Концентрация и дифференциация операций

ОСОБЕННОСТИ АВИАСТРОЕНИЯ

Лекция 1

Основные понятия и определения

Особенности авиастроительного производства в первую очередь зависят от габаритных размеров летательного аппарата (ЛА), его назначения и тактико-технических требований к нему.

Специфические особенности производства ЛА (самолета или вертолета):

- большая номенклатура и многодетальность планера (100 тыс. и более деталей, не считая нормалей);

- большая номенклатура используемых материалов (легкие сплавы, легированные стали, титановые сплавы, композиционные материалы, керамика, пластик и др.);

- сложность пространственных форм (большие габариты, не жесткие конструкции, высокие требования точности);

- большая трудоемкость сборочно-монтажных, регулировочных и испытательных работ (до 50% трудоемкости при производстве самолета);

- высокие требования к качеству самолета в целом и его отдельным элементам (комплекс тактико-технических характеристик и показателей, характеризующих надежность его в эксплуатации);

- большая длительность (7-12 лет) разработки ЛА с учетом сертификации и высокая ее стоимость;

- длительная отработка двигателей и аэродинамики ЛА, проведение сотен тысяч циклов усталостной прочности;

- ужесточение требований к воздействию на окружающую среду.

Приведенные особенности ЛА как объекта производства объясняют следующие характерные особенности самолетостроительного производства:

- широкое кооперирование производства;

- частая смена объектов производства;

- большой объем работ по подготовке производства.

Технология - наука о методах и средствах производства (рис.1.2). Цель - получение наиболее рациональных режимов и параметров обработки деталей и изделий в конкретных условиях производства.

 

Рис.1.2. Структурная схема технологии

Производственный процесс представляет собой совокупность всех действий людей и орудий производства, необходимых на данном предприятии для изготовления или ремонта выпускаемых изделий.

Под изделием в машиностроении понимается любой предмет производства, подлежащий изготовлению на предприятии. Изделием может быть машина, ее элементы в сборе и даже отдельная деталь в зависимости от того, что является продуктом конечной стадии данного производства. Полуфабрикат - изделие предприятия- поставщика, подлежащее дополнительной обработке или сборке.

Производственный процесс реализуется в основных и вспомогательных цехах машиностроительного завода.

Технологическим процессом (ТП) называется часть производственного процесса, содержащая действия по изменению и последующему определению состояния предмета производства. Технологический процесс выполняется на рабочих местах. Рабочим местом называется участок производственной площади, оборудованный в соответствии с выполняемой на нем работой.

Наиболее широко для получения заготовок и деталей в авиастроении применяются следующие методы: обработка металлов давлением, механообработка, литье, сварка и др., а также комбинации этих методов. Каждый из этих методов содержит большое число способов получения заготовок и деталей.

Метод- это группа технологических процессов, в основе которых лежит единый принцип формообразования. Формообразование- это совокупность процессов, методов, способов и приемов получения из заготовки готовой детали с заданной формой, размерами и качеством и поверхностного слоя.

Каждый ТП состоит из комплекса взаимосвязанных частных ТП. Частным технологическим процессом называют комплекс действий орудий производства и исполнителей, составляющий специфическую часть ТП изготовления основного изделия предприятия. Каждый частный ТП базируется на определенной физической теории (теория резания, теория обработки металлов давлением, термообработка и др.). Различают технологические процессы по методам их выполнения (литье, штамповка, с термической обработки и т.д.). Эти ТП реализуются в специализированных по технологическому признаку цехах – литейном, штамповочном, термическом, каждый из которых оснащен только литейным или только штамповочным или только термическим оборудованием. Также ТП различают по объекту производства. Это ТП изготовления профильных деталей, листовых деталей, изготовления лопатки, изготовления камеры сгорания и т.д. Эти ТП реализуются в цехах, оснащенных различным технологическим оборудованием, выполняющим операции механической обработки, термообработки, сварки и т.д., то есть различные виды технологических операций, необходимых для изготовления данного объекта производства.

Технологический процесс обычно расчленяется на отдельные составные части: технологические операции, установы, переходы, ходы, позиции, приемы (рис.1.3).

Рис.1.3. Схема членения ТП на составляющие части

Технологическая операция - законченная часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте. Кроме технологических различают вспомогательные операции (транспортировку, контроль, маркировку и т. д.).

Технологические операции разделяются на технологические и вспомогательные переходы.

Технологический переход - законченная часть технологической операции, характеризуемая постоянством обрабатываемых поверхностей, применяемого инструмента при неизменном режиме работы оборудования. Изменение только одного из перечисленных элементов определяет новый переход. Простой переход (рис.1.3,а) – одним инструментом обрабатывается одна поверхность (подрезать торец, снять фаску). Сложный переход – одним или несколькими инструментами обрабатывается несколько поверхностей.

