Повышение уровня автоматизации механической обработки корпусных конструкций объектов океанотехники в условиях стапельного производства тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Русановский Сергей Александрович

• Русановский Сергей Александрович
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Русановский Сергей Александрович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 СОВРЕМЕННАЯ ПРОБЛЕМАТИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ОТВЕРСТИЙ В ПРОЧНЫХ КОРПУСАХ ГЛУБОКОВОДНЫХ АППАРАТОВ

1.1 Обзор литературных источников

1.2 Анализ и классификация вырезов и слесарного насыщения в корпусах глубоководных аппаратов

1.3 Обзор требований нормативных документов к выполнению вырезов, монтажу насыщения и основные дефекты при производстве работ

1.4 Оценка возможности математического описания поверхности разделки

кромок при вварке цилиндрического насыщения в листовые

корпусные конструкции

1.5 Параметризация разделки кромок сварных тавровых соединений

при вварке насыщения в листовые корпусные конструкции

ГЛАВА 2 МОДЕЛИРОВАНИЕ ГЕОМЕТРИИ РАЗДЕЛКИ КРОМОК ПРИ ВВАРКЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО НАСЫЩЕНИЯ В КОРПУСА ГЛУБОКОВОДНЫХ АППАРАТОВ

2.1 Определение линии пересечения и анализ поверхности выреза при прохождении цилиндра насыщения через цилиндрический корпус

2.2 Получение линии пересечения сферического или конического корпуса с цилиндром насыщения при основных его положениях относительно системы координат корпуса

2.3 Получение линии пересечения судового корпуса в виде оболочки вращения с цилиндром насыщения при произвольном положении относительно системы координат корпуса

2.4 Получение параметрических уравнений криволинейной направляющей

2.5 Алгоритм геометрического моделирования поверхности разделки

кромок отверстий в корпусе глубоководных аппаратов под вварку

цилиндрического насыщения

ГЛАВА 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

3.1 Постановка цели проведения эксперимента

3.2 Подготовка и проведение компьютерного эксперимента

3.3 Подготовка и проведение натурного эксперимента

3.4 Интерпретация полученных результатов и рекомендации

ГЛАВА 4 ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАЗРАБОТКЕ КОМПЛЕКСА НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ, ПОЗВОЛЯЮЩИХ ОБЕСПЕЧИТЬ ОБРАБОТКУ КРОМОК ОТВЕРСТИЙ

4.1 Создание методики проектирования технологических комплексов

4.2 Сплайновое сглаживание линии гребешка разделки кромок отверстия

при изменении геометрии узлов сварки

4.3 Общие рекомендации

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение уровня автоматизации механической обработки корпусных конструкций объектов океанотехники в условиях стапельного производства»

Актуальность темы исследования

Инновационный сценарий Стратегии развития судостроительной промышленности на период до 2035 года [1] предполагает внедрение в производство новых наукоемких судостроительных технологий и материалов, в том числе «использование средств автоматизации и роботизации производства» Сложившаяся практика концентрации внимания исключительно на технических аспектах развития и закупке механообрабатывающего оборудования мало отразилась на общем состоянии корпусо-сборочных производств в судостроении. Особенно это касается работ, при выполнении которых весь технологический цикл связан с преимущественно ручными операциями. Существенного повышения эффективности таких работ можно добиться комплексными решениями, опирающимися на результаты научных исследований.

В организационно-технологической схеме постройки судна изготовление узлов, секций и блоков корпуса судна (сборочно-сварочное производство) занимает ведущее место. На ряде предприятий оно определяет объем выпуска судостроительной продукции и оказывает существенное влияние на технико-экономические показатели постройки судов, и надежность корпуса судна.

