Теория и практика разработки автоматизированных систем технологической обработки. - раздел Производство, ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ
Процесс Технологической Подготовки Машиностроительного Произв...
Процесс технологической подготовки машиностроительного производства заключается в разработке различной технологической и плановой информации, в приобретении материалов и покупных комплектующих изделий, в организации рабочих мест и всего технологического и производственного процесса, в разработке календарных планов и в произведении ряда других технических и организационных мероприятий, необходимых для реализации процессов изготовления деталей и сборки изделий. Среди этих мероприятий определяющим является проектирование технологических процессов, все же остальные являются вторичными, производными от него.
Роль проектирования технологических процессов особенно возрастает при переходе к непосредственному управлению оборудованием и процессами обработки от ЭВМ, в ГАП.
При автоматизации проектирования и управления производством с помощью ЭВМ часть элементов технологической подготовки производства передается АСУП. В самостоятельную группу выделяются элементы, связанные с проектированием технологических процессов и конструированием специальной технологической оснастки. Именно эту часть ТПП принято называть в настоящее время собственно технологической подготовкой производства.
Проникновение вычислительной техники в сферу инженерной деятельности, передача решения многих задач ЭВМ, постепенное объединение их в комплексы задач и системы проектирования привели к созданию автоматизированных систем технологической подготовки производства (АС ТПП).
Т.о. автоматизированная система технологической подготовки производства – совокупность методов, алгоритмов, программ, математического обеспечения, технических средств и организационных мероприятий, объединенных с целью автоматизированного осуществления ТПП.
АС ТПП при ее полном развитии должна обеспечивать решение разнообразных задач, встречающихся при технологическом проектировании. Для этого необходима разработка достаточного количества функциональных подсистем. Функциональные подсистемы, входящие в состав АС ТПП, можно разбить на две группы: проектирование технологических процессов и конструирование специальной технологической оснастки.
Во всех подсистемах проектирования технологических процессов последовательность решения задач следующая:
Ø анализ и подготовка исходных данных для принятия ряда принципиальных решений, определяющих технологический процесс;
Ø формирование принципиальной схемы технологического процесса с указанием основного процесса формообразования;
Ø детализация схемы технологического процесса;
Ø нормирование технологического процесса;
Ø формирование технологической документации.
При конструировании оснастки этот перечень выглядит так:
Ø анализ и подготовка информации для принятия принципиальных решений;
Ø выбор конструктивных решений из имеющихся таковых;
Ø компоновка конструкции приспособления;
Ø доработка отдельных типовых элементов конструкции приспособления;
Ø проведение технико–экономических расчетов;
Ø оформление конструкторской документации;
Ø разработка процессов изготовления специальных деталей оснастки.
В данном пособии мы коснемся только систем проектирования технологических процессов, вопросы разработки систем проектирования специальной технологической оснастки предполагается изложить в другой работе.
Появление первых работ по Автоматизации технологического проектирования (АТП) приходится на середину пятидесятых годов. Это работы Гильмана А.М., Цветкова В.Д. и др., в которых еще только делались робкие шаги по пути исследования возможностей использования ЭВТ при решении технологических задач.
В настоящее время проблемами АТП занимаются многочисленные организации, как в России, так и за рубежом. Наиболее интересных результатов, которые достаточно хорошо опубликованы в печати, добились коллективы ИТК АН Белоруссии, ЛИТМО, ЦНИТИ, МВТУ, МАТИ, МАИ, НИАТ и другие.
Одной из важных задач, которые необходимо решать разработчикам при разработке АСТП, является выбор при разработке метода проектирования технологических процессов, который должен быть реализован в системе.
В зависимости от решения этой задачи в области создания АСТП можно выделить несколько направлений (Рис.3.).
Наиболее представительным является направление по созданию автоматизированных систем технологического проектирования, которые реализуют идеи типизации и групповой обработки. Содержание понятия типизации, сформированные еще в 1937-38 гг. практически остались неизменными и до настоящего времени. Современное состояние типизации характеризуется весьма большим разнообразием подходов к классификации элементов процессов, базирующихся на различных признаках классификации. Вследствие этого, перед разработчиками АСТП стоит важный и сложный выбор или построение классификации, позволяющей решать необходимые задачи в процессе технологического проектирования. К сожалению, до настоящего времени в рамках типизации этот вопрос еще не нашел удовлетворительного решения.
Следует также отметить, что эффективное использование типизации ограничивается мелкосерийным производством и, кроме того, каждый типовой технологический процесс проектируется как окончательный для данных условий и времени и не допускает вариантов в принципиальной схеме.
Предположенный и разрабатываемый на кафедре 104 МАИ комплексный метод проектирования технологических процессов позволяет в значительной мере преодолеть трудности, возникающие при реализации идей типизации в АСТП.
Все темы данного раздела:
ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ
Учебное пособие
Москва 2009
Технологичность конструкции самолета
1.5.1. Понятие технологичности конструкции………………….……32
1.5.2. Технологичность - основа повышения эффективности
целевой отдачи авиационной техники…………….............36
1.5.
Понятие качества.
1.7.1. Особенности качества, применительно к авиационному производству……………………………………………………..84
1.7.2. Инструменты управления качеством.
Методы достижения качества…………………….……….….87
Требования к точности обводов агрегатов и их взаимному
положению………………………….…………………………………….135
2.4. Взаимосвязь конструкции и технологии……………....…………..136
2.5. Схема сборочны
Теория и практика разработки автоматизированных систем
технологической обработки……………………………………………195
3.2. Анализ современных подходов к разработке САПР-ТП…………..198
3.2.1. Обзор р
Становление и развитие технологии производства летательных аппаратов от ремесленного искусства (XVIII в.) до науки (XX в.)
Авиация – область науки и промышленности, которая сегодня развивается чрезвычайно быстро, что требует постоянного совершенствования, внедрения современных технологий в теори
Структура предприятий и производственный процесс.
Структуру практически любого самолетостроительного предприятия можно представить в виде рис. 1.1
Рис 1.1 Производственная структур
Основные составляющие части ЛА.
Деталь – первичная монолитная часть самолета – получается из исходных материалов, полуфабрикатов и заготовок в результате различных технологических процессов.
Виды производства
Различие в программе выпуска изделий привело к условному разделению производства на три типа: единичное (опытное), серийное и массовое.
Единичное производство —
Технологический процесс - основа производства.
Особенностями авиационного производства являются:
а) частая сменяемость объектов производства,
б) повышение насыщенности изделий элементами электро
Понятие о технологическом процессе и его составляющих.
Технологический процесс - это сложный комплекс действий оборудования и исполнителей по преобразованию исходных материалов в готовое изделие.
Пер
Структура технологического процесса.
Ø Технологический процесс
Ø Технологическая операция
Ø Технологические переходы
Ø Технологические проходы
Понятие технологичности конструкции
Технологичность является одним из основных параметров самолета, который должен быть обеспечен при проектировании наряду с летными характеристиками, надежностью, ресурсом и др. Это з
Технологичность - основа повышения эффективности целевой отдачи авиационной техники
Характеристика технологичности и направления ее решения.
Развитие авиации характер
Технологичность наружных обводов и членение планера.
Технологичность самолетов в значительной степени определяется рациональным выбором аэродинамических обводов, к которым предъявляются следующие требования:
1) простота аэро
Качественная оценка технологичности
Качественная оценка технологичности конструкции изделия выражается понятием "хорошо - плохо", "соответствует - не соответствует", "технологично-нетехнологи
Факторы, определяющие требования к деталям различного производств
Вид деталей
Конструктивно-технологические факторы
Количественная оценка технологичности.
Оптимальное сочетание применяемых в конструктивно-технологических решениях (элементной базы, компоновки, базовых несущих конструкций, принципов коммутации, материалов, теплофизическ
Производства.
Помимо непосредственного назначения самолета, условий его функционирования, уровня развития науки и техники, конструкция летательного аппарата определяется конкретным перечнем требований, выработан
Особенности качества, применительно к авиационному производству.
Таким образом, качество в первую очередь это способность удовлетворять требованиям заказчика.
Стадии качества:
1. Фаза отбраковки (потребитель должен получ
Методы достижения качества.
В своем развитии методы достижения качества прошли определенную эволюцию. Современный подход к обеспечению качества базируется на управлении всеми объектами деятельности организации по достижению з
Обеспечение качества ЛА.
Особенности производства самолета как изделия вызваны, прежде всего, предъявляемыми высокими требованиями к его аэродинамическому качеству, весовой эффективности и надежности.
Большое знач
Изготовления и сборки изделий.
Ø Взаимозаменяемость и точность изделия являются важными показателями качества изделия.
Ø Взаимозаменяемость - свойство части изделия, обеспечивающее возможно
Методы увязки размеров.
Различают 3 метода увязки:
1. связанный метод (Рис. 1.21.)
2. независимый метод (Рис. 1.22.)
3. метод компенсации (Рис. 1.23.)
1. dA
Точности
Рис. 1.24. Построение размерной цепи ступенчатого валика:
а- схема простановки размеров;
б – размерная цепь.
Реализация плазово-шаблонного метода.
Принципиальная схема увязки форм и размеров агрегатов при использовании плазово-шаблонного метода увязки. (Рис.1.25)
Основные шаблоны и конструкторские плазы.
Основные шаблоны:
Ø шаблон контрольно-контурный ШКК;
Ø отпечаток контрольный ОК;
Ø конструктивный плаз.
ШКК изготовляют
Краткая характеристика некоторых производственных шаблонов
Сокращенное обозначение шаблона
Название шаблона
Назначение шаблона
ШК
Шаблон контура
Изготовле
Структура себестоимости изделия. Технологическая себестоимость.
Для оценки экономической эффективности технологических процессов используются следующие показатели:
Ø Производительность труда
Ø Себестоимость продукции
&Os
Методы сокращения основного и вспомогательного времени изготовления изделия.
Условия обеспечения максимальной производительности труда:
1. Выбор рациональной структуры технологического процесса, наиболее прогрессивных процессов сборки и обработки;
Производственных систем.
ГПС (ГАП) – гибкая производственная система, гибкое автоматизированное производство.
Предпосылками послужили:
• Опыт эксплуатации жестко программируемых ав
Процессы изготовления деталей ЛА.
Государственное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов (ВИАМ)» на протяжении 75 лет(с 1932 года) является головной материаловедческой организацией, отве
Материалы для планера самолетов и вертолетов.
Материальный облик ЛА определяют более 120 конструкционных и функциональных материалов, внедренных в самолетах Ил-96М, Ту-204,Бе-200 и последних модификаций самолетов Ту-154М, Ил-86
Характерные полуфабрикаты и заготовки в производстве.
Материалы:
1. Алюминиевые сплавы:
Д16- листы, монолитные панели, прессованные профили (обливки, обтекатели работают до 2000С);
Д16АТ – термические
Заготовительно-обработочный процесс.
Рис.1.34. Классификация заготовительно-обработочных процессов.
Минимальный при
Механические процессы.
Резка ножницами и штампами - сдвиг одной части полуфабриката относительно другой. Рис. 1.37.
Рис. 1.37. Схема процесса резки:
а
Процессы холодного деформирования.
а) резка — отрезка, вырубка, пробивка, просечка:
б) гибка — гибка, скручивание;
в) вытяжка — вытяжка, обтяжка, протяжка;
г) формовка — рельефная формовка, растяжка, отбор
Обтяжка.
Рис.1.55. Схемы гибки профелей обтягиванием по оправке:
1-стол,
2-сменная оправа,
3-поворотная платформа,
4-цилиндр поворота платфо
Вытяжка.
Процесс преобразования незакрепленной по краям плоской заготовки в полую деталь замкнутого контура. Рис. 1.51.
Рис.1.51. Схема выт
Гибка профилированным инструментом. Универсальная матрица.
Рельефная формовка.
Рельефная формовка заключается в образовании местных углублений или выпуклостей за счет растяжения и частичного перемещения материала. Возможность ф
Аппаратов.
Создание такого сложного изделия, как вертолёт, представляло бы чрезвычайно трудную задачу, если бы в процессе эскизного и технического проектирования его не делили на законченные в конструктивном
Технологическая характеристика процессов сборки.
Процесс создания ЛА представлял бы чрезвычайно трудную задачу, если бы при эскизном и техническом проектировании не предлагалось членение – деление его на отдельные, законченные в конструктивном и
Взаимному положению.
При сборке планера самолета необходимо учитывать жесткие требования в отношении точности воспроизведения его аэродинамических обводов и достижения заданной точности узлов и агрегато
Схемы сборочных процессов
В зависимости от степени членения конструкции планера самолета на сборочные единицы и степени дифференциации, сборочных и монтажных работ сборочный процесс может выполняться по посл
Взаимосвязь конструкции и технологии.
Две стороны единого производственного процесса создания любого ЛА, а именно конструкция изделия и технология его изготовления, находятся в постоянной взаимосвязи и взаимозависимости.
Сущес
Пути повышения эффективности сборочных процессов.
Частая смена объектов производства или значительные по своим объемам и частоте модификации выпускаемых машин проводят к большим изменениям в технологии и перестройке производства. О
Методы сборки и сборочные базы.
Сборка – совокупность технологических операций по установке деталей в сборочное положение и соединению их в узлы, панели, агрегаты и самолет в целом.
В о
Бесплазовая увязка размеров в агрегатно-сборочном прозводстве)
Интегрированное количество самолетов, определяемое параметрами летно-эксплуатационных, ресурсных и экономических показателей, во многом зависит от технологии и организации производства ЛА. Одной из
Сущность метода бесплазовой увязки размеров.
Основным направлением в области совершенствования процессов сборки является создание автоматизированных систем на базе развития аппарата математического моделирования объектов и процессов производс
Сборки.
В зависимости от конструкции собираемого изделия, программы его выпуска, оснащения производства оборудованием и инструментом методы сборки и базирования характеризуются различными технико-экономиче
Виды и технологические характеристики соединений.
В конструкциях современных самолетов и вертолетов наиболее широко применяются заклепочные, болтовые, сварные, паяные, клеевые и комбинированные соединения. Вид соединения выбирают с учетом нагрузок
Выполнения соединения.
Соединения выполняются после взаимной ориентации, фиксации и закрепления собираемых элементов конструкции.
Первым этапомТП выполнения соединения является образование и обр
Силовые схемы соединений.
Все многообразие соединений можно разделить на подвижные и неподвижные. Подвижные обеспечивают в некоторых условиях подвижность одних элементов конструкции относительно других. Они применяются для
Показатели качества соединений.
Все показатели разбивают на четыре группы: конструктивные, технологические, эксплуатационные и экономические.
Конструктивные это те, которые определяются констр
Технологические методы соединения болтовых высокоресурсных соединений.
Ресурс конструкции – важнейший показатель ее качества. В наибольшей степени ресурс соединения определяется конструктивными и технологическими факторами Схема 2.2.
Технология выполнения высокоресурсных клеевых и клеесварных соединений.
Укрупненный технологический процесс склеивания включает следующие операции:
- предварительная сборки разборка узла;
- подготовка поверхностей деталей под склеивание;
- на
Изготовление конструкций с сотовым заполнителем.
Конструкции с сотовым заполнителем отличается высокой удельной прочностью, лучшими характеристиками по усталостной прочности, улучшенными аэродинамическими качествами, меньшим количеством деталей и
Изготовление сотового заполнителя.
Металлические соты изготавливают из фольги алюминиевых сплавов толщиной 0,03…0,15 мм. Толщина фольги, форма и размер ячейки определяются из условия обеспечения необходимой прочности и жесткости кон
Контроль качества сотовых агрегатов.
При изготовлении сотовых агрегатов значительный объем работ приходится на пооперационный и окончательный контроль.
Для контроля качества обезжиривания фольги применяется люминесцентная уст
Изготовление узлов с заполнителем в виде пенопласта.
При использовании в качестве легких заполнителей пенопластов возможны следующие методы изготовления: прессовый, беспрессовый и комбинированный.
На рис.2.22. приведенаттиповая конструкция у
Конструкционные и функциональные наноматериалы.
Наноматериалы – объекты с размером менее 100 нм. Объекты с наноразмерами имеют уникальные свойства вследствие значительной роли поверхностных прессов.
Нанотехнология
Нанотехнологии и наноматериалы.
В настоящее время технологическая гонка в сфере нанотехнологий приобрела мировой масштаб.
Наноматериалы обладают значительно большей удельной площадью поверхности в сравнении с традиционны
САПР-ТП.
Деление алгоритмического комплекса САПР-ТП на две части, каждая из которых относится к деталям с различным уровнем конструкторско-технологической унификации - тенденция, проявляющаяся у целого ряда
Организационное обеспечение САПР.
Стандарты по САПР требуют выделения в качестве самостоятельного компонента организационного обеспечения, которое включает в себя положения, инструкции, приказы, штатные расписания, квалифицированны
Разработка САПР-ТП на базе идей типизации.
При проектировании технологических процессов по типовым или групповым процессам АСТП представляет собой информационно-поисковую систему, в которой по определенным признакам отыскива
Стратегия, концепция, принципы CALS.
CALS- это аббревиатура, которая сменила несколько значения. Сегодня придерживаются мнения, что CALS(Coninuous Acquisition and Life cycle Support) – непрерывная информационная п
Этапы жизненного цикла изделий и развитие CALS.
К этапам ЖЦИ относятся маркетинговые исследования, проектирование, технологическая подготовка производства (ТПП), собственно производство, послепродажное обслуживание и эксплуатация продукции, утил
Причины появления и принципы CALS.
Исторически по ряду объективных и субъективных причин многие подсистемы САПР и АСУ создавались как автономные системы, не ориентированные на взаимодействие с другими АС. При этом каждая из АС успеш
Подготовки производства в авиастроении.
Рис.3.1
Авиационная промышленность России приступила к созданию ЛА нового поколения. Особенност
Основные принципы.
Наиболее актуальной проблемой модернизации производства на предприятии авиационного моторостроения является проблема внедрения современных информационных технологий и их последовательная интеграция
Реализация процессов в системе PDM.
Основой для любого высокотехнологического производства является цифровая мастер-модель, так как именно 3D-модель позволяет однозначно определить ее точную реализацию на станках ЧПУ. Это утверждение
Основные характеристики
Современная система PDM в наиболее полном объеме реализует функции управления составом изделия, структурой всех его составных частей, деталей, узлов и агрегатов. Кроме того, в управляемую структуру
Задачи оптимального проектирования в САПР технологического назначения.
Под оптимальным понимают такое проектирование, цель которого состоит в создании технологического процесса, не только выполняющего заданные функции, но и отвечающие некоторым заранее
Математические модели оптимального проектирования.
Математические модели оптимального проектирования технологического процесса представляют собой формализованное описание критерия качества, условий, обеспечивающих выполнение заданных функций процес
Метод множителей Лагранжа.
Метод множителей Лагранжа в отличие от предыдущего подхода, позволяет решать задачи оптимизации того же порядка сложности, но с ограничения на переменные типа равенств. Суть метода заключается во в
Линейное программирование.
Линейное программирование – это математический аппарат для решения задач оптимизации, в которых целевая функция и ограничения линейны.
Задачу линейного программирования в общем виде можно
Затраты времени на обработку одного изделия для каждого из типов оборудования.
Тип оборудования
Затраты времени (станко-час) на изготовление одного изделия вида
Общий фонд рабочего времени оборудования (4)
Метод ветвей и границ.
Метод ветвей и границ заключается в разбиении конечного множества, на котором ищется экстремум, на несколько подмножеств и в выяснении перспективности каждого из них. Если подмножество неперспектив
Решение-цикл
Условие Сii=∞ принимается для того, чтобы исключить возможность появления в оптимальном решении значений Xii=I, не имеющих смысла.
Наилучшие результаты при реше
Производства.
Применение производственных систем (ГПС) повышает производительность труда, улучшает загрузку оборудования и сокращает затраты на транспортные работы.
При проектировании те
Математическая модель сборки и ее свойства.
Синтез технологических процессов - один из ответственейших этапов разработки ЛА. Можно выделить несколько видов задач синтеза технологии. Например, синтез технологии на первом уровне предполагает
Новости и инфо для студентов