Вспомогательный переход - законченная часть технологической операции, состоящая из действий человека и оборудования, которые не сопровождаются изменением формы, размеров, качества поверхности, но необходимы для выполнения технологического перехода (установка заготовки, закрепление ее, смена инструмента и т. д.).

Переход состоит из рабочих и вспомогательных ходов. Рабочий ход - законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, сопровождаемого изменением формы, размеров, качества поверхности и свойств заготовки.

а		б
	Рис.1.3. Технологический переход при механообработке: а – простой переход; б – сложный переход

Вспомогательный ход состоит из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, не сопровождаемого перечисленными изменениями заготовки, но необходимого для выполнения рабочего хода.

При изменении положения обрабатываемой заготовки операция может состоять из нескольких установок и позиций. Установом называется часть технологической операции, выполняемая при неизменном закреплении обрабатываемой заготовки и собираемого объекта.

Позицией называется фиксированное положение, занимаемое неизменно закрепленной обрабатываемой заготовкой или собираемым изделием совместно с приспособлением относительно инструмента или неподвижной части оборудования для выполнения определенной части операции.

Приемом называется законченное движение рабочего в процессе выполнения операции. Например, вспомогательный переход «установка заготовки в приспособлении» включает приемы: взять заготовку, установить в приспособлении и закрепить.

Панелирование

Панелирование конструкции планера ЛА – это процесс технологического членения агрегатов, отсеков и секций на сборные и монолитные панели. В современных самолетах от 40 до 65% – клепаные конструкции. Поэтому при разработке схемы панелирования агрегатов и секций существует ряд ограничений и требований, основными из которых являются сортамент листов и профилей, поставляемых промышленностью, характеристики металлорежущего, заготовительно-штамповочного оборудования и оборудования для выполнения клепаных соединений (сверлильно-зенковальных установок, клепальных прессов, сверлильно-клепальных автоматов и др.). Например, панелирование крыльевого отсека, при котором панели содержат большое число поясов силовых элементов, нервюр, снижается из-за трудоемкой стыковки этих элементов при сборке агрегата. Определение габаритных размеров панелей - первая задача при выборе схемы панелирования. Второй задачей является определение состава элементов внутреннего силового набора, вынесенного на обшивку. Для агрегатов, имеющих сборные панели, может быть несколько вариантов решения этой задачи. Выбор оптимальной схемы панелирования в каждом конкретном случае должен производиться путем комплексного расчета основных технико-экономических показателей производства (уровня механизации, трудоемкости, затраты на оснастку и др.) по каждому варианту. Наилучшие технико-экономические показатели во многих случаях обеспечиваются при членении агрегатов на панели, включающие обшивку, стрингеры, части несиловых шпангоутов и нервюр (рис.2.6).

Одним из основных показателей технологичности агрегата является коэффициент панелирования

,                                           (2.1)

который определяется отношением панелированной площади  ко всей его площади . Этот коэффициент должен стремиться к единице. Агрегат полностью панелирован, если

Конструктивно-технологическое членение и панелирование фюзеляжа, крыла, хвостового оперения и других агрегатов и секций планера самолета во многом предопределяет их схему сборки (рис.2.7).

Членение агрегатов на отсеки, секции и узлы - это важнейшее технологическое требование к конструкции. Членение и панелирование планера обеспечивает:

– возможность изготовления ЛА разнообразными методами, диктуется конкретными производственными условиями;

– расширение фронта работ при проектировании ТП и средств оснащения, что сокращает сроки и трудоемкость подготовки производства;

– комплексную механизацию и автоматизацию процессов выполнения соединений, что приводит к повышению их качества, росту производительности труда и улучшению условий труда;

– наилучшие условия для контроля качества основной массы соединений;

– увеличение программы выпуска изделий путем параллельной сборки отсеков, секций и узлов, что сокращает цикл сборочных работ;

– оптимизацию размещения производства отсеков и агрегатов, собираемых на других предприятиях;

- транспортировку и ремонт агрегатов и отсеков.

При решении вопросов членения агрегатов учитывается возможность применения прогрессивных методов сборки, характеристики технологического оборудования, наличие и удобство подходов для выполнения сборочного процесса, программы выпуска изделия.

Технологическое членение на отсеки определяется назначением отдельных частей фюзеляжа и формы поверхности в пределах одного отсека, а также требованиями стыковки крыла и оперения с фюзеляжем. Для обеспечения стыковки крыла и фюзеляжа необходимо предусмотреть два технологических стыка, расчленяющих фюзеляж на носовую часть (Ф1), центроплан (ЦП) и хвостовую (Ф2) часть.

Членение отсеков фюзеляжа на секции определяется габаритными размерами листов обшивки, характеристиками оборудования для выполнения соединений и принятой схемой сборки отсеков.