К сварным корпусным конструкциям в зависимости от их назначения предъявляют различные требования точности. Одна из групп этих требований относится к конструкциям, которые после сварки не могут быть выправлены или обработаны механически. Это относится, в частности, к сварным корпусам судов и кораблей [2], удовлетворительная работа которых существенно зависит от точности исполнительных размеров. Предотвращение отклонений от этих размеров требует не только точной сборки, но и ограничения деформаций и перемещений от сварки. Другую группу составляют требования, предъявляемые к сварным конструкциям, идущим на механическую обработку. Отклонения от заданных размеров в этом случае не должны превышать припуски на механическую обработку.

В последнее время осуществлено внедрение большого числа новых технологий, эффективных средств технологического оснащения и более совершенной организации производства.

Разработаны и частично внедрены типовые решения комплексной механизации сборочно-сварочных цехов и участков, механизации и специализации участков при изготовлении узлов, секций корпуса судна и созданы уникальные технологические средства.

Однако, анализ фактического состояния сборочно-сварочного производства на ряде предприятий судостроения показал, что практически весь объем сборочных работ, к которым относятся сборочно-установочные, разметочно-проверочные, механомонтажные, пригоночные работы, тепловая резка, правка и испытания, выполняются с применением тяжелого ручного труда. Это снижает эффективность производства как по трудоемкости выполняемых работ, так и по гарантированному качеству изготавливаемой продукции, в силу существенного влияния на результаты работ субъективного фактора.

В настоящее время в судостроении широко используются детали, имеющие поверхности сложной формы. Это могут быть листы обшивки, штевни, перья обтекателей и т.д. Также сложную форму имеют поверхности кромок вырезов в толстолистовых конструкциях, подготовленные для выполнения сварочных операций.

Формообразование деталей со сложными поверхностями - весьма серьезная инженерная проблема, вызванная многоплановостью задачи достижения заданного качества и точности обработки поверхностей при высокой производительности процесса обработки [3]. Это в равной мере касается обработки резанием, поверхностным пластическим деформированием, электрофизическими, электрохимическими и другими видами обработки. В большинстве случаев в настоящее время эта задача решается применением программируемой обработки и автоматизированных средств подготовки управляющих программ для оборудования с числовым программным управлением (ЧПУ). Универсальность этих решений обеспечивается

обобщенными алгоритмами аппроксимации заданной геометрии поверхностей. Однако, любое универсальное решение, как правило, не использует в полной мере особенности конкретной геометрии для одновременного обеспечения точности формообразования и производительности. Теоретически, чем меньше используется аппроксимация формообразуемой поверхности по отношению к проектной, тем более высокую точность в процессе ее формообразования можно обеспечить при прочих равных условиях.

В реальной практике кроме погрешностей формообразования существенные погрешности вносит податливость технологической системы. Для сложных по форме и пространственному расположению поверхностей вследствие нелинейной податливости технологической системы в разных координатных направлениях эти погрешности трудно прогнозируемы. Поэтому достаточно эффективно использовать известные методы компенсации таких погрешностей не удается. Особенно трудно прогнозировать и компенсировать мгновенные погрешности при использовании нестационарного (мобильного) программно-управляемого оборудования. В значительной степени ситуация усложняется при обработке сложных по форме и расположению поверхностей, требующих многокоординатной обработки.

Наиболее эффективно комплексное решение таких проблем, основанное на проектной интеграции моделирования геометрии обрабатываемой поверхности, процесса и программно-технических средств ее формообразования. Такой подход дает возможность целенаправленного и максимального использования резервов проектно-производственных этапов жизненного цикла изделия, используя синергетический эффект.

Без радикального повышения уровня автоматизации всех стадий разработки и осуществления проектно-технологических работ, как представляется, отмеченную выше проблему не решить с достаточной эффективностью.

Таким образом, повышение уровня автоматизации проектирования и осуществления процесса механической многокоординатной обработки

поверхностей корпусных конструкций на программно-управляемом оборудовании в нестационарных условиях стапеля является насущным и актуальным.

Целью исследования является разработка моделей и алгоритмов описания поверхностей разделок кромок отверстий под сварку в крупногабаритных толстолистовых конструкциях глубоководных аппаратов, а также обоснование их применимости для автоматизированной нестационарной механической обработки судовых корпусных конструкций в условиях стапеля.

