автореферат диссертации по авиационной и ракетно-космической технике, 05.07.05, диссертация на тему:Прогнозирование и обеспечение точности изделий сложной конструктивной формы

На правах рукописи

СУРКОВ Олег Станиславович

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТОЧНОСТИ ИЗДЕЛИЙ СЛОЖНОЙ КОНСТРУКТИВНОЙ ФОРМЫ

Специальность 05.07.05 - тепловые двигатели

летательных аппаратов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Самара - 1996

Работа выполнена в Самарском государственном аэрокосмичеа университете имени академика С.П.Королева.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Демин Ф. И.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Барвинок В. А.

кандидат технических наук Павлович Л.А.

Ведущее предприятие: Самарское КБ машиностроения

Защита состоится "_"_ 1996 г. в_час. на

седании диссертационного совета Д 063.87.01 Самарского госуда твенного аэрокосмического университета им. академика С. П. Корол по адресу: 443086, Самара, Московское шоссе, 34.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Самарского рокосмического университета.

Автореферат разослан "_"_ 1996 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 063.87. д.т.н., профессор

- 1 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одним из важных показателей качества изделий является точность соединений, характеризуемая определенными величинами зазоров и натягов между сопрягаемыми поверхностями. С увеличением требований к точности трудоемкость изготовления и сборки изделий значительно возрастает. При этом удельный вес пригоночных работ в серийном производстве достигает 25%, в мелкосерийном 30-40% трудоемкости сборки. Пригонка становится почти неизбежной при изготовлении конструктивно сложных изделий, которые характеризуются следующими особенностями: наличие плоских и пространственных размерных связей, многозвенность размерных цепей при высоких требованиях к точности замыкающего звена, необходимость одновременного обеспечения точности в нескольких размерных цепях, наличие размерных цепей с параллельной связью.

Указанным признакам в полной мере отвечает колесо турбины газотурбинного двигателя, качественные показатели которого зависят от одновременного обеспечения определенных величин зазоров между бандажными и замковыми полкаш (рис.1), а также весовых параметров лопаток в сборочном узле. Доводка аналогичных конструкций в серийном производстве осуществляется в течение нескольких лет путем многократной корректировки номинальных и допустимых значений чертежных размеров, изменения технологических схем обработки, оборудования и соответствующей оснастки с целью выявления деталей и сборочных единиц с наиболее вероятными значениями размерных параметров. Длительный процесс доводки во многих случаях определяется: 1) малыми масштабами производства; 2) большим количеством конструктивных параметров, обеспечиваемых методами неполной взаимозаменяемости; 3) значительными погрешностями измерения, достигающими 50% и более от допуска на контролируемые размеры.

Цель работы и задачи исследования. Повышение надежности обеспечения сборочных параметров и сокращение сроков подготовки производства изделий сложной конструктивной формы (на примере колеса 1 ступени турбины газотурбинного двигателя). В соответствии с поставленной целью определены следующие задачи:

- анализ современных тенденций развития производства применительно к объекту исследования;

- исследование точности обеспечения сборочных параметров колеса турбины на этапах сборки, изготовления и контроля лопаток турбин;

Бандажная. полка

Ж=(0....0,05)мм Е]=(0.05.....0,2!мм

* Для обеспечения зозорай (Е.Х!) допускается борабопжа с послебующии восстановлением фосок согласно чертежу лопаток

" На 20% лопаток Запускается увеличение зазораВ |Е| бо 0,5мм и зазороб (Л.Ж) бо 0.5мм

* ¿опускается пять несосебних нуле&ых зазорой |Д) Разборот банбажнои полки относительно полки хбосто&ика на блине (Т) не более 0,03мм

* Разрешается обеспечить доработкой не более 15 лопаток по размеру

' (Р| на Величину <0.05мм

Рис. 1 Схема колеса турбины с техническими требованиями

- исследование влияния точности измерения лопаток на надежность обеспечения сборочных параметров колеса турбины;

- разработка конструкции измерительного устройства и алгоритма его ' функционирования;

- оценка достоверности косвенного метода измерения и измерительного устройства;

- разработка инженерной методики построения технологического процесса изготовления деталей сложной конструктивной формы с учетом требований к надежности качественных показателей.