Членение сварных агрегатов должно обеспечивать свободные подходы к месту сварки, позволяющие автоматизировать и механизировать трудоемкие работы по подготовке кромок и поверхностей, а также процесс сварки. Для выполнения этих требований необходимо следующее:

- при образовании сложных поверхностей в конструкциях предусматривать их членение в местах сопряжения поверхностей разных форм;

- для агрегатов типа тел вращения (фюзеляжа, гондолы двигателей) сварные швы располагать в плоскостях, проходящих через продольную ось, или в плоскостях, параллельных или перпендикулярных ей;

- технологические стыки отсеков располагать в одной плоскости, не допуская в конструкции ступенчатых стыков;

- не допускать в конструкции стыка соединений контактной сваркой и сваркой плавлением;

- обеспечивать двусторонний подход к швам главного направления (швы в направлении наибольшей длины) для непрерывной работы автоматического сварочного оборудования;

- предусмотреть возможность контроля сварных соединений и устранения дефектов;

- отделять сварные отсеки от клепаных, обеспечивая возможность создания специализированных сборочных цехов;

- в конструкциях, где наряду с точечной сваркой применяется клепка, применять прессовую клепку. Если это невозможно, ударную клепку производить до точечной сварки.

Панелирование сварных агрегатов необходимо вести с учетом следующих технологических требований:

- в пределах панели должно быть обеспечено постоянство закона формообразования обводов;

- не допускать в конструкции панелей сочетания различных видов соединений;

- все виды сварки, применяемые при сборке панелей, должны выполняться на серийном оборудовании;

- предусматривать применение минимальной номенклатуры видов сварки и избегать пакетов разной толщины в соединениях одной панели;

- предусматривать возможность применения унифицированной оснастки при сборке панелей;

- не применять конструкций панелей с большим числом поясов силовых элементов, несущих узлы стыковки.

ОСОБЕННОСТИ АВИАСТРОЕНИЯ

Лекция 1

Основные понятия и определения

Особенности авиастроительного производства в первую очередь зависят от габаритных размеров летательного аппарата (ЛА), его назначения и тактико-технических требований к нему.

Специфические особенности производства ЛА (самолета или вертолета):

- большая номенклатура и многодетальность планера (100 тыс. и более деталей, не считая нормалей);

- большая номенклатура используемых материалов (легкие сплавы, легированные стали, титановые сплавы, композиционные материалы, керамика, пластик и др.);

- сложность пространственных форм (большие габариты, не жесткие конструкции, высокие требования точности);

- большая трудоемкость сборочно-монтажных, регулировочных и испытательных работ (до 50% трудоемкости при производстве самолета);

- высокие требования к качеству самолета в целом и его отдельным элементам (комплекс тактико-технических характеристик и показателей, характеризующих надежность его в эксплуатации);

- большая длительность (7-12 лет) разработки ЛА с учетом сертификации и высокая ее стоимость;

- длительная отработка двигателей и аэродинамики ЛА, проведение сотен тысяч циклов усталостной прочности;

- ужесточение требований к воздействию на окружающую среду.

Приведенные особенности ЛА как объекта производства объясняют следующие характерные особенности самолетостроительного производства:

- широкое кооперирование производства;

- частая смена объектов производства;

- большой объем работ по подготовке производства.

Технология - наука о методах и средствах производства (рис.1.2). Цель - получение наиболее рациональных режимов и параметров обработки деталей и изделий в конкретных условиях производства.

 

Рис.1.2. Структурная схема технологии

Производственный процесс представляет собой совокупность всех действий людей и орудий производства, необходимых на данном предприятии для изготовления или ремонта выпускаемых изделий.

Под изделием в машиностроении понимается любой предмет производства, подлежащий изготовлению на предприятии. Изделием может быть машина, ее элементы в сборе и даже отдельная деталь в зависимости от того, что является продуктом конечной стадии данного производства. Полуфабрикат - изделие предприятия- поставщика, подлежащее дополнительной обработке или сборке.

Производственный процесс реализуется в основных и вспомогательных цехах машиностроительного завода.

Технологическим процессом (ТП) называется часть производственного процесса, содержащая действия по изменению и последующему определению состояния предмета производства. Технологический процесс выполняется на рабочих местах. Рабочим местом называется участок производственной площади, оборудованный в соответствии с выполняемой на нем работой.

Наиболее широко для получения заготовок и деталей в авиастроении применяются следующие методы: обработка металлов давлением, механообработка, литье, сварка и др., а также комбинации этих методов. Каждый из этих методов содержит большое число способов получения заготовок и деталей.

Метод- это группа технологических процессов, в основе которых лежит единый принцип формообразования. Формообразование- это совокупность процессов, методов, способов и приемов получения из заготовки готовой детали с заданной формой, размерами и качеством и поверхностного слоя.