Объект исследования - сложные по форме и расположению поверхности разделок кромок отверстий под сварку в крупногабаритных толстолистовых конструкциях глубоководных аппаратов.

Предмет исследования - модели и алгоритмы описания поверхностей разделок кромок отверстий под сварку в крупногабаритных толстолистовых конструкциях глубоководных аппаратов, обеспечивающие их формообразование с помощью нестационарного автоматизированного оборудования в условиях стапеля.

Задачи исследования:

1. Классифицировать геометрию объекта исследования;

2. Разработать методику аналитического и геометрического моделирования объекта исследования;

3. Провести экспериментальную апробацию работоспособности разработанной методики на предмет соответствия результатов ее применения требованиям нормативной документации; а также для коррекции методики при необходимости;

4. Разработать практические рекомендации по целенаправленному применению разработанной методики на практике.

Научная новизна:

1) уточнен подкласс поверхностей, формирующих разделку кромок отверстий в крупногабаритных толстолистовых судовых конструкциях,

2) предложен математический аппарат для параметризованного описания разделки кромок отверстий, учитывающего типовые формы корпусных конструкций,

3) разработан алгоритм геометрического моделирования рассмотренного подкласса поверхностей с учетом требований и контролируемых параметров разделки по действующей технологии,

4) получены экспериментальные результаты, подтверждающие возможность комплексной автоматизации механической обработки разделку кромок отверстий в крупногабаритных толстолистовых судовых конструкциях на основе использования разработанной методики и алгоритма их параметризованного описания.

Теоретическая значимость работы заключается в разработке и обосновании применимости аналитического описания кромок крупногабаритных толстолистовых конструкций глубоководных аппаратов для их формообразования. Это открывает возможности комплексной автоматизации их проектирования, технологической подготовки процессов их механической обработки и контроля.

Практическая значимость работы заключается в разработке методических и практических рекомендаций по автоматизированному формированию кромок отверстий в корпусах глубоководных аппаратов с помощью нестационарных технологических комплексов в условиях стапеля.

Методология и методы исследования.

При разработке теоретической части диссертации использовались основные положения аналитической геометрии, стереометрии и теории матриц. Апробация теоретических положений осуществлялась путём компьютерного моделирования и экспериментальной проверки результатов применения теоретических разработок на производственно-лабораторном стенде.

Исследования взаимосвязи требований к точности деталей и к сборке конструкций производились путем анализа и сопоставления требований, установленных отраслевыми и государственными нормативно-техническими

документами с модельными и экспериментальными результатами. Решение задач, связанных с созданием методики проектирования и осуществлением автоматизированной обработки, выполнено методами геометрического и математического моделирования, теории формообразования и резания, методами статистической обработки результатов наблюдений.

Положения, выносимые на защиту.

1. Математическая модель описания разделки кромок отверстий корпусных конструкций глубоководных аппаратов.

2. Геометрическая модель описания разделки кромок отверстий корпусных конструкций глубоководных аппаратов.

3. Методика и результаты экспериментальной проверки работоспособности и адекватности разработанных моделей и методик.

Достоверность полученных результатов обеспечена применением известных и апробированных в ранее проведенных исследованиях методов теоретических и экспериментальных исследований, сопоставимостью полученных аналитических, модельных и опытных результатов.

Апробация научных результатов.

По теме диссертации опубликовано 9 работ, 3 из которых - научные статьи из перечня ВАК Минобрнауки России. Опубликовано 3 статей в изданиях, входящих в международные реферативные базы данных и системы цитирования Scopus и Web of Science. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на следующих научно-практических конференциях: XLVI и XLVII Ломоносовские чтения (Северодвинск, САФУ, 16-18 ноября 2017 г., 2224 ноября 2018 г.), Всероссийская научно-практическая конференция «Актуальные вопросы инновационного развития Арктического региона РФ» (Северодвинск, САФУ, 18-30 ноября 2019 г., 16-30 ноября 2020 г.), Первая отраслевая научно-практическая конференция «Производственные технологии в судостроении - вопросы информатизации» (Санкт-Петербург, АО «ЦТСС», 21 апреля 2021 г.).

