Проектирование и изготовление трубопроводов сложной конфигурации с использованием цифровых технологий

Перспективные материалы и технологии в аэрокосмической отрасли

УДК 629

А. С. Запорожский, А. А. Никишев ОАО «Красноярский машиностроительный завод», Россия, Красноярск

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ИЗГОТОВЛЕНИЕ ТРУБОПРОВОДОВ СЛОЖНОЙ КОНФИГУРАЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЦИФРОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Рассмотрено состояние изготовления трубопроводов сложной конфигурации серийного изделия космической техники и предложен алгоритм процесса внедрения комплексной автоматизированной системы проектирования, изготовления и монтажа этих трубопроводов.

В настоящее время ведется внедрение алгоритма [1] комплексной автоматизированной системы проектирования, изготовления и монтажа трубопроводов сложной конфигурации с использованием цифровых технологий и применением 3Э-моделей, который позволяет исключить использование эталонов трубопроводов; повысить точность изготовления; упростить изготовление и исключить использование ручного труда; усовершенствовать технологию изготовления трубопроводов и монтажа их в составе узла и изделия за счет наглядности 3Э-модели; отслеживать этапы сборки изделия. Алгоритм реализуется для серийного изделия космической техники, имеющего КД на обычных бумажных носителях и при наличии эталонов трубопроводов. Работа осуществлялась в несколько этапов.

1. Измерения имеющихся эталонов:

- обмерялись участки, необходимые для гибки эталонов трубопроводов, изготавливаемого изделия на контрольно-измерительном комплексе с получением координат или 3Э-модели (в зависимости от возможности комплекса);

- обмерялись эталоны самих трубопроводов изготавливаемого изделия на контрольно-измерительном комплексе с получением координат или 3Э-модели;

2. Этап проектирования:

- создана 3Э-модель и библиотека деталей (наконечников, тройников, переходников и т. д.), входящих в трубопроводы;

- спроектированы упрощенные 3Э-модели и библиотека габаритных макетов арматуры (клапанов, фильтров, компенсаторов), входящей в трубопроводы;

- произведены 3Э-модели и библиотека крепежных деталей и сборочных единиц (ДСЕ) трубопроводов;

- разработаны 3Э-модели стандартных отраслевых крепежных ДСЕ трубопроводов, отсутствующих в ОАЭ-программе;

- созданы упрощенные габаритные 3Э-модели основных элементов (емкостей, ферм, переходников и т. д.) изделия;

- скомпонованы 3Э-модели изделия (размещение основных элементов изделия: емкостей, переходников, ферм и т. д.);

- проложены трассы трубопроводов с учетом обхода зон приборов, обеспечения минимальных зазоров и возможности крепления трубопроводов по результатам измерений эталонов на измерительном комплексе (КИМ);

- размещены элементы крепления трубопроводов.

3. Этап отработки технологии изготовления слож-нопрофильных участков трубопроводов:

- конвертированы файлы 3Э-модели или введены координаты участков трубопроводов по результатам измерений эталонов на КИМ для управляющей программы трубогибочного станка;

- введены конвертированные координаты или 3Э-модели участков трубопроводов в трубогибочный станок;

- осуществлено сгибание участков трубопроводов на трубогибочном станке.

На этом этапе работ была изготовлена опытная партия сложнопрофильных участков трубопроводов, выполненных из сплава АМг6 диаметром 25 мм, толщиной стенки 2 мм по схемам намотки и проталкивания по 3Э-моделям, с использованием программно-аппаратного комплекса контроля геометрии трубопроводов, специализированного программного обеспечения ТеБйОАБ и программно-математического обеспечения для постпроцессора модуля управления трубогибочным станком. При сгибании по схеме намотки осуществлялась намотка трубной заготовки на профильный шаблон, корректировалась продольная подача (поворот профильного шаблона); по схеме проталкивания на разных участках трубы радиус гиба по внутреннему контуру менялся от 400 до 1 500 мм, при этом корректировался угол отклонения гибочного кронштейна, скорость продольной подачи, положение гибочного ролика в трехмерной системе координат. Изготовлено по 6 трубопроводов методами намотки и проталкивания. Повторяемость в пределах радиуса пружинения по радиусу гиба составила 95 % при намотке и 90 % - при проталкивании. По результатам изготовления опытной партии участков трубопроводов можно сделать вывод о большей точности и лучшей повторяемости геометрических размеров трубных деталей, изготовленных по схеме намотки на профильный шаблон. Однако при необходимости получения радиусов гиба более 210 мм, либо получения разных радиусов гиба на одной трубной детали целесообразно использовать схему проталкивания.

4. Этапы отработки технологии монтажа трубопроводов:

- разработан технологический процесс с введением 3Э-графики, что позволило исключить ссылки на виды, сечения и технические требования чертежа, уменьшить количество ссылок на нормативно-технические документы. Введенная в ТП 3Э-графика

Решетневскце чтения

дает более полную визуализацию конструкции изделия при сложной конфигурации трубопроводов и их плотной компоновке по сравнению с 2-х мерной графикой чертежа и упрощает монтажные работы и их последующий контроль. Введение в ТП 3Б-графики оснастки и 3Б-графики ее установки на изделие дает представление о ее конструкции и последовательности монтажа.

Разработанные алгоритмы электронного проектирования, изготовления и монтажа трубопроводов сложной конфигурации в настоящее время внедряют-

ся в обществе и уточняются в процессе проведения опытно-конструкторских работ.

Библиографическая ссылка

1. Запорожский А. С., Никишев А. А. Проектирование и изготовление трубопроводов сложной конфигурации с использованием цифровых технологий // Решетневские чтения : материалы XIV Междунар. науч. конф. : в 2 ч. ; под общ. ред. Ю. Ю. Логинова ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2010. Ч. 1.

A. S. Zaporozhsky, A. A. Nikishev JSC «Krasnoyarsk Machine-Building Plant», Russia, Krasnoyarsk

DESIGNING AND MANUFACTURING OF PIPELINES HAVING COMPLICATED CONFIGURATION WITH DIGITAL TECHNOLOGY

The authors consider the results of manufacturing of pipelines having complicated configuration of serial-product space technicians, algorithm ofpromoting process for complex automated system of designing and installation of these pipelines.

© Запорожский А. С., Никишев А. А., 2011

УДК 669.056.9

С. Н. Карпенюк

ОАО «Красноярский машиностроительный завод», Россия, Красноярск

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОЙ ОБРАБОТКИ ПРЕЦИЗИОННЫХ ОТВЕРСТИЙ И КАЧЕСТВА ИХ ПОВЕРХНОСТИ

Изложены основные вопросы при использовании критической технологии ЭЭО в производстве ДСЕ РТК.

Развитие всех отраслей промышленности, особенно авиационной и ракетно-космической техники, привело к использованию материалов со специальными эксплуатационными свойствами: сверхтвердых, вязких, жаропрочных, композиционных. Обработка заготовок из этих материалов обычными методами (способами) механической обработки весьма затруднительна или невозможна совсем. Поэтому параллельно с разработкой этих материалов создавались принципиально новые методы (способы) обработки такие как, например, электрофизические, которые основаны на непосредственном воздействии различных видов энергии на обрабатываемую заготовку. Применялись так же новые технологические процессы и высокоэффективное оборудование, являющиеся важным направлением развития авиационного двигателе-строения.

Технологическая проработка деталей (лопатки турбины и соплового аппарата, экраны и кольцевые детали камеры сгорания, детали топливной аппаратур) современных ГТД (газотурбинных двигателей) показывает, что в них имеются охлаждающие и функциональные отверстия, выполняемые с высокой точностью и качеством. Наблюдается тенденция к

уменьшению диаметров и увеличению количества отверстий в таких деталях. Диапазон диаметров составляет 0,2-3,0 мм при глубине до 50 мм. Технологические проблемы изготовления таких отверстий связаны с необходимостью достижения высокой геометрической точности обработки, большой глубиной отверстий (Ь/Б > 100), расположением отверстий под острым углом к торцовой поверхности.

Данные технологические проблемы также не предоставляется возможным решить механическими методами обработки, в то время как электроэрозионные методы могут быть эффективны для получения пазов и отверстий в деталях ГТД, выполненных из жаропрочных и титановых сплавов, так как технологические показатели метода практически не зависят от физико-механических характеристик обрабатываемых материалов, и обработка осуществляется без заметных силовых воздействий. Однако применение традиционной электроэрозионной обработки для получения отверстий малого диаметра, особенно с большим значением отношения Ь/Б, сопряжено с технологическими трудностями. Это связано, главным образом, с затруднениями эвакуации продуктов эрозии (шлама). Поэтому актуальной задачей является правильный