Каждый ТП состоит из комплекса взаимосвязанных частных ТП. Частным технологическим процессом называют комплекс действий орудий производства и исполнителей, составляющий специфическую часть ТП изготовления основного изделия предприятия. Каждый частный ТП базируется на определенной физической теории (теория резания, теория обработки металлов давлением, термообработка и др.). Различают технологические процессы по методам их выполнения (литье, штамповка, с термической обработки и т.д.). Эти ТП реализуются в специализированных по технологическому признаку цехах – литейном, штамповочном, термическом, каждый из которых оснащен только литейным или только штамповочным или только термическим оборудованием. Также ТП различают по объекту производства. Это ТП изготовления профильных деталей, листовых деталей, изготовления лопатки, изготовления камеры сгорания и т.д. Эти ТП реализуются в цехах, оснащенных различным технологическим оборудованием, выполняющим операции механической обработки, термообработки, сварки и т.д., то есть различные виды технологических операций, необходимых для изготовления данного объекта производства.

Технологический процесс обычно расчленяется на отдельные составные части: технологические операции, установы, переходы, ходы, позиции, приемы (рис.1.3).

Рис.1.3. Схема членения ТП на составляющие части

Технологическая операция - законченная часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте. Кроме технологических различают вспомогательные операции (транспортировку, контроль, маркировку и т. д.).

Технологические операции разделяются на технологические и вспомогательные переходы.

Технологический переход - законченная часть технологической операции, характеризуемая постоянством обрабатываемых поверхностей, применяемого инструмента при неизменном режиме работы оборудования. Изменение только одного из перечисленных элементов определяет новый переход. Простой переход (рис.1.3,а) – одним инструментом обрабатывается одна поверхность (подрезать торец, снять фаску). Сложный переход – одним или несколькими инструментами обрабатывается несколько поверхностей.

Вспомогательный переход - законченная часть технологической операции, состоящая из действий человека и оборудования, которые не сопровождаются изменением формы, размеров, качества поверхности, но необходимы для выполнения технологического перехода (установка заготовки, закрепление ее, смена инструмента и т. д.).

Переход состоит из рабочих и вспомогательных ходов. Рабочий ход - законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, сопровождаемого изменением формы, размеров, качества поверхности и свойств заготовки.

а		б
	Рис.1.3. Технологический переход при механообработке: а – простой переход; б – сложный переход

Вспомогательный ход состоит из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, не сопровождаемого перечисленными изменениями заготовки, но необходимого для выполнения рабочего хода.

При изменении положения обрабатываемой заготовки операция может состоять из нескольких установок и позиций. Установом называется часть технологической операции, выполняемая при неизменном закреплении обрабатываемой заготовки и собираемого объекта.

Позицией называется фиксированное положение, занимаемое неизменно закрепленной обрабатываемой заготовкой или собираемым изделием совместно с приспособлением относительно инструмента или неподвижной части оборудования для выполнения определенной части операции.

Приемом называется законченное движение рабочего в процессе выполнения операции. Например, вспомогательный переход «установка заготовки в приспособлении» включает приемы: взять заготовку, установить в приспособлении и закрепить.

Концентрация и дифференциация операций

В зависимости от конфигурации детали, марки обрабатываемого материала, объема выпуска изделия и конкретных производственных условий технологический процесс может быть разбит на большее или меньшее число операций. При этом используются два принципа:

1. Дифференциации,когда количество обрабатываемых поверхностей в одной операции уменьшается, а количество операций при этом увеличивается. Предел дифференциации – когда в одной операции обрабатывается одна простейшая поверхность.

Преимуществами принципа дифференциации являются возможности использования для обработки различных по физической природе методов (например, электроискровой прожиг фасонных отверстий), специального высокопроизводительного оборудования (например, станков для врезного шлифования), оптимальных режимов обработки каждой поверхности и т.п. Дифференциация технологических процессов применяется как при массовом производстве деталей простой конфигурации (например, поршневых пальцев ДВС), так и в единичном производстве сложнопрофильных деталей (например, лопаток турбин ГТД).

2.Концентрации,когда в одной операции обрабатывают возможно большее число поверхностей, при этом количество операций в технологическом процессе уменьшается. Предел концентрации – когда весь технологический процесс вырождается в одну операцию.

Преимуществами принципа концентрации является: увеличение точности взаимного расположения обрабатываемых поверхностей; многократно повышается производительность обработки за счет использования многошпиндельных, многосуппортных, многоместных станков; упрощение организации производства, так как планирование и учет ведутся по операциям, а их количество уменьшается; уменьшение количества установов обрабатываемой заготовки, что особо сокращает затраты времени на транспортирование при изготовлении тяжелых и крупногабаритных деталей; уменьшаются время и затраты на подготовку производства в связи с уменьшением номенклатуры приспособлений для установки и закрепления обрабатываемых заготовок.