Результаты работы реализованы в учебном процессе Института судостроения и морской арктической техники ФГАОУ ВО САФУ.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, изложена на 142 страницах, содержит 81 рисунок, 3 таблицы. Список используемых источников состоит из 94 наименований, из них 25 -иностранные.

ГЛАВА 1 СОВРЕМЕННАЯ ПРОБЛЕМАТИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ОТВЕРСТИЙ В ПРОЧНЫХ КОРПУСАХ ГЛУБОКОВОДНЫХ

АППАРАТОВ

1.1 Обзор литературных источников

Целью обзора является поиск и анализ научно-технической информации по теме диссертационного исследования. Основное направление поиска -комплексные подходы и решения в области автоматизации изготовления судна, как технически сложного объекта и, в частности, автоматизации механической обработки корпусных конструкций объектов океанотехники.

Основными источниками информации являлись: открытые научные работы и издания, отраслевые технические документы, архивы АО «ПО «СЕВМАШ».

Вопросам исследования автоматизации и механизации сборочно-сварочного производства посвящены работы таких авторов, как В.В. Веселков, В.Д. Алферов, В.Д. Горбач, Л.Ц. Адлерштейн, А.Р. Арью, Г.В. Тарица и др. В научных работах [4-13], посвященных технологии сборочно-сварочных работ и комплексного использования автоматизированных систем проектирования и производства, отмечается важность повышения эффективности сборочно-сварочного производства путем совершенствования сборочных работ, проводимых по пути исключения ручного труда и использования при сборке деталей повышенной точности.

Отметим, что и в настоящее время применяемые технологии, оборудование и оснастка, как правило, не обеспечивают получение точности размеров, необходимой для высококачественной сборки-сварки судокорпусных изделий без выполнения пригоночных работ [12, 13].

Существуют примеры успешно реализованных проектов в смежных областях, например опыт применения пентаподов в тяжелом энергетическом машиностроении для ремонта газовой турбины или локальная обработка 12 метровых компонентов ГЭС [14].

При изучении отечественной и зарубежной открытой информации, касающейся автоматизации технологии корпусных работ, особенно применительно к глубоководным аппаратам, отмечена её недостаточность. Эту информацию, по большей части, отличает академический характер, что ограничивает ее практическое использование в проектировании и производстве. Публикации научно-методических материалов по автоматизированному формированию разделки кромок отверстий в корпусах глубоководных аппаратов практически отсутствуют.

Вместе с тем, выполненный литературный обзор показал, что научные основы, позволяющие повысить степень автоматизации при проектировании и строительстве судов [15] находятся в стадии активного изучения и исследования. В частности, это касается активно развиваемой сегодня концепции «цифрового» производства.

В настоящее время применение автоматизированных систем управления и контроля технологических процессов на всех производственных уровнях и видах производств носит фрагментарный характер. Незначительна также доля использования станочного оборудования с числовым программным управлением и обрабатывающих центров по отношению к имеющемуся в организациях судостроительной промышленности станочному оборудованию. Относительно активно внедряются информационные технологии, однако без связи с технологическим оборудованием их применение имеет низкую эффективность.

Развитие современного судостроения в ближайшие десятилетия будет определяться следующими направлениями:

- внедрением «цифровых» компьютерно-интегрированных производственных технологий [16];

- развитием новых технологий, критичных для создания перспективной морской техники [7, 11];

- внедрением передовых цифровых технологий на всех этапах жизненного цикла кораблей, судов и морской техники [5];

- разработкой и внедрением передовых высокоэффективных

производственных технологий [17, 18], средств автоматизации и роботизации производства [9], новейших систем качества в организациях судостроительной отрасли;

- проведением научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, обеспечивающих необходимый рост тактико-технических требований и решением проблем создания нового поколения военно-морской техники;

- финансированием фундаментальных и поисковых исследований в обеспечение создания опережающего научного задела в интересах судостроения

[19];

- обеспечением устойчивого финансирования научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, направленных на создание поддерживающих и перспективных промышленных технологий;

- проведением научных исследований в области прорывных и перспективных технологий;

- реализацией мероприятий, направленных на разработку и применение отечественного программного обеспечения, цифровых моделей [11, 12] и виртуальных лабораторий в рамках цифрового научного центра судостроения.

Современное «цифровое» производство нуждается в методически, информационно, программно и технически обеспеченных технологиях комплексной автоматизации производства на основе единой цифровой модели. На сегодня имеется достаточно обширный перечень наработок в области компьютерно-интегрированных, в том числе «цифровых», технологий и производств [20]. Однако, без конкретизации и адаптации к условиям судостроения теоретического базиса и методических разработок в направлении формализации комплексного описания объекта производства [21], технологии, оборудования и оснастки эффективное применение отмеченных наработок не представляется возможным.

Таким образом, результаты обзора в целом подтверждают важность и актуальность исследований по теме диссертационной работы. Содержательный анализ материалов обзора показал необходимость разработки адаптированного

под задачи автоматизации формального описания сложных по форме и расположению механически обрабатываемых поверхностей разделок под сварку. Была выявлена целесообразность методической проработки вопросов проектирования технологических комплексов для выполнения механической обработки разделок под сварку в нестационарных условиях стапеля.

1.2 Анализ и классификация вырезов и слесарного насыщения в корпусах

глубоководных аппаратов

Для изучения глубин океана, морского дна и поиска полезных ископаемых на больших глубинах используют глубоководные аппараты. На глубоководных аппаратах (ГА) имеется большое количество систем, обеспечивающих работу аппаратов на больших глубинах [22].

Для взаимодействия с внешней средой в прочном корпусе предусматривают забортные отверстия. К забортным отверстиям относят все отверстия в прочном корпусе, нарушение герметичности которых приводит к поступлению воды в глубоководный аппарат. Число забортных отверстий в готовом корпусе подводного аппарата может исчисляться десятками и даже сотнями единиц, большая часть которых находится в районе расположения центра управления аппаратом [23].

Наличие отверстий изменяет характер деформации корпуса, снижает его прочностные свойства. Во избежание нарушения герметичности и снижения прочностных характеристик готового корпуса глубоководного аппарата [24] на забортных отверстиях устанавливают комингсы, представляющие собой слесарно-монтажное насыщение (детали корпусного насыщения). Насыщение может использоваться в качестве направляющих для позиционирования выдвижных устройств, различной аппаратуры, средств наблюдения и др.

Особенности монтажа корпусного насыщения обусловлены требованиями к его установке и сварке как в цилиндрические, так и в нецилиндрические оболочечные конструкции при относительно малом расстоянии между

отдельными деталями, изменением величины раскрытия и формы разделки кромок отверстий под сварку и жесткими допусками их расположения [23].

Анализ конструктивно-технологических особенностей вырезов для корпусного насыщения показал возможность их объединения в размерно-геометрические группы с целью унификации выполняемых над ними действий по плазово-технологической подготовке производства. В результате все основные типоразмеры вырезов с разделками были классифицированы по конструктивно-технологическим признакам.

Цель классификации - обобщить информацию о геометрии и размерах вырезов (отверстий) для последующего группирования и унификации их геометрического и математического описания. Это необходимо для создания базы типовых решений с последующим использованием для автоматизированного технологического проектирования и производства морской техники.

Детали корпусного насыщения и узлы их монтажа можно классифицировать по следующим признакам:

1) По назначению.

2) По месту расположения:

a) на прочном корпусе;

b) на равнопрочных конструкциях (основному корпусу)»;

^ на легком корпусе.

Пример установки детали корпусного насыщения представлен на рисунках 1.1 и 1.2.

3) По диаметру выреза:

a) от 0 до 100 мм;

b) от 101 до 250 мм;

^ от 251 до 500 мм;

d) от 501 до 1000 мм;

e) свыше 1000 мм.

4) По типу детали корпусного насыщения:

a) вварное;

Ь) приварное.

5) По форме детали корпусного насыщения.

6) По материалу.

Нормальное

Рисунок 1.1 - Расположение деталей корпусного насыщения

Рисунок 1.2 - Расположение деталей корпусного насыщения

Все детали корпусного насыщения имеют цилиндрическую форму. Конструкция корпусного насыщения, установленного нормально к обшивке, представлена на рисунке 1.3 [25].

а) б) в)

Рисунок 1.3 - Конструкция деталей насыщения: а) вварное насыщение («стакан»); б) насыщение с фланцем; в) приварное насыщение

(«полустаканы»)

Насыщение, установленное под углом, представлено на рисунке 1.4.

Рисунок 1.4 - Детали корпусного насыщения, установленные под углом

Одной из основных характеристик детали насыщения является внешний диаметр. Распределение деталей насыщения по размерным группам на основе выполненной экспертной оценки выглядит следующим образом и представлено в таблице 1.1.

Диаметр отверстий менее 100 мм не рассматривается, т.к. для монтажа насыщения в них не используются сложные поверхности разделки. Таблица 1.1 - Распределение отверстий по размерным группам

№ п/п Диаметр, мм Доля для проектов А/Б, %

1 100 - 250 55/62

2 251 - 500 20/26

3 500 - 1000 16/10

4 Свыше 1000 9/2

В число деталей, имеющих большой диаметр, входят входные люки для доступа экипажа в глубоководные аппараты, погрузочные люки, комингсы для размещения оборудования.

Детали корпусного насыщения, имеющие большой диаметр и разрезающие шпангоуты, обычно подкрепляют продольными ребрами жесткости.

Пример входного люка представлен на рисунке 1.5.

Рисунок 1.5 - Входной люк

Для погрузки грузов, которые необходимы для эксплуатации аппарата, на его корпусе предусмотрены погрузочные люки. Пример погрузочного люка представлен на рисунке 1.6.

Рисунок 1.6 - Погрузочный люк

Для установки деталей корпусного насыщения необходимо вскрыть вырез в корпусе глубоководного аппарата. Вскрытие отверстий под варку насыщения производится газовой резкой. При этом необходимо оставить припуск на окончательную обработку 2-3 мм. Припуск удаляется механическим путем. Перед вскрытием резак должен быть установлен параллельно оси

устанавливаемой детали. Отверстия у которых диаметр менее 100 мм разрешается вскрывать отверстия с помощью сверлильных машинок, не оставляя припуск на обработку.

Так же на геометрию выреза влияет форма деталь насыщения и то, как она будет установлена в корпус аппарата.

На геометрию выреза под установку деталей корпусного насыщения влияет выбор разделок кромок.

При вварке деталей корпусного насыщения в корпус подводного аппарата используется Т-образный сварной узел и несколько вариантов разделки кромок отверстий

1) К-образная разделка, представлена на рисунке 1.7

2) V-образная разделка, представлена на рисунке 1.8.

3) Комбинация К-образной и У-образной разделок

Рисунок 1.7 - К-образная разделка кромок

Рисунок 1.8 - V- образная разделка кромок

Критерии выбора разделки:

1) Обеспечение качества сварного шва.

2) Обеспечение заданного положения соединяемых оболочек относительно общей системы координат.

3) Удобство применения оборудования с числовым программным управлением (ЧПУ).

4) Обеспечение свободного доступа сварочного электрода в зону сварки.

5) Уменьшение трудоемкости в процессе подготовки кромок и сварки.

При пересечении шпангоутов (допускается не более трех) ближайшие к ним неразрезные шпангоуты, показанные на рисунке 1.9, по обе стороны комингса должны быть усиленными.

Так же по обе стороны от выреза между неразрезными шпангоутами устанавливают продольные ребра жесткости с площадью сечения, равной площади сечения шпангоутов.

Рисунок 1.9 - Установка подкреплений

Форма корпуса в районе установки деталей корпусного насыщения по действующей технологии контролируется шаблонами, показанными на рисунке 1.10. Контроль проводится в двух взаимно перпендикулярных сечениях (в каждой - по обе стороны). Для оболочек со шпангоутами контроль проводится по поверхности, на которые шпангоуты не установлены [25].

комингс

А-А

без шаблона 3

" ч, шаблон

Рисунок 1.10 - Установка шаблона

Из вышесказанного можно сделать выводы:

1) На геометрию вырезов влияют:

• способ вскрытия отверстия в прочных конструкциях;

• расположение деталей корпусного насыщения относительно главных плоскостей;

• форма разделки кромок под сварку.

2) Действующей технологией предусмотрены мероприятия для уменьшения влияния вырезов на геометрию готовых корпусов:

• установка слесарно-монтажного насыщения после приварки набора к прочной конструкции;

• установка подкрепляющих элементов;

• правильность выбора разделки кромок под сварку;

• контроль геометрии корпуса при проведении работ по установке деталей корпусного насыщения.

При вскрытии выреза свободные кромки могут деформироваться под собственным весом, показано на рисунке 1.11.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Русановский Сергей Александрович, 2021 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Постановление Правительства Российской Федерации от 28 октября 2019 г. № 2553-р «Об утверждении Стратегии развития судостроительной промышленности на период до 2035 года» // Собрание законодательства Российской Федерации от 4 ноября 2019 г. - № 44. -ст. 6258.

2. Винокуров, В.А. Сварные конструкции. Механика разрушения и критерии работоспособности / В.А. Винокуров, С.А. Куркин, Г.А. Николаев; Под ред. Б.Е. Патона - М.: Машиностроение. 1996. - 576 с.

3. Радзевич, С.П. Формообразование поверхностей деталей. Основы теории. Монография / С.П. Радзевич. - К.: Растан, 2001. - 592с. -ISBN 5-11-003599-7.

4. Пашеева, Т. Ю. Повышение качества изготовления корпусных конструкций судов путем совершенствования управления технологическими процессами: дис. ... канд. техн. наук : 05.08.04 / Пашеева Татьяна Юрьевна. - Мурманск, 2012. - 200 с.

5. Кузнецов, А. А. Разработка системы автоматизированного проектирования технологических процессов изготовления корпусных конструкций на основе методов искусственного интеллекта: дис. ... канд. техн. наук : 05.08.04 / Кузнецов Андрей Александрович. - Санкт-Петербург, 2009. - 155 с.

6. Игошин, Е. В. Повышение точности изготовления судовых корпусных конструкций на основе аналитического проектирования припусков для компенсации сварочных деформаций: дис. ... канд. техн. наук : 05.08.04 / Игошин Евгений Викторович. - Санкт-Петербург, 2001. - 151 с.

7. Тарица, Г. В. Разработка методов выполнения подготовки производства судовых корпусных конструкций с использованием зарубежных CAD/CAM систем в условиях параллельного проектирования: дис. ...

канд. техн. наук : 05.08.04 / Тарица Георгий Васильевич. - Санкт-Петербург, 2005. - 138 с.

8. Горбач, В. Д. Основы программно-управляемой технологии электродуговой сварки плавящимся электродом судовых корпусных конструкций: дис. ... д-ра техн. наук : 05.03.06 / Горбач Владимир Дмитриевич. - Санкт-Петербург, 2001. - 301 с.

9. Людмирский, Ю. Г. Повышение эффективности применения неадаптивных роботов на основе вероятностно-статистического моделирования процессов сборки и сварки маложёстких пространственных конструкций: дис. ... д-ра техн. наук : 05.03.06 / Людмирский Юрий Георгиевич. - Ростов-на-Дону, 2002. - 298 с.

10. Горбач, В.Д., Повышение эффективности изготовления стальных судовых корпусных конструкций: дис. ... канд. техн. наук : 05.08.04 / Горбач Владимир Дмитриевич. - Санкт-Петербург, 1996. - 138 с.

11. Ситников, А. Н. Разработка методов геометрического моделирования в автоматизированных системах технологической подготовки производства в судостроении: дис. ... канд. техн. наук. : 05.08.04 / Ситников Александр Николаевич. - Санкт-Петербург, 1997. - 123 с.

12. Алферов, В.И. Методы расчета сварочных деформаций и напряжений судовых корпусных конструкций: монография / В.И. Алферов. - СПб.: Крыловский государственный научный центр, 2019. -332 с. - ISBN: 9785-903002-46-7.

13. Алферов, В.И. Расчетная оценка объемов пригоночных работ при сборке монтажных соединений судовых корпусных конструкций на основе размерного анализа / В.И. Алферов // Судостроение. - 2010. - №6. -С. 48-52.

14. Высокоэффективные решения для обработки композитных материалов от компании Metrom mechatronische maschinen // Композитный мир. -2018. - №1. - С. 60-65.

15. Будниченко, М.А. Модернизация конструкторско-технологической подготовки производства и процессов строительства кораблей / М.А. Будниченко, А.Ю. Спиридонов // Труды Крыловского государственного научного центра. - 2015. - №90(374). - С. 187-194.

16. Веселков, В. В. Принципы реализации и развития технологии автоматизированного изготовления корпусных конструкций / В.В. Веселков, М.А. Кобец // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2015. -№1(29). - C. 82-89.

17. Адлерштейн, Л.Ц. Точность изготовления и монтажа корпусных конструкций судов / Л.Ц. Адлерштейн, C.B. Васюнин, В.Ф. Соколов [и др.]. - Л.: Судостроение, 1978. - 256 с.

18. Адлерштейн, Л.Ц. Основные направления работ по сокращению объема пригонки на стапеле / Л.Ц. Адлерштейн, М.В. Орлов, В.Ф. Соколов // Судостроение. - 1978. - № 7. - С. 46- 50.

19. Адлерштейн, Л.Ц. Состояние и перспективы развития корпусостроительного производства на зарубежных верфях / Л.Ц. Адлерштейн, С.А. Афанасьева, И.В. Каплун, М.В. Орлов, В.Ф. Соколов, Э.А. Харитонов. - Л.: Изд. ЦНИИ «Румб», 1978. - 53 с.

20. Веселков, В.В. Методология автоматизированной разработки проектов судов, учитывающих особенности предприятий строителей / В.В. Веселков, Г.В. Тарица // Материалы всероссийской научно-практической конференции «Информационные технологии в российской промышленности», 2004. - С. 51-55.

21. Александров, В.Л. Пути ускорения выпуска и повышения качества проектной документации судов и кораблей / В.Л. Александров, А.И. Гайкович, М.К. Глозман // Сб. трудов НТО им. акад. А.Н. Крылова. -СПб.: Крыловский государственный научный центр, 1998. - Вып. 28.

22. Шанихин, Е.Н. Глубоководные аппараты (вехи глубоководной тематики) / Е.Н. Шанихин. - М.: Издательство Техника молодежи, 2003.

- 120 с.

23. Шушарин, Ф. Н. Атомные подводные лодки. Технология судостроения: в 5-ти частях. Ч. 1. Технология и организация постройки. Основные положения / В. П. Бородин, Н. П. Власов, А. В. Власова, В. Г. Даценко. -Северодвинск: ФГУП «ПО «Севмашпредприятие»; Севмашвтуз, 2004. -456 с.

24. Александров, В.Л. Основы обеспечения герметичности в судостроении / В.Л. Александров, В. Д. Горбач, В. М. Кузавков, и др. - СПб.: Судостