов А. В.// Новосиб. ун-т. Новосибирск, 2008. - 128 с.

143. Kelley, J.E. The cutting-plane method for solving convex program/ SIAMJ. - 1960. - Vol.8. - №4. - Р.703-712.

144. Кашуба, Л.А. Алгоритм моделирования реальной геометрии детали/ Л.А. Кашуба/ Системный анализ в науке и образовании. - 2011. - №3. - с. 1-14. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http:/www.sanse.ru/archive/21. -0421100111\0018.

145. Кашуба, Л.А. Алгоритм обработки информации, полученной при измерении реальной геометрии деталей на координатно-измерительных машинах / Л.А. Кашуба/ Системный анализ в науке и образовании. - 2011. -№3. - с. 1-14. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http:/www.sanse.ru/ archive/21.

146. Кашуба, Л.А. Геометрические параметры и погрешности реальной геометрии недеформируемых деталей машиностроения/ Л.А. Кашуба/ Системный анализ в науке и образовании. - 2013. - №4. - с. 1-18.

147. Кашуба, Л.А. Современный взгляд на геометрию реальных поверхностей деталей изделий машиностроения/ Л.А. Кашуба/ Системный анализ в науке и образовании. - 2014. - №1. - с. 1-15.

148. Кашуба, Л.А. Геометрия сборки недеформируемых деталей/ Л.А. Кашуба/ Системный анализ в науке и образовании. - 2011. - №4. - с. 1-9.

149. Пат. 2397330 РФ, МКИ. F01D 9/04 Способ расстановки сопловых лопаток газотурбинного двигателя / Лебедев В.М., Коган Б.П., Виноградов А.В. - № 2008135854/06, Заявлено 04.09.2008; Опубл. 20.08.2010 Бюл. № 23; - 6 с., 2 л. ил.

ПРИЛОЖЕНИЕ А. (ОБЯЗАТЕЛЬНОЕ)

АКТЫ ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОЙ

РАБОТЫ

Акционерное общество «ОДК-Пермские моторы»

УТВЕРЖДАЮ: 'Технический директор

__М.А. Кузнецов

г.

ОГТ АКТ

№

передачи результатов научно-технической рюрапот ки

Акт составлен в том, что на предприятие АО «ОДК-ПМ» для внедрения в производство переданы следующие результаты диссертационной работы старшего преподавателя кафедры ИТМ ПНИПУ Осипович Дарьи Андреевны «Разработка технологии цифровой сборки сопловых аппаратов турбины ГТД на основе измерений лопаток фотограмметрическим методом», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук:

! Методика оптимизации стратегии и параметров измерения лопаток на оптической координатно-измерительной фотограмметрической установке ATOS

2. Методика подбора и расстановки лопаток соплового аппарата по показателям площади проходного сечения и разно площади ости при сборке, Эффект от внедрения результатов научно-технической разработки заключается в сокращении трудоемкости изготовления и контроля сопловых аппаратов турбины ГТД за счет введения обоснованного комплектования лопаток для стабильного обеспечения требуемых показателей качества, а также реализации оптимизированных по производительности операций контроля геометрии лопаток.

От ПНИПУ: От АО «ОДК - Пермские могары»:

зав. кафедрой ИТМ Карманов В.В. ст. преподаватель Осипович Д.А

гл. технолог Середоха И. П.

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. (СПРАВОЧНОЕ)

БЛОК-СХЕМА ПРОГРАММЫ КОМПЛЕКТОВАНИЯ СОПЛОВЫХ

АППАРАТОВ ТУРБИНЫ ГТД

начало

Ввод номера ступени турбины для комплектования

К, {8Р>, X, Ж 1 "

Расчет номинальной величины ППС межлопаточного канала (РМК)

Загрузка общих параметров ступени турбины из базы данных

Загрузка вектора позиций лопаток напротив жаровых труб КС

{БУ0-6} = {К, Ях, Яу, ф, Ds, Dk, g}

Ввод исходного массива отклонений лопаток в партии

Сортировка исходного массива отклонений лопаток в порядке возрастания величины расхода g

Разделение исходного массива отклонений лопаток на два для

установки в позиции относительно камеры сгорания

{О0"5} = {ОС°"5} {0°"5} = {0Н°"5}

-/Е\-

Использование разделенного массива при прямом подборе

{БУ } = {К, Ях, Яу, ф, Ds, Бк}

Т

р£[0; п(Б0)]

FKp

{Б10-5}={Б0-5}\{Б0-5р}

Я£[0; п(Б10)] я = КиМ0

ьад <-

РМ,

р-я

FKq

{Б2а-5}={Б1а-5}\{Б1%}

5

РМЧ-Г ▼

р=р+1 ШМи, БА

Ввод исходного массива отклонений лопаток в партии

Для каждой позиции в сопловом аппарате

Перезапись массива отклонений неиспользованных лопаток из партии

Перебор лопаток в первую учитываемую позицию, расчет положения их кромки (точки К)

Массив лопаток, рассматриваемых во вторую позицию

Для последней позиции в СА при расчете ППС канала используется первая выбранная лопатка

Перебор лопаток во вторую учитываемую позицию, расчет положения их спинки, кромки и ППС первого межлопаточного канала

Массив лопаток, рассматриваемых в третью позицию

Перебор лопаток во вторую учитываемую позицию, расчет положения их спинки, кромки и ППС двух первых межлопаточных каналов

Выбор лопатки, установленной в первую позицию, которая обеспечивает минимальное отклонение суммарной ППС двух рассматриваемых каналов

Перезапись массива лопаток в партии после исключения выбранной в ячейку и

Загрузка конструктивного параметра количества лопаток в блоке

{БУ0-9} = {К, Ях1, Яу1, ф1, Б81, Яхг, Яуг, фг, Бкг, РР8у}

Ввод исходного массива отклонений блоков в партии

да

1е[0; п(БУ0)]

М=БУ; I

Ш8Т=БУ01

{Б0-5} = {БА0-5}

;-------------

х 1е[0; п(Б0)] х 1

Расчет ППС межлопаточного канала при установке 1-того блока (РМ1)

г

ХРР81 = РР8У1+РМ1

АРР81 = ХРР81 -РМККВ

Выбор в первую позицию блока с

наименьшим отклонением ППС внутренних каналов

Выбор блока, обеспечивающего наименьшее суммарное отклонение ППС внутренних каналов и каналов между блоками

тМи, БА