автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Повышение эффективности механической обработки высконагруженных деталей ГТД на основе исследования технологических и организационных факторов

На правах рукописи

КЛЕЙМЕНОВ ВАЛЕРИЙ ВАСИЛЬЕВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ВЫСОКОНАГРУЖЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ ГТД НА ОСНОВЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И ОРГАНИЗАЦИОННЫХ ФАКТОРОВ

Специальности 05 02 08 - Технология машиностроения 05 02 22 - Организация производства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой сг кандидата технических наук

003175304

Рыбинск-2007

003175384

Работа выполнена в Открытом акционерном обществе «Научно-производственное объединение «Сатурн»

Научный руководитель Заслуженный деятель науки и техники РФ,

доктор технических наук, профессор Безъязычный Вячеслав Феоктистович Научный консультант Доктор технических наук, профессор

Кожина Татьяна Дмитриевна

Официальные оппоненты. доктор технических наук, профессор

Макаров Владимир Фёдорович Кандидат технических наук, доцент Киселёв Эдуард Валентинович

Ведущая организация ОАО «Уфимское моторостроительное

производственное объединение»

Защита диссертации состоится « 14 » ноября 2007 г в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 212.210 01 в ГОУ ВПО РГАТА имени П А Соловьёва, по адресу 152934, г Рыбинск, Ярославской области, ул Пушкина, 53 ауд Г-237

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО Рыбинской государственной авиационной технологической академии имени П А Соловьева

Автореферат разослан « /Л- » 200^т

Ученый секретарь диссертационного совета

Конюхов Б М

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

В диссертации рассматриваются вопросы повышения эффективности обработки высоконагруженных деталей газотурбинных двигателей (ГТД) посредством совершенствования технологии их изготовления и организации производства

Актуальность темы исследования Задача совершенствования технологии обработки деталей ГТД отечественного производства была и остается одной из наиболее острых в авиадвигателестроении с позиций повышения конкурентоспособности отечественной авиационной техники Особенно важно решение указанной задачи при изготовлении деталей ГТД, работающих в экстремальных термосиловых условиях. К таким деталям, прежде всего, относятся высоконагруженные, в частности, лопатки, блиски, блинги, диски, крыльчатки и т.д, которые, в конечном итоге, во многом обеспечивают заданный ресурс эксплуатации всего изделия в целом и от качества изготовления которых зависит его надежность

В настоящее время проведено значительное Количество исследований по совершенствованию методов получения заготовок, их механической обработки, сборки отдельных узлов и изделий в целом В 'го же время, следует отметить, что существенные резервы повышения эффективности обработки высоконагруженных деталей газотурбинных двигателей (ГТД) скрыты в вопросах повышения качества и снижения длительности технической подготовки производства Действительно, технический прогресс предприятия осуществляется тем эффективней, чем совершеннее на нем техническая подготовка производства, под которой понимается комплекс конструкторских, технологических и организационных мероприятий, обеспечивающих разработку и освоение производства новых видов продукции, а также совершенствование выпускаемых изделий Производство изделий без надлежащей технической подготовки удлиняет сроки освоения (выхода на плановую рентабельность) в 2. 2,5 раза В этом случае рентабельный период сокращается так как наступает моральное старение продукции, падение спроса на нее и зачастую снижение цены на нее Уровень технической подготовки производства зависит от многих факторов, которые можно подразделить на технические, экономические, организационные, социальные В настоящее время существенный резерв совершенствова-

ния процессов обработки высоконагруженных деталей ГТД состоит в комплексном анализе и учете технических и организационных факторов с целью разработки закономерностей и методик, позволяющих разрабатывать и управлять технологическими процессами изготовления деталей ГТД

Таким образом, данная работа, направленная на повышение эффективности обработки высоконагруженных деталей ГТД за счет совершенствования методов решения технологических и организационных задач, является и значимой

Целью работы является повышение эффективности обработки высоконагруженных деталей ГТД посредством создания методологии комплексного решения технологических и организационных задач на этапе технологической подготовки производства

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие научно-технические задачи

1. Провести теоретический анализ и разработать пути совершенствования технологических решений, применяемых при изготовлении высоконагруженных деталей ГТД

2. Предложить мероприятия по совершенствованию организационных решений, применяемых при производстве высоконагруженных деталей ГТД

3. Разработать математическую модель оценки степени влияния технологических и организационных факторов на производительность процессов обработки

4 Реализовать практически результаты исследований и разработать методику оценки экономической эффективности технологических и организационных решений, принимаемых при изготовлении высоконагруженных деталей авиационных двигателей.

Научная новизна работы заключается в предложенной методологии комплексного решения технологических и организационных задач с целью повышения эффективности принятия технологических решений в условиях современного авиадвигателестроительного производства и предложенной математической модели оценки степени влияния технологических и организационных факторов

•методологию комплексного решения технологических и организационных задач, исходя из повышения эффективности технологических процессов;

•математическую модель оценки степени влияния технологических и организационных факторов на производительность обработки,

•методику оценки экономической эффективности технологических процессов изготовления высоконагруженных деталей авиационных двигателей.

Апробация работы:

Отдельные результаты работы докладывались и обсуждались на Научно-практической конференции «Комплексная автоматизация технологической подготовки производства на ОАО «НПО «Сатурн» на базе программного обеспечения НЛП «Интермех» (г. Рыбинск, 2005 г.), на Международной школе-конференции молодых ученых, аспирантов и студентов им. П.А. Соловьева и В.Н. Кондратьева (г. Рыбинск, 2006 г.); на научно-техническом совете ОАО «Уфимский моторный завод» (2006 г.); на научно-техническом совете ЗАО «Авиационные технологии» (2006 г.), полностью работа докладывалась и обсуждалась на научных семинарах кафедр «Технология авиационных двигателей и общего машиностроения» РГАТА им. П. А. Соловьева (2007 г.) и на научно-техническом совете ОАО «НПО «Сатурн» (2007 г.)

Публикации-

По теме диссертации опубликованы 4 научные работы.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения с общими выводами по работе, списка использованных источников из 76 наименований. Объем работы 201 страница, 59 рисунков, 31 таблица

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Первая глава посвящена анализу состояния вопроса повышения эффективности обработки высоконагруженных деталей авиационной техники На основании анализа работ Братухина А Г, Скибина В А, Амирова Ю Д и других, автором рассмотрены современное состояние и особенности развития авиационного лромышленного комплекса, в результате чего сформулированы задачи, решение которых необходимо для создания конкурентоспособной авиационной техники Установлено, что резервы повышения эффективности обработки деталей ГТД скрыты в совершенствовании подходов к решению технологических и организационных задач

Автором проанализированы требования к точности и качеству поверхностного слоя дисков и лопаток как особо ответственных высоконагруженных деталей ГТД. Анализ показал, что высокие теплонапряженность, механическая напряженность, вибронапряженность таких деталей, труднообрабаты-ваем'ость материалов, повышенные требования к точности изготовления, коррозионной стойкости и другие требования к высоконагруженным деталям вызывают применение сложных и оригинальных технологических решений. На основании анализа производственных данных ОАО «НПО «Сатурн» автором сделан вывод о том, что из общего числа выявленных недостатков до 40% вызваны только'производственными причинами, связанными с недостатками как технологического, так и организационного плана Все это требует разработки и внедрения новых, прогрессивных технологических процессов, опирающихся на новейшие достижения науки и техники, разработку и использование высокоточного оборудования, при этом сама организация производства должна обеспечить их эффективное использование и продвижение, а также ритмичность всего производственного процесса Таким образом, автором сделан вывод о том, что основой производственного обеспечения качества высоконагруженных деталей ГТД является высокое совершенство производства - его технологии и организации, которое характеризуется, прежде всего, способностью стабильно изготавливать продукцию в строгом соответствии с требованиями конструкторской документации.

На основании работ Васильева А С , Кондакова А.И, Дальского А М и других ученых автором проанализированы способы получения заготовок для

дисков и лопаток ГТД исходя из конструктивных и технологических особенностей последних и методики выбора оптимального способа получения заготовки.

Автором рассмотрены существующие подходы к выбору и расчету показателей эффективности технологических процессов в целом и процессов механической обработки в частности Анализ и обобщение трудов Барташева Л В , Булыкина А П, Великанова К М, Гильмана А М, Молчанова Г М и других ученых позволил автору обосновать выбор себестоимости механической обработки в качестве основного показателя ее эффективности Однако в настоящее время отсутствуют удобные в использовании и обладающие достаточной точностью методики для определения составляющих себестоимости обработки

Во второй главе представлены результаты теоретического анализа технологических решений, применяемых при изготовлении высоконагруженных деталей ГТД (на примере дисков и лопаток), на основании которого предложены мероприятия по совершенствованию технологических решений

Автором проанализированы конструкция, применяемые материалы, требования к изготовлению дисков и лопаток (рисунки 1 и 2), на основании чего предложена классификация этих деталей, необходимая для создания групповой технологии

а

б

в

г

Рис 1 Примеры конструкций лопаток компрессора а - с хвостовиком типа «ласточкин хвост», б - с антивибрационными полками, в - с шарнирным хвостовиком; г - с трапецеидальным хвостовиком

а б в

Рис. 2. Примеры конструкции дисков: а - диск турбины, б - диск компрессора II каскада, в - диск ротора турбины

Автором был выполнен анализ действующих на ОАО «НПО «Сатурн» технологических процессов изготовления дисков и лопаток. Он показал, что, еще на стадии разработки технологических процессов имеют место нарушения основных принципов технологии машиностроения. Например, применение в одном технологическом процессе различных вариантов базирования лопаток по замку (нарушение принципов постоянства и совмещения баз), использование нерегулируемых опорных элементов оснастки при установке лопаток по вспомогательным поверхностям технологической бобышки (нарушение правила «шести точек») и др. Кроме того, несмотря на значительный прогресс в совершенствовании методов обработки и отдельных операций, в полной мере не решен комплекс вопросов, связанных с обеспечением требуемой точности и повышением уровня автоматизации производства. Для решения этой проблемы автором предложена технология изготовления лопаток турбин на многоцелевых станках, что, как показала практика, позволяет существенно повысить эффективность обработки за счет обработки с одного ус-танова и снижения трудоемкости технической подготовки производства.

С целью обеспечения требуемых эксплуатационных свойств дисков автором предложено формировать поверхностный слой требуемого качества только в местах концентрации напряжений. Для практического решения этого вопроса разработана технология и специальная установка для струй-но-гидравлического упрочнения дисков компрессора, которая внедрена на ОАО «НПО «Сатурн»

Третья глава посвящена теоретическому анализу и совершенствованию организационных решений, применяемых при изготовлении высоконагру-женных деталей ГТД (на примере лопаток и дисков).

т

Автором показано, что рассмотрение процесса управления с позиций системного подхода приводит к необходимости разработки концепции интеграции,что требует изменений в организации маркетинга и управлении организацией продаж. Все это обусловило тот факт, что при непосредственном участии автора была теоретически разработана и практически внедрена на ОАО «НПО «Сатурн» новая организационная концепция предприятия «от функциональных исполнителей к совместной работе», что, в свою очередь, потребовало разработки внедрения новой стратегии проектирования деталей, узлов и изделий, целью которой является разработка, стандартизация и усовершенствование процессов для развития технологии создания ГТД, его поддержки и обслуживания. Неотъемлемой частью этого процесса, по мнению автора, является совершенствование способов организации конструкторского и технологического проектирования высоконагруженных деталей ГТД

С целью повышения эффективности производства автором предложена методология реализации концепции параллельного проектирования (СААРР), которая основана на трех основных методиках, каждая из которых реализована в виде экспертной системы (рисунок 3)

- проектирование с учетом требований сборки (DFA),

- проектирование с учетом требований изготовления деталей (DFM),

- проектирование с учетом требований конкурентоспособности (DFC)

(CAD-система автоматизированного проектирования)

Рис 3 Структурная схема методики реализации параллельного проектирования

При проектировании очень трудной для прогнозирования остается стоимость этого процесса, как с точки зрения точности методов её определения, так и с точки зрения возможности интеграции этих методов в процесс единовременного проектирования В данной работе предлагается метод определения ожидаемых затрат на основе интеграции конструкторского и технологического проектирования с использованием методологии параллельного проектирования Сущность метода состоит в том, что параллельно с проектированием конструкции осуществляется сокращённое нормативное проектирование технологии и расчет на этой основе ожидаемых материальных и трудовых затрат на изготовление изделия (рис, 4).

Рис. 4 Стоимостное проектирование изделий Для реализации положений параллельного проектирования автором разработаны виртуальные конструкторско-технологические модели дисков и лопаток ГТД, позволяющие эффективно производить техническую подготовку производства высоконагруженных деталей ГТД (рис 5) По сути, разрабо-

тайные модели являются законченным прототипом среды виртуального производства

Рис. 5. Структура виртуальной конструкторско-технологической модели

В четвертой главе рассматривается создание математической модели оценки степени влияния технологических и организационных факторов на производительность Задача выбора и принятия рационального технологического и организационного решения является многовариантной Поэтому для ее решения автором предлагается автоматизированная система, алгоритм работы которой в упрощенном виде представлен на рис 6. Раскрывается содержание каждого блока алгоритма, представленного на рис 6

Для расчета производительности группы из Р станков применительно к

условиям мелкосерийного производства получена зависимость-

р

Яф= 5 2 ТИ г~А

1 Ърх, +2л1+£1Л2+££^з

1 1 II 11

где 2-число деталей в партии,

5 - количество переходов в технологической операции, ¡рХ1 - длительность одного рабочего перехода, 1Х \ - время холостых ходов, которое не зависит от количества и длительности основных переходов, и 2 — время холостых ходов, связанное с количеством переходов, А - количество инструментов, используемых в технологической операции,

- время замены одного инструмента на конкретной операции, цтп- коэффициент использования станков с учетом внецикловых потерь

Рис. 6 Алгоритм функционирования системы принятия рационального технологического и организационного решения

Формула (1) является универсальной математической моделью расчета производительности станочной системы в условиях мелкосерийного производства. В зависимости от варианта организации операции на оборудовании (станки с ручным управлением или типа «Машинный обрабатывающий центр») при расчете производительности из формулы могут быть исключены время смены заготовки при использовании многоместных приспособлений или подготовительно-заключительное время при использовании многоместных накопителей В этих случаях данные категории времени перекрываются основным временем обработки детали, и производительность оборудования значительно повышается Предлагаемая методика позволяет оценить и сравнить производительность различных вариантов оборудования и различных вариантов организации выполнения операций. Расчеты производительности можно выполнять как при проработке технологических решений, так и для оценки окончательного варианта технологического процесса В первом случае для расчетов можно использовать среднестатистические значения временных характеристик, во втором - уточненные значения

В пятой главе рассматривается практическое применение результатов исследований и оценка экономической эффективности предложенных решений Перед современным предприятием стоит задача создания универсальной модели технологической базы данных группового производства, в которой должны быть отражены иерархия и взаимосвязь всех аспектов группового производства Такая модель является основой для объединения проектирования, обеспечения материалами, обеспечения кадрами, проведения технологической подготовки производства, изготовления изделий и его эксплуатации в единый процесс

На основании результатов исследований, представленных в главах 2-4 настоящей работы, автором разработана и внедрена на ОАО «НПО «Сатурн» технологическая система базы данных, являющаяся основой групповой технологии обработки лопаток ГТД и включающая в себя совокупность баз данных по наименованиям деталей, имеющих общую геометрию и одинаковое функциональное назначение (лопатки компрессорные, лопатки турбинные, диски, валы; шестерни и т д)

Каждая база с таким наименованием включает всю совокупность деталей такого функционального назначения, изготовляемых в настоящее время или

ранее. Она содержит код детали (шифр), ее чертеж, математическую модель. Номер (код) детали записывается в базе в том виде, в каком он «исторически» сложился за весь период проектирования и изготовления данных деталей. Каждому из номеров, т.е. каждому изделию, соответствует конструкторский чертеж детали. Их количество обязательно должно совпадать. На основе базы формируется технологическая база данных, например «Лопатка турбины». Вертикальное строение технологической базы данных представляет собой групповая технология механической обработки турбинной лопатки - последовательность технологических операций, обязательно осуществляемых при обработке каждой лопатки, входящих в базу данных детали «Лопатка турбинная». Фрагмент схемы базы данных представлен в табл. 1.

Таблица I

Схема базы данных «Лопатка турбинная» (фрагмент)

№ п/п Номер де тали Математическая модель

1 хххх

1717

2

3 2211

Для оценки сравнительной эффективности вариантов механической обработки высоконагруженных деталей ГТД автором разработана методика расчетного определения составляющих себестоимости обработки, отличительной особенностью которой является объединение нормативного и поэлементного методов расчета, что позволяет сократить объемы вычислительной работы и достичь более высокой точности расчетов. С целью оценки повышения технического уровня изделий после внедрения решений, предложенных автором

в данной работе, разработана методика оценки технического уровня и конкурентоспособности выпускаемой продукции

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1 Созданная автором информационно-логическая модель процесса разработки и постановки высоконагруженных деталей ГТД на производство делает возможным комплексный анализ и оценку альтернативных конструктивно-технологических и организационных решений, позволяя оптимизировать производственные процессы

2 Виртуальные конструкторско-технологические модели, разработанные для дисков и лопаток ГТД, позволяют эффективно производить техническую подготовку производства высоконагруженных деталей ГТД и являются законченным прототипом среды виртуального производства, дающего возможность комплексной автоматизации процессов жизненного цикла изделий

3 Разработанная математическая модель расчета производительности позволяет на стадии подготовки производства с достаточной точностью спрогнозировать трудоемкость и производительность обработки, что позволяет повысить эффективность последней с минимальными временными и экономическими затратами

4. Предложенная методология расчета производительности обработки является достаточно универсальной и может быть применена на предприятиях различных отраслей промышленности при разном уровне серийности

5 Значительно повысить качество принимаемых при изготовлении высоконагруженных деталей ГТД технологических и организационных решений позволяет предложенная автором модель групповой технологической базы изготовления деталей ГТД,

6 Предложенная технология изготовления лопаток турбин на многоцелевых станках' позволяет существенно повысить эффективность обработки за счет обработки с одного установа и снижения трудоемкости технологической подготовки производства

7 Повышение эффективности производства возможно при внедрении разработанной автором методики реализации концепции параллельного проектирования

8 Повысить качество оценки экономической эффективности механической обработки высоконагруженных деталей ГТД возможно при помощи разработанной автором методики расчета себестоимости обработки и оценки конкурентоспособности и технического уровня выпускаемой продукции

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

Статьи

1 Безъязычный, В.Ф. Особенности технологического обеспечения качества поверхностного слоя и точности обработки деталей газотурбинных двигателей [ Текст] / В Ф Безъязычный, В В Клейменов // Справочник. Инженерный журнал - 2007-№7 - С 22-29

2 Кожина, Т.Д. Конструкторско-технологическое обеспечение качества новых изделий триботехнического назначения [ Текст ] / Т Д Кожина В В. Клейменов// Трение и смазка в машинах и механизмах. - 2007 - № 6 - С 9-13.

3. Кожина, Т.Д. Математическая модель оценки степени влияния техноло-гичских и организационных факторов на производительность / Т Д Кожина, В.Н. Корытов, В.В. Клейменов // Рыбинск РГАТА им Соловьева - 2007 -С 28

Из материалов конференций, семинаров, чтений

1. Клеймёнов, В.В. Особенности опытно-конструкторских разработок для двигателей нового поколения [ Текст ] / В В Клейменов // Материалы Международной школы-конференции молодых ученых, аспирантов и студентов им П.А. Соловьева и В Н Кондратьева Ч 2 Рыбинск- РГАТА, 2006 - С 119-126

Зав РИОМ А Салкова Подписано в печать 12 10 2007 Формат 60x84 1/16 Уч-издл 1,0 Тираж 100 Заказ 86

Рыбинская государственная авиационная технологическая академия им П А Соловьева (РГАТА) Адрес редакции 152934, г Рыбинск, ул Пушкина, 53 Отпечатано в множительной лаборатории РГАТА 152934, г Рыбинск, ул Пушкина, 53

Введение.

1. Обзор литературных источников и производственных сведений по теме диссертационной работы.

1.1. Особенности развития авиационного промышленного комплекса.

1.2. Особенности опытно-технологических разработок при производстве газотурбинных двигателей.

1.3. Требования к точности и качеству поверхностного слоя особо ответственных высоконагруженных деталей ГТД.

1.4. Обоснование методики выбора способа получения заготовок лопаток и дисков.

1.5. Оценка экономической эффективности механической обработки.

1.6. Выводы по главе 1. Цели и задачи исследования.

2. Теоретический анализ и совершенствование технологических решений, применяемых при изготовлении высоконагруженных деталей ГТД.

2.1. Классификация деталей по типоразмерам и применяемым материалам.

2.1.1. Лопатки ГТД.

2.1.2. Диски ГТД.

2.2. Требования, предъявляемые к технологическим процессам изготовления лопаток и дисков.

2.2.1. Технологические процессы изготовления лопаток ГТД.

2.2.2. Технологические процессы изготовления дисков ГТД.

2.3. Технологические решения, применяемые при изготовлении лопаток.

2.3.1. Подготовка технологических баз заготовки.

2.3.2. Обработка хвостовиков лопаток турбины.

2.3.3. Обработка бандажных полок лабиринтов.

2.3.4. Обработка цилиндрических поверхностей лопаток турбины.

2.3.5 Специальные и контрольные операции.

2.3.6. Технология изготовления лопаток турбин на многоцелевых станках.

2.4. Технологические решения, применяемые при изготовлении дисков.

2.4.1. Изготовление технологических баз и наружного контура дисков.

2.4.2. Изготовление пазов в дисках турбины и компрессора.

2.5. Выводы по главе 2.

3. Теоретический анализ и совершенствование организационных решений, применяемых при изготовлении высоконагруженных деталГТД.

3.1. Анализ структуры механизма принятия организационных решений.

3.2. Пакет программ «Интермех» как средство реализации новой концепцсозданиизделий.

3.2.1. Параллельное интегрированное проектирование.

3.2.2. Проектирование на основе преобразования функции качества.

3.2.3. Стоимостное проектирование изделий.

3.2.4. Проектирование на основе виртуальных конструкторско-технологических моделей.

3.3. Выводы по главе 3.

4. Математическая модель оценки степени влияния технологических и организационных факторов на производительность (на примере лопаток и дисков ГТД).

4.1. Разработка алгоритма функционирования модели.

4.2. Описание блоков системы.

4.2.1. Блок расчета количества переходов.

4.2.2. Блок расчета количества операций.

4.2.3. Блок расчета трудоемкости обработки детали.

4.2.4. Блок расчета станкоемкости обработки деталей.

4.2.5. Блок расчета структуры производственной системы.

4.2.6. Блок расчета технологической себестоимости.

4.2.7. Блок выбора рационального варианта производственной системы.

4.3 Расчет производительности оборудования и производственных систем в условиях мелкосерийного производства.

4.4. Математическая модель оценки комплексного влияния технологических и организационных факторов на производительность станочного комплекса.

4.5.Выводы по главе 4.

5. Практическая реализация и экономическая эффективность результатов исследований.

5.1. Разработка технологической системы базы данных.

5.2. Определение экономической эффективности механической обработки.

5.2.1. Расчет затрат на режущий инструмент.

5.2.2. Расчет полной себестоимости одной минуты работы станка и станочника.

5.3. Методика оценки конкурентоспособности нового изделия

5.4. Оценка технического уровня изделия.

5.5. Вывод по главе 5.

Уровень научно-технической подготовки производства определяет эффективность изготовления продукции, обусловливает возможность ритмичности ее выпуска с заданными потребительскими свойствами.

Техническую подготовку производства можно рассматривать с точки зрения производства какого-либо продукта на базе уже существующего или с точки зрения организации нового производства. Решение экономических, социальных и других задач предприятия непосредственно связано с быстрым техническим прогрессом производства и использования его достижений во всех областях хозяйственной деятельности. На предприятии он осуществляется тем эффективней, чем совершеннее на нем техническая подготовка производства, под которой понимается комплекс конструкторских, технологических и организационных мероприятий, обеспечивающих разработку и освоение производства новых видов продукции, а также совершенствование выпускаемых изделий. Запуск в производство изделий, прошедших полную техническую подготовку, позволяет добиться высокой рентабельности их выпуска уже через 1.2 года (рис. 1, кривая 1).

Рис. 1. Зависимость рентабельности изделий от качества технической

0 1 2 3 4 5 6 7 годы подготовки производства

Производство изделий без надлежащей технической подготовки (рисунок 1, кривая 2) удлиняет сроки освоения (выхода на плановую рентабельность) в 2.2,5 раза. В этом случае рентабельный период сокращается т.к. наступает моральное старение продукции, падение спроса на нее и зачастую снижение цены на нее.

Основными задачами технической подготовки производства на авиадви-гателестроительном предприятии являются:

- формирование прогрессивной технической политики, направленной на создание более совершенных видов продукции и технологических процессов их изготовления;

- создание условий для высокопроизводительной, ритмичной и рентабельной работы предприятия;

- последовательное сокращение длительности технической подготовки производства, ее трудоемкости и стоимости при одновременном повышении качества всех видов работ.

Техническая подготовка производства, как известно, по своему содержанию подразделяется на исследовательскую, конструкторскую (проектирование изделий) и технологическую стадии [1-3]. Назначение первой стадии - проведение прикладных исследований, экспериментирование, изучение возможностей использования новых конструктивных решений, материалов, технологических процессов, прогнозирование спроса на продукцию и др. Вторая стадия охватывает все необходимые виды работ по конструированию (разработке проекта) новых изделий, изготовлению опытных образцов, совершенствованию выпускаемых изделий. Третья стадия имеет своей задачей разработку новых и совершенствование существующих технологических процессов, технологической оснастки, средств и методов контроля качества, нормативов трудовых и материальных затрат, совершенствование организации производства в цехах и на производственных участках. В целом техническая подготовка составляет часть жизненного цикла изделия и должна рассматриваться во взаимосвязи с другими процессами жизненного цикла.

Уровень технической подготовки производства зависит от многих факторов, которые можно подразделить на следующие основные группы [1-3].

1. Технические факторы - разработка и внедрение типовых и стандартных технологических процессов, использование стандартизированных и унифицированных средств технологического оснащения; применение систем автоматизированного проектирования технологической оснастки; применение автоматизированных система управления предприятием (АСУП), станков с ЧПУ, прогрессивных режимов механической и термической обработки деталей; внедрение прогрессивных заготовок с целью снижения трудоемкости на механическую обработку и материалоемкости продукции, улучшение метрологического обеспечения; применение средств активного технического контроля качества; автоматизация контроля за выполнением сетевых графиков проектирования и производства средств технического оснащения.

2. Экономические факторы - поэтапное опережающее финансирование работ технической подготовки производства; предоставление льготных кредитов; создание фонда стимулирования освоения новой техники.

3. Организационные факторы - развитие и углубление специализации производства; аттестация качества технологических процессов и изготовленных средств технологического оснащения, нестандартного оборудования по результатам качества опытного образца или первой промышленной партии изделий основного производства, улучшение организации вспомогательного производства; совершенствование отношений между вспомогательным и основным производством; расширение внутризаводского, межзаводского, внутриотраслевого кооперирования.

4. Социальные факторы - повышение квалификации исполнителей; механизация и автоматизация производственных и вспомогательных операций с целью улучшения условий труда, развитие социальной сферы; улучшение психологической атмосферы в коллективе. Техническая подготовка производства может предусматривать техническое перевооружение, реконструкцию и расширение отдельных производственных участков, а также модернизацию оборудования.

Осуществлением единой технической политики на предприятии руководит, как правило, главный инженер, опираясь на аппарат технической подготовки производства. Организационные формы и структура ее органов определяются принятой на предприятии системой подготовки производства.

Выбор формы организации технической подготовки производства зависит от масштаба и типа производства, характера изготовляемой продукции, частоты ее обновления и других факторов. Для крупных предприятий массового и крупносерийного производства характерна централизованная форма подготовки, при которой вся работа осуществляется в аппарате заводоуправления. С этой целью создаются отделы главного технолога, общезаводская лаборатория, отдел планирования технической подготовки производства. На некоторых предприятиях организуются два конструкторских отдела: опытно-конструкторский, занимающийся разработкой новой продукции, и серийно-конструкторский, имеющий задачей совершенствование выпускаемой продукции [2].

На предприятиях единичного и мелкосерийного производства применяется преимущественно децентрализованная или смешанная форма подготовки производства: при первой форме основная работа по технической подготовке ведется соответствующим бюро производственных цехов; при второй -весь объем работ распределяется между заводскими и цеховыми органами. В этом случае конструкторская подготовка чаще всего осуществляется в отделе главного конструктора, а технологическая - в цеховых бюро подготовки производства. На небольших предприятиях вся техническая подготовка сосредотачивается в едином техническом отделе.

Таким образом, очевидно, что процесс проведения технической подготовки производства не является сам по себе просто установкой оборудования, а представляет собой сложный комплекс взаимосвязанных мероприятий. Фактически это коренная перестройка производства, начиная с оборудования и заканчивая специализацией работников.

Целью работы является повышение эффективности обработки высоко-нагруженных деталей ГТД посредством создания методологии комплексного решения технологических и организационных задач на этапе технологической подготовки производства.

Автор защищает:

• методологию комплексного решения технологических и организационных задач, исходя из повышения эффективности технологических процессов;

• математическую модель оценки степени влияния технологических и организационных факторов на производительность обработки;

• методику оценки экономической эффективности технологических процессов изготовления высоконагруженных деталей авиационных двигателей.

Научная новизна работы: заключается в предложенной методологии комплексного решения технологических и организационных задач с целью повышения эффективности принятия технологических решений в условиях современного авиадвигателестроительнош производства и предложенной математической модели оценки степени влияния технологических и организационных факторов.

Практическая ценность состоит в том, что реализация предложенной методики комплексного решения технологических и организационных задач позволяет сократить сроки выпуска продукции на рынок с обеспечением требуемого ее качества.

5.5 Выводы по главе 5

1. Основой групповой технологии обработки лопаток ГТД является разработанная автором и внедренная на ОАО «НПО «Сатурн» технологическая система базы данных.

2. Значительно повысить качество принимаемых при изготовлении высоконагруженных деталей ГТД технологических и организационных решений позволяет предложенная автором модель базы групповых технологий изготовления деталей ГТД.

3. Повысить качество оценки экономической эффективности механической обработки высоконагруженных деталей ГТД возможно при помощи разработанной автором методики расчета себестоимости обработки и оценки конкурентоспособности и технического уровня выпускаемой продукции.

195

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Предложенная автором работы технология изготовления лопаток турбин на многоцелевых станках позволяет существенно повысить эффективность обработки за счет обработки с одного установа и снижения трудоемкости технологической подготовки производства.

2. Повышение эффективности производства возможно при внедрении разработанной автором методики реализации концепции параллельного проектирования.

3. Информационно-логическая модель процесса разработки и постановки высоконагруженных деталей ГТД на производство, созданная автором на основе структурирования функций качества, делает возможным комплексный анализ и оценку альтернативных конструктивно-технологических и организационных решений, позволяя оптимизировать производственные процессы.

4. Виртуальные конструкторско-технологические модели, разработанные для дисков и лопаток ГТД, позволяют эффективно производить техническую подготовку производства высоконагруженных деталей ГТД и являются законченным прототипом среды виртуального производства, дающего возможность комплексной автоматизации процессов жизненного цикла изделий.

5. Разработанная математическая модель расчета производительности позволяет на стадии подготовки производства с достаточной точностью спрогнозировать трудоемкость и производительность обработки, что позволяет повысить эффективность последней с минимальными временными и экономическими затратами.

6. Предложенная методология расчета производительности обработки является достаточно универсальной и может быть применена на предприятиях различных отраслей промышленности при разном уровне серийности.

7. Значительно повысить качество принимаемых при изготовлении высоконагруженных деталей ГТД технологических и организационных решений позволяет предложенная автором модель базы групповых технологий изготовления деталей ГТД.

8. Повысить качество оценки экономической эффективности механической обработки высоконагруженных деталей ГТД возможно при помощи разработанной автором методики расчета себестоимости обработки и оценки конкурентоспособности и технического уровня выпускаемой продукции.

1. Автоматизация проектирования технологических процессов в машиностроении / В. С. Корсаков, Н. М. Капустин, К. X. Темпельхоф и др.; Под общ. ред. Н. М. Капустина. М: Машиностроение, 1988. - 303 с.

2. Амиров Ю. Д. Научно-техническая подготовка производства. -М: Экономика, 1989. -230с.

3. Амиров Ю. Д., Янковский Г. А. Ресурсосбережение и качество продукции. М.: Изд - во стандартов. 1988.

4. Братухин А.Г. Перспективы развития авиационного комплекса России. // Авиационная промышленность. 1995. № 11-12.

5. CALS в авиастроении. / А. М. Братухин, Ю. В. Давыдов, Ю. С. Елисеев, Ю. Б. Павлов, В. И. Суров, / Под научной редакцией А. Г. Братухина. М.: Изд-во МАИ. 2000. - 304 с.

6. Братухин А.Г., Решетников Ю.Е., Иноземцев А.А. Основы технологии создания газотурбинных двигателей для магистральных самолетов. -М.: Авиатехинформ, 1999. 554 е.: ил.

7. Семенченко И.В., Мирер Я.Г. Повышение надежности лопаток газотурбинных двигателей технологическими методами. М.: Машиностроение, 1977 г., 160 с.

8. Конарева JI. А. Управление качеством продукции и освоение передовой технологии (опыт США и Японии).- ЭКО, 1988, №1, с.155-170.

9. Дальский A.M. Технологическое обеспечение надежности высокоточных деталей машин. М.: Машиностроение, 1975. 223 е., ил.

10. К.В. Холщевников. Теория и расчет авиационных лопаточных машин. М: Машиностроение. 1970,610 с., ил.

11. Авиационный технический справочник (эксплуатация, обслуживание, ремонт и надежность). Александров В.Г., Майоров А.В., Потоков Н.П. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: «Транспорт», 1975.-432 с.

12. Высококачественные чугуны для отливок/ B.C. Шумихин, В.П. Кутузов, А.Н. Храмченков и др.: Под ред. Александрова. М.: Машиностроение, 1982.-222 с.

13. Курдюмов А.В., Пикунов М.В., Чурсинов В.М. Литейное производство цветных и редких металлов. М.: Металлургия, 1982. -352 с.

14. Металловедение и технология металлов. /Ю.П. Солнцев, В.А. Веселое, В.П. Демянцевич и др. М.: Меиаллургия, 1988.-512 с.

15. Технология конструкционных материалов/ A.M. Дальский, И.А. Арутюнов, Т.М. Барсукова и др. М.: Машиностроение, 1985.-448 с.

16. Васильев А. С. и др. Технологические основы управления качеством машин. -М.: Машиностроение. 2003.

17. Васильев А. С, Кондаков А. И. Выбор заготовок в машиностроении. //Справочник. Инженерный журнал. 2002. Приложение № 11 к журналу.

18. Кондаков А. И., Маштаков А. В. К вопросу об автоматизации выбора исходных заготовок.// Изв. ВУЗов. Машиностроение. -1990. № 5. С. 129133.

19. Кондаков А. И. Формирование информационной основы проектирования маршрутных процессов изготовления деталей. // Справочник. Инженерный журнал. 2001. №3. С. 15-20.

20. Митрофанов С. П. Групповая технология изготовления заготовок серийного производства. JL: Машиностроение. 1985. - 240с.

21. Машиностроение. Энциклопедия. Т. 111-3. Технология изготовления деталей машин. / А. М. Дальский, А. Г. Суслов, Ю. Ф. Назаров и др.; под общ. дед. А. Г. Суслова. 2000.840 с.

22. Суслов А. Г., Дальский А. М. Научные основы технологии машиностроения. М: Машиностроение, 2002. - 684 с, ил.

23. Технико-экономический анализ машин и приборов ЛО.Н. Мым-рин, К.А. Грачева, Ю.В. Скворцов и др. Под общ. ред. М.И. Игнатова и В.И. Постникова. -М.: Машиностроение, 1985. -248 с.

24. Великанов К.М., Новожилов В.И. Экономичные режимы резания металлов. М.: Машиностроение, 1972 г. - 120 с.

25. Расчеты экономической эффективности новой техники: Справочник /Под общ. ред. К.М. Великанова. 2-е изд., перераб. и доп. - JL: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1990. -448 с.

26. Оптимизация режимов обработки на металлорежущих станках. Гильман А.М. и др. М.: Машиностроение, 1972. -188 с.

27. Молчанов Г.Н. Повышение эффективности обработки на станках с ЧПУ. -М.: Машиностроение, 1979. 204 с.

28. Булыкин А.П. Расчет эффективности перспективной технологии на предприятиях. -М.: Экономика, 1972. 150 с.

29. Воскресенский Б.В., Паламарчук А.С. Справочник экономиста машиностроительного предприятия. -М.: Машиностроение, 1977. -302 с.

30. Определение экономической эффективности вариантов механической обработки деталей. Великанов К.М. JL: Машиностроение, 1971. 240 с.

31. Уваров Л.Б., Леонов Б.Н., Соколов А.А., Шаров С.И. О выборе схем базирования при обработке лопаток компрессора ГТД // Авиационная промышленность. -1980. №11.

32. Чешенко Н.П. Оценка эффективности создания АСУ. М.: Статистика, 1978.239с.

33. Гаврилов Д.А. Управление производством на базе стандарта MRP И. СПб: Питер, 2003.352 с.

34. Хоровиц П., Хилл Р. Искусство схемотехники: В 2-х т.: Пер с англ. М.: Мир, 1983. Т. 2. 590 с.

35. Хоровиц П., Хилл Р. Искусство схемотехники: В 2 т.: Пер с англ. М.: Мир, 1983. Т. 1.598 с.

36. Панкин В.А., Бакалеев В.П. Стратегия ведущих зарубежных авиадвигателестроительных компаний в 21 веке. М.: ЦИАМ им. Баранова, 2002.45 с.

37. Безъязычный В. Ф., Шилков Е. В., Корытов В. Н. Методика проведения работ по комплексной оценке и выбору рационального варианта технологического решения. Рыбинск. РГАТА, 2001. с.

38. Безъязычный В. Ф., Корытов В. Н. К вопросу оценки производительности оборудования в мелкосерийном и серийном механообрабатываю-щем производстве. // Инструмент и технологии. Российский научно-технический журнал. 2003. №11-12. с. 59-62.

39. Федюкин В. К. и др. Методы оценки и управления качеством промышленной продукции. /В. В. Федюкин, В. Д. Дурнев, В. Г. Лебедев. М. : «Филинь». Рипант. 2001. - 328 с.

40. Экономия энергоресурсов в промышленных технологиях. Справочник методическое пособие / Авторы - составители : Г. Я. Валин, Л. В. Дубникова, Е. А. Замятин и др. Под общей ред. С. К. Сергеева. Hi ГУ, НИЦЭ -: Н. Новгород. 2001г.

41. Сорокин В. М. Антропов С. П. Анализ технологий обработки цилиндров. / Сб. матер, всероссийской кон. «Технологии в Машино-и приборостроении на рубеже XXI века» Н-Новгород: 2000. с. 120-126.

42. Волчкевич Л. И., Ковалев М. П., Кузнецов М. М. Комплексная автоматизация производства. М.: Машиностроение, 1983.269 с.

43. Бадягин А.А., Овруцкий Е.А. Проектирование пассажирских самолетов с учетом экономики эксплуатации. М.: Машиностроение, 1964.

44. Беляков И.Т., Борисов Ю.Д. Технологические проблемы проектирования летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1978.

45. Ловыгин А., Васильев А., Кривцов С. Современный станок с ЧПУ и CAD/CAM система, М.: Литкон Пресс 2006г. -287 с.

46. Р.А. Бирбраер, И.Г. Альтшулер Основы инженерного консалтинга, М.: Изд-во «Дело», 2007г., 231с.

47. Бирбраер Р., Багиров Ф., Столповский В. Построение эффективного бизнеса машиностроительных предприятий// Промышленник России 2003. №7.

48. Васильев В.Н. Организация, управление и экономика гибкогоинтегрированного производства в машиностроении. М.: Машиностроение 1986.

49. Сулима A.M., Носков А.А., СеребрянниковГ.З. Основы технологии производства газотурбинных двигателей. М.: Машиностроение, 1996. 480 с.

50. Чернышев В.В., Рахмарова М.С., Дейч Г.Б. Протягивание и упрочнение хвостовиков лопаток газотурбинных двигателей. М.: Машиностроение, 1971. 276 с.

51. Васильев A.JI. Модульный принцип формирования техники. М.: Издательство стандартов, 1989. 238 с.

52. Базров Б.М. Совершенствование машиностроительного производства на основе модульной технологии // Станки и инструмент. № 10 1985 с. 22-25.

53. Васильев В.Н. Организация, управление и экономика гибкого интегрального производства в машиностроении. М.: Машиностроение, 1986. 312с.

54. Мухин А.В. Технологический подход к обоснованию новой концепции организации промышленного производства// По всей стране. №11. 2000. С. 4-7.

55. Седыкин Ф.В. Размерная электрохимическая обработка деталей машин. М.: Машиностроение 1976. 302 с.

56. Б.Н. Бирюков Электрофизические и электрохимические методы размерной обработки М.: Машиностроение 1981 с. 125

57. Д.А. Гаврилов Управление производством на базе стандарта MRP-II С. Петербург: Питер, 2003

58. Акимов JI.M. Выносливость жаропрочных материалов М.'.Металлургия, 1997.

59. Барышев Е.Е. Структура и свойства сплавов на никелевой основе // Физические свойства металлов и сплавов /межвузовский сборник./ Свердловск 1986.

60. Братухин А.Г. Технологическое обеспечение высокого качества надёжности, ресурса авиационной техники. М.: Машиностроение т.1 520 е., Т.2 298с.

61. Ипатов Н.С., Паокина JI.C. Высокоскоростное резание жаропрочных сплавов // Научно- технический сборник НИИД, 1990

62. Коломыцев П.Т. Высокотемпературные защитные покрытия для никелевых сплавов. М.: Металлургия 1991. 237 с.

63. Мубояджян С.А., Помелов Я.А. Вакуумно-плазменная технология высоких энергий // Авиационные материалы 1983 №1 С. 64-70.

64. Производство высокотемпературных литых лопаток авиационных ГТД. Под ред. С.И. Яцыка. М.: Машиностроение 1995. 256с.

65. Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки металлов резанием: Справочник/ Под редакцией С.Г. Энтелиса, Э.М. Берли-нера. М.: Машиностроение, 1986.

66. Строганов Г.Б. Жаростойкие покрытия, осаждаемые в вакууме для защиты конструкционных жаропрочных сплавов. Черноголовка: Институт хим. Физики АН СССР, 1990.204 с.

67. Петухов А.Н. Сопротивление усталости деталей ГТД.

68. Проников А.С. Надёжность машин. -М.: Машиностроение 1978 572 с.

69. Третьяков О.Н., Носков А.А. Прогрессивные технологические процессы в производстве и эксплуатации ГТД. М.: Изд-во МАИ, 2003, 400 с.

70. Зоткин В.Е. Методология выбора материалов и упрочняющих технологий в машиностроении. М.:Высш. школа.,2004. -264 с.

71. Чуев Ю.В., Спехова Г.П. Технические задачи исследования операций. М. 1971.пп1. САТУРН

72. Дата 26,092007 исх. № 20б/ой5у На №09 '2"007г.1. Акт

73. О внедрении результатов диссертационной работы Клейменова Валерия Васильевича

74. Комиссия отмечает, что исследования Клейменова В.В. посвящены актуальной проблеме повышения эффективности производства высоконагруженных деталей ГТД.

75. Разработанная математическая модель расчета производительности позволяет на стадии подготовки производства спрогнозировать трудоемкость и производительность обработки, что позволяет минимизировать временные и экономические затраты.

76. Председатель комиссии: Исполнительный директор

77. Члены комиссии: 1-й зам. Главного инженера Зам. Главного технолога Начальник КОСПУ1. И. Д. Юдин/

78. А.В. Собенников/ /Д.В. Барвинок/ /Е.М. Большаков/