Методика выполнения работы. При создании алгоритмов анализа точности использована теория пространственных размерных цепей в векторной форме, метод статистического моделирования производственных погрешностей и погрешностей измерения. Достоверность использованных моделей и алгоритмов подтверждена многолетней промышленной доводкой серийного изделия "Е", а также статистическими исследованиями производственных погрешностей . При разработке и изготовлении экспериментального образца измерительного устройства использованы законы оптики и основные принципы построения адаптивных оптико-электронных систем. Требуемая точность измерения подтверждена метрологической аттестацией и опытно-промышленной проверкой измерительного устройства.

Научная новизна заключается в разработке методических основ построения технологических процессов изделий сложной конструктивной формы на основе предварительного анализа точности соединений с учетом пространственного расположения размерных величин, а также производственных погрешностей и погрешностей измерения. Основные результаты работы, выносимые на защиту: 1) Формализация задачи решения пространственных размерных цепей с использованием векторной схемы и метода статистического моделирования производственных погрешностей. 2) Построение векторной размерной модели формирования сборочных параметров колеса турбины. 3) Алгоритм, анализа точности соединений конструктивно-сложных изделий с учетом корреляционного влияния составляющих размеров, коррекции номинальных значений и допусков составляющих размеров по назначенным приоритетам "влияния". 4) Алгоритм назначения приемочных границ при контроле поверхностей, сложно ориентированных в пространстве, с учетом погрешностей изготовления и измерения, обеспечивающий надежную отбраковку изделий по контролируемым параметрам. 5) Алгоритм обоснования точности измерения с учетом назначенных приемочных границ, обеспечивающий минимально допустимое количество "ложного брака". 6) Конструкция многомерного оптико-электронного измерительного устройства для контроля

размерных параметров лопаток турбины с микропроцессорной системой в контуре управления. 7) Методика моделирования погрешности косвенного измерения, связанной функциональной зависимостью с погрешностями прямых измерений. 9)"Алгоритм-методика проектирования технологических процессов конструктивно-сложных изделий.

Практическая ценность. Все' разработанные алгоритмы реализованы в виде программ для компьютеров типа IBM PC и объединены в единый алгоритм-методику проектирования технологических процессов с целью обеспечения'точности сборочных параметров конструктивно-сложных изделий. Данный алгоритм позволяет технологу на стадии подготовки производства с учетом априорных и статистических моделей погрешностей обработки и"измерения прогнозировать обеспечение сборочных параметров и выбирать средства достижения заданной точности с учетом современных тенденций развития производства. Разработанное измерительное устройство ^позволяет использовать его как для активного контроля в процессе изготовления лопаток, так и для осуществления направленной сборки колеса турбины по действительным параметрам лопаток.

Реализация работы. Разработанные алгоритмы и программы, а также конструкция измерительного устройства, внедрены в АО "Моторостроитель".

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на всесоюзной научно-технической конференции "Конструктивно-технологические методы повышения надежности и их стандартизация" (г.Тула, 1988 г.), научно-технической конференции "Качество сборочных единиц машин" (г.Уфа, 1991 г.), международной научно-технической конференции "Методы и средства оценки и повышения надежности приборов, устройств и систем" (г.Пенза, 1993 г.), международной научно-технической конференции "Динамика и прочность двигателей" (г.Самара, 1996 г.)., на НТС участников межвузовской программы "Ресурсосберегающие технологии" в МИП (1993- 1995 г.г.).

Публикации. По результатам выполненной работы имеется 7 публикаций. t \

Структура и объем 'работы. „ Диссертация состоит из введения, 6 глав, общих выводов, списка.используемых источников и 4 приложений. Работа.изложена на 181 страницах машинописного текста, содержит 36 рисунков и 5 таблиц. Библиография включает 79 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована цель

и направления исследования, даны краткие характеристики работы и полученных результатов.

В первой главе приводится обзор литературных источников, отражающих достижения мирового производственного опыта в обеспечении геометрической точности изделий и сокращении сроков подготовки производства. Обзор выполнен применительно к объекту исследования и аналогичным конструктивно-сложным изделиям. Приводится анализ работ в области теории точности машин и технологических процессов отечественных и зарубежных исследователей (Б. С.Балакшин, Н. А.Борода-чев, Н.Г.Бруевич, А.П.Соколовский, В.Н. Кован, А.И.Якушев, Ю. В. Ляндон, В.С.Корсаков, Д.Н.Решетов, А.С.Шевелев, И.Г. Фридлендер и др.). Отмечается необходимость дальнейшего изучения и совершенствования универсальных методов расчета параметров точности на основе комплексного подхода с учетом погрешностей, возникающих при изготовлении и контроле.

Во второй главе приводится анализ надежности обеспечения заданной точности соединений колеса турбины ГТД на различных стадиях производства (от проектирования до сборки).

Анализируются размерные связи колеса турбины, которые имеют пространственное расположение составляющих звеньев (размеров). Обосновывается выбор методики оптимального расчета точности таких связей с использованием векторной схемы размерных цепей, статистического моделирования производственных погрешностей и их вероятностного суммирования, позволяющего исключить ошибки в установлении норм точности и получить экономический эффект за счет расширения допусков составляющих размерных звеньев.

Рассматриваются основные теоретические положения и используемый математический аппарат, включающий задание вектора на плоскости, пересчет координат составляющего вектора в исходную систему координат, пространственное суммирование векторов, определение взаимного расположения поверхностей в пространстве, моделирование законов распределения погрешностей составляющих размеров, кусочную аппроксимацию экспериментальных законов распределения.

На основе представленных зависимостей разработаны алгоритмы и программа для ПЭВМ по расчету пространственных размерных цепей. В расчетах модель производственной погрешности представляет собой композицию нормального закона распределения случайных факторов и равновероятного закона систематически изменяющихся факторов (связанных с износом инструмента). Композиционное распределение имеет математическое ожидание и среднее квадратическое отклонение, а также характеризуется величиной 0 < ц < 1, равной отношению системати-

ческой составляющей к общему полю рассеивания. Моделирование угловых погрешностей производится для нормального закона распределения.

Приводятся результаты анализа межполочных зазоров Н,Д1, Е! соседних лопаток, установленных в диск, с помощью разработанной программы (^=0,3). В качестве примера на рис.2 приведены результаты расчета величины ^ в виде: а) векторной модели ' пространственной размерной цепи; б) проекции пространственного облака распределений замыкающего звена на плоскость исходной системы координат; в) гистограммы рассеивания вероятных значений замыкающего звена при проецировании пространственного облака значений на направление формирования сборочного параметра.

Проведенный далее анализ технологического процесса сборки колеса турбины подтвердил результаты расчетов: качество и продолжительность сборки нестабильны для разных сборочных комплектов (подгонка, замена), существенно зависят от квалификации исполнителя. С целью уменьшения трудоемкости сборки для исследуемых параметров расширены технические требования на обеспечение точности (см.рис.1), что в свою очередь приводит к уменьшению ресурсных и экономических показателей двигателя в целом.

Для определения возможных резервов повышения точности соединений колеса в программу размерного анализа был введен расчетный модуль оценки корреляционного влияния составляющих звеньев пространственной размерной цепи на величину рассеивания замыкающего звена. Проведенные расчеты показали доминирующее воздействие размерных параметров лопаток, которые требуют надежного выполнения в " заданных пределах, а также технологической компенсации погрешностей.'

