Введение к работе
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 полками (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
Ні=(0...,0,05)мм
Еі=(0,05 0,21мм
Ні
* Для обеспечения зазирай IE.Ж) бопускается борабопжа с послебующии
Восстановлением фосок согласно чертежу лопаток
" На 20% лопаток бопускается увеличение зазороВ ІЕІ бо 0.5мм и зазороБ (Д.М бо 0.5мм
* Допускается пять несосебних нуле&ых зозарой ІД)
". Разоорат банбажнои полки относительно полки хбостс&ика на блине (Т) не более 0,03мм
* Разрешается обеспечить обработкой не более IS лопаток no размеру
' (PI 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
- 4 -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.
Структура и объем 'работы. \г 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.