Далее приводится анализ технологических схем формирования основных (влияющих) размерных параметров лопаток турбины. При обработке используется типовая последовательность операций: первыми формируются поверхности хвостовика, относительно которых выполняются поверхности замковых и бандажных полок последовательно по схеме межоперационного формирования размеров. Анализ показал, что используемые технологические схемы отвечают конструктивным особенностям лопаток, и повышение точности возможно только путем повышения качества технологической системы и использования активного контроля.

Процесс многолетней доводки технологии позволил ужесточить допуски на основные конструкторские размеры, оказывающие существенное влияние на параметры Е, и Ж!. Расчеты показали, что уменьшение про-; изводственных допусков "влияющих" размеров и расширение технических требований к точности соединений колеса позволяют исключить операции подгонки для обеспечения зазоров Е1 и Ж1.

Исправимый Брак 94,7%

4.3

0.8

20.2 20.2

16.9

16.9

-0.24 (натяг!

0.3

-еЗ-Е&-

В.4

Линия нулевого натяга (зазора)

а ,05

3.5

допустимая

Величина

зазора

Ройные Йета/ш5%

Замена / 0.3%

0.061 (: ■ез-^—

X,

аз0р) Напрайление - натяга .■•,

Рис.2 Результаты вероятностного анализа сборочного параметра Н,

Далее приводятся результаты статистического анализа измерения основных размерных параметров бандажных и замковых полок лопаток в производственных условиях на заводской измерительной оснастке, который подтвердил правильность выбранных моделей производственных погрешностей для размерного анализа. Результаты сделанных измерений также показали, что обеспечение необходимой точности "влияющих" размерных параметров полок происходит на пределе возможностей используемых технологических схем обработки, что влечет за собой нестабильность процесса во времени с вероятным выходом размеров за пределы уменьшенных допусков.

Необходимость надежного обеспечения размерных параметров лопаток в заданных пределах требует 100% измерения размеров в процессе изготовления и на этапе окончательного контроля. Однако анализ схем измерения, достоверности измерительных устройств показал, что погрешность измерения превышает|50% от поля допуска на контролируемые параметры. Это обусловлено: 1) использованием различных средств измерения для контроля размерных параметров одной лопатки; 2) настройкой каждого измерительного устройства по своему эталону; 3) наличием силовых факторов при закреплении при отсутствии надежных установочных баз у лопатки; 4) наличием подвижных элементов с индикаторными часами. В связи с этим повышение точности средств контроля является метрологическим резервом повышения надежности обеспечения размерных параметров.

Третья глава посвящена исследованию влияния точности измерения на надежность обеспечения размерных параметров лопаток.

Для этого анализируются известные теоретические вопросы разбраковки деталей при контроле. В частности, теоретическое решение вопроса о том, насколько необходимо уменьшать поле производственного допуска Т=±6, чтобы, учитывая наличие погрешностей измерения, обеспечить его выполнение с заданной надежностью вводом приемочных границ ±бп:

В производственной практике получили распространение нормативные документы, в частности: ГОСТ 8.051-81 "ГСП. Погрешности, допускаемые при измерении линейных размеров до 500 мм", предусматривающий регламентацию допустимой погрешности измерения ед (0,2,..0,22)Т. Влияние погрешности измерения должно быть учтено установлением приемочных границ, которые находятся графическим способом в зависимости от параметров разбраковки: тп (число деталей неправильно принятых, в процентах от общего числа измеренных), п (число деталей неправильно забракованных, в процентах от общего числа измеренных). Основные недостатки стандарта: 1) учитывает контроль

только линейных размеров, 2) используется типичное допущение о нормальном законе распределения контролируемого параметра, 3)'вводит зависимость ед и -.Т>от величины формируемого размера и квалитета точности, что не совсем корректно для конструктивно сложных изделий.

В связи с этим решается задача обеспечения надежности разбраковки при контроле поверхностей, сложно-определенных в пространстве несколькими размерами. Общий алгоритм решения включает основные этапы: 1) моделирование распределения действительных положений контролируемой поверхности в направлении измерения по заданным законам распределения составляющих размеров в пределах допусков; 2) расчет параметров разбраковки л и и на основе полученного распределения и заданного закона погрешности измерения в пределах допустимых границ; 3) расчет приемочных границ ±6П, обеспечивающих минимально допустимое значение т (проход брака в число годных)- при данной точности измерения; 5) расчет числа ступеней контроля при заданной точности измерения и величине возможного брака или расчет необходимой точности измерения при заданном числе ступеней контроля (с целью уменьшения величины ложного брака).

Для решения задачи используется векторная схема размерной цепи и метод статистического моделирования. Приводится математический аппарат моделирования и алгоритм решения. Разработанная программа включена в качестве расчетного модуля в программу анализа точности сборочных параметров конструктивно-сложных изделий.

С использованием разработанной программы проведено исследование достоверности' контроля основных поверхностей лопаток турбины. Расчеты позволили обосновать необходимую точность измерительного устройства (5 мкм) и величины приемочных границ, обеспечивающих надежную разбраковку лопаток по основным размерам в режиме двухступенчатого контроля.

Далее проводится анализ наиболее распространенных методов повышения точности контроля в производстве, на основе которого применительно к лопатке турбины принимается разработка специального средства измерения повышенной точности.

В четвертЬйтлаве описывается разработанная конструкция специального оптико-электронного измерительного устройства для контроля основных размерных параметров лопаток турбины.

Дается характеристика объекта измерения и обосновывается выбранный принцип "бесконтактного измерения с оптическим увеличением. Анализируются оптико-электронные методы измерения с использованием фотодатчиков с переносом "зарядов (ФПХ). "

Приводится описание измерительного устройства, спроектированного и изготовленного для лопатки турбины с использованием основных принципов построения адаптивных оптико-электронных систем. В электронной схеме устройства использован модульный ■ принцип построения отдельных узлов при аппаратно-программной реализации отдельных функций. Настройка измерительного устройства производится с помощью двух эталонных лопаток (тах и min), действительные размеры которых заданы и измерены относительно единой измерительной базы - оси лопатки. Разработанная конструкция измерительного устройства позволяет обеспечивать одновременный контроль 13 основных размерных параметров (1- толщина хвостовика по роликам, 4- на замковой полке, 8-на бандажной полке) с одной установки от единой измерительной базы.

Структурная схема работы измерительного устройства представлена на рис. 3, где 1 - измеряемая лопатка; 2 - базирующий элемент; 3 - регулятор положения лопатки; 4 - индикатор положения лопатки; X -ось симметрии хвостовика лопатки; Z - продольная ось лопатки; Ч -ось, перпендикулярная плоскости X0Z; ИИ - источник излучения; РЗ -регулируемые зеркала; 0 - объектив; Á¡ - измеряемый размер лопатки; МПС - микропроцессорная система; ПО - программное обеспечение.

Приводится формула косвенного измерения размеров полок относительно оси симметрии хвостовика;

(Nj i-Nmlnl) (Эгаах1 - Зш1п1 ± Дз) AJt = Эи1п1+ ----- ± Д;

wmaxi ~ "mini

где

к) | - измеряемый i-й размер j-й лопатки (мм); 3maxi- 3mini " размеры эталона-тах и эталона-rain в i-й точке соответственно, определяются по паспортам эталонов (мм); Nraax¡, Nmlnl - число затемненных элементов ФПЗС, соответствующее i-му размеру Эшах и 3min; Nj i - число затемненных элементов ФПЗС, соответствующее измеряемому размеру A¡ ¡; . OmaxT-3mlnx)

üg=--Cosd1 - величина смещения (мм) оси симметрии

2 хвостовика эталона-тах относительно эта-

лона-min по нормали к контролируемой поверхности;

л NjT-NrainI ....

Д. =--ñg - величина смещения (мм) оси j-и лопатки

(NmaxT-NmlnI) относительно оси эталона-min по нормали

к контролируемой поверхности;

О) - угол наклона измеряемой поверхности к оси симметрии хвостовика;

- и -

Ал

Рис.3 Структурная „'схема измерительного устройства

эгаахГ' Зтшт ~ паспортные размеры толщины хвостовика по роликам для эталонов;

ИшахТ'МттГ'Мл - число затемненных элементов ФПЗС, соответствующее размеру хвостовика по роликам у эталонов и измеряемой лопатки.

Использование МПС в контуре управления измерительного устройства позволяет осуществлять адаптацию к искажающим факторам, производить считывание, обработку оптических изображений, расчет размерных параметров, а также статистическую обработку результатов измерения в автоматизированном режиме.

Приводится алгоритм программной реализации работы устройства. Точность и производительность контроля на оптико-электронном измерительном устройстве позволяют использовать его для регулирования точности при изготовлении, а также осуществления направленной сборки по измеренным параметрам с целью получения оптимальных сборочных параметров колеса турбины без дополнительной подгонки и переборок.

В пятой главе приводится анализ точности косвенного измерения размерных параметров лопаток и метрологическая аттестация измерительного устройства.

Отмечаются особенности расчета погрешностей косвенных измерений, требующие учета сложных деформаций законов распределения при перемножении и делении случайных величин. Так как строго аналитические расчеты при этом вызывают определенные трудности, для предварительной оценки результирующей погрешности косвенного измерения лопаток на оптико-электронном измерительном устройстве использован метод статистического испытания (Монте-Карло).

Формула косвенного измерения приведена к виду:

. _ ~ Ц,1„1> в , %Т-МИ1ПТ)

"1 1 ~ "1 + - "2 -'"3

(МПах1 ~ Мшш) (Нивх1-Ни1пГ)

где Ri.R2.R3 - постоянные величины для каждой лопатки

Задача моделировалась при различных распределениях и сочетаниях погрешностей непосредственно измеряемых величин. В качестве моделируемых параметров прямых измерений использованы показания датчика ФПЗС в виде целых чисел (от 0 до 1000), соответствующих количеству "теневых" фоточувствительных элементов спроецированного оптического изображения контролируемой поверхности лопатки.

Согласно полученным данным, при любых законах составляющих погрешностей погрешность косвенного измерения была распределена по закону, близкому к нормальному, для всех контролируемых параметров. Из этого следует вывод: 1) для метрологической аттестации опти-

ко-электронного измерительного устройства достаточна оценка непосредственно результатов... .косвенного измерения; 2) устойчивость в оценке центра распределения погрешности измерения позволяет использовать для повышения точности метод многократных наблюдений с последующим усреднением результатов.

Совместно с метрологической службой АО "Моторостроитель" была проведена метрологическая аттестация оптико-электронного измерительного устройства. Наибольшая погрешность измерения составила 5мкм.

На основании проведенных испытаний экспериментального образца конструкция измерительного устройства принята к проработке для изготовления опытного образца для управления точностью изготовления лопаток турбины, а также выдачи рекомендаций по направленной сборке колес турбины.

В шестой главе приведена методика проектирования технологических процессов конструктивно-сложных изделий с использованием разработанных алгоритмов и программы по анализу точности размерных свя- ■ зей.

Предлагаемая методика определяет последовательность действий технолога при разработке технологических процессов. Общий алгоритм методики представлен на рис.4 и состоит из следующих основных эта-

юв: '".....

1. Технологический анализ-деталей сборочного узла и разработка типовых технологических Процессов с учетом конструкторских допусков. В результате точностного анализа типовых решений определяются законы распределения погрешностей обработки и экономически обоснованные границы допусков (Та-0Д на окончательно формируемые параметры.

2. Построение конструкторской размерной цепи, анализ сборочных параметров с использованием разработанной программы "Вектор", статистическая оценка рассеивания (М(х), бх, и), оценка надежности (вероятности) обеспечения сборочного параметра с долей исправимого и неисправимого брака в партии. При обеспечении заданной точности сборочного параметра переходим к выбору схем измерения и измерительной эснастки.

3. При недостаточной надежности обеспечения сборочного параметра с помощью программы "Вектор" производится оценка корреляционного влияния каждого звена размерной цепи на рассеивание сборочного параметра. В соответствии со степенью влияния назначаются приоритеты коррекции допусков. Дпя^Зсех звеньев размерной цепи, оказывающих заметное влияние на рассеивание замыкающего звена, рассматривается возможность оптимизации простановки размеров с целью уменьшения

1. ЭАКОНа РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОГРЕШНОСТЕЙ

г. экононнческн пелсквднше граници допуски шот

г конструкторские размер«

1. допуски размеров 1граниш

1 шона распредели»» гошимсте» (модш

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ КсГ

РАЗРАБОТКА ТИПОВОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

ПОС1РОЕНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ РАЗМЕРНОЙ ШЛИ

АНАЛИЗ СБОРОЧНОГО ПАРАМЕТРА СТАТИСТИЧЕСКАЯ ЩЕНКА

аисжА ептнт

ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОСТАНОВКИ КОРРЕКЦИЯ НОМИНАЛОВ коррекция ДОПУСКОВ (Тр)

ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ ОБРАБОТКИ

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМВ

П0ДА8ЛЕНИС ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

УПРАВЛЕНИЕ ТОЧНОСТИ (АКТИВНЫЙ КОНТРОЛЬ!

ГРУППОВАЯ СБОРКА СБОРКА С РЕГУЛИРОВКОЙ СБОРКА Е ПОДБОРОМ еборка е пригонкой сборка по измерении« значениям _

1. ЛМУСТИМ ЛОГРЕШОСТИ ИЗМЕРЕНИИ

2. ЗАКОНЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОГРШКВсЬ

АНАЛИЗ СБОРОЧНОГО ПАРАМЕТРА СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА

лавшшс точности

ИЗМЕРЕНИЯ

Рис. 4 Общий алгоритм проектирования технологического процесса

числа составляющих звеньев размерной цепи. По назначенным приоритетам в итерационном режиме осуществляется корректировка номинальных значений и допустимых границ до тех пор, пока корректируемые значения остаются больше экономически обоснованных (Тр>Т3-0.). В частном случае при этом регулируется заданное количественное соотношение величины исправимого и неисправимого брака.

4. При недостаточной надежности обеспечения сборочного параметра для "влияющих" размеров выбирается путь, позволяющий обеспечить определенный запас точности при обработке в соответствии с современными тенденциями развития производства (рассмотренными в главе 1). Производится размерный анализ сборочных параметров с учетом коррекции параметров операционных размеров..

5. При недостаточной надежности обеспечения сборочного параметра производится компенсация погрешностей с использованием наиболее приемлемого способа сборки.

6. На основе выбранного метода компенсации погрешностей обосновываются требования к допустимым погрешностям средств измерений. С использованием программы "Вектор" для ответственных контролируемых параметров осуществляется расчет приемочных границ, обеспечивающих минимальное проникновение брака в число годных. На основе полученных параметров разбраковки обосновывается необходимая точность измерительного устройства для обеспечения допустимого количества ложного брака за одну ступень контроля. При невозможности повышения точности измерения по параметрам разбраковки производится расчет числа ступеней контроля.

Указанные выше положения методики лежат в основе разработанной программы для ПЭВМ и позволяют сократить сроки и объем работ на стадии подготовки производства.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Проведенный анализ тенденций развития производства позволил выявить основные направления работ по обеспечению геометрической точ-тости на этапах проектирования, изготовления, сборки и контроля изделий, а также показал необходимость дальнейшего изучения и совер-иенствования универсальных методов расчета параметров точности изделий с учетом производственных погрешностей.

2. Построенная модель пространственных размерных связей колеса турбины в векторной форме и проведенный анализ сборочных параметров -солеса с использованием статистического моделирования производственных погрешностей позволили повысить достоверность расчетов.

3. Предложенный алгоритм расчета степени влияния составляющих звеньев размерной цепи на рассеивание сборочных параметров колеса турбины позволил выявить размерные параметры, требующие компенсации погрешностей по назначенным приоритетам влияния.

4.Проведенный анализ технологических схем обработки основных размерных параметров лопаток турбины выявил закономерности образования производственных погрешностей, позволил предложить технологические способы компенсации погрешностей, в том числе с использованием активного контроля. Проведенный анализ используемых средств контроля показал необходимость повышения достоверности измерения основных размерных параметров лопаток.

5. Для контролируемых поверхностей, сложно заданных в пространстве, предложен метод и алгоритм расчета приемочных границ, точности измерения и количества ступеней контроля, обеспечивающих минимальное проникновение брака в число годных. С помощью разработанной программы выполнены расчеты приемочных границ и необходимой точности измерения основных размерных параметров лопатки турбины.

6. С целью повышения точности измерений разработано многомерное оптико-электронное измерительное устройство, позволяющее осуществлять контроль основных геометрических параметров лопаток с одной установки от единой измерительной базы. Проведенная опытно-промышленная проверка подтвердила высокую достоверность результатов измерительного устройства, а также возможность его использования для управления точностью при обработке лопаток и выдачи рекомендаций по направленной сборке колеса турбины.

7. Предложенный способ предварительной оценки погрешности косвенного - измерения с использованием статистического моделирования различных сочетаний погрешностей прямых измерений по известной функциональной зависимости позволил выявить закономерности формирования погрешности разработанного измерительного устройства и наметить конструктивные мероприятия, повышающие точность.

8. Предложенная методика проектирования технологических процессов конструктивно-сложных изделий с использованием разработанных программ позволяет прогнозировать и обеспечивать необходимую точность соединений при сокращении сроков и объема работ на стадии подготовки производства в 1,5 раза. Методика принята для использования в качестве технологических рекомендаций при освоении и доводке новых изделий.

ПЕРЕЧЕНЬ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Гуськов к.И., Колдоркина В.А., Сурков Q.C. Об оптимальной партии лопаток для сборки колеса турбины авиационного двигателя: Тезисы всесоюзной научно-технической конференции, Тула, 1988, с. 114.

2. Сурков 0.С., Фадеев В. Я. Повышение точности ориентирования заготовок при обработке базовых поверхностей лопаток ГТД: Тезисы всесоюзной научно-технической конференции, Тула, 1988, с. 117.

3. Демин Ф.И., Сурков 0.С. Прогнозирование и обеспечение качества сборки колес турбины ГТД: Тезисы научно-технической конференции, Уфа, 1991, с. 8.

4. Демин Ф.И., Сурков О.С. Оптико-электронное измерительное устройство для контроля турбинных лопаток. Тезисы международной научно-технической конференции, Пенза, 1993, с. 28.

5. А.С.№1617799 СССР, МКИ 523 Q 3/00 Способ установки лопатки и устройство для его осуществления/ Ф.И.Демин, О.С.Сурков, 0.Н.Выстрадав, - (ДСП).

6. Демин Ф.И., Сурков О.С. Анализ пространственных размерных связей колеса турбины //Проблемы машиностроения. Серия: Новое в теории точности и качества продукции, Ш4-5.- СПб.: Наука, 1996.

7. Демин Ф. И., Сурков 0.С. Проектирование технологических процессов изделий сложной конструктивной формы,- Тезисы 26 международного научно-технического совещания по динамике и прочности двигателей, Самара, 1996.

Сдано в набор 9.09.96 г. Подписано в печать 12.09.96 г. Формат 60 х 84 Vl6. Печать офсетная. Бумага документная. Печ. а. 1,0 Тираж 100 экз. Заказ № 2981.

Отпечатано в типографии УВД С/о г. Самара, ул. Куйбышева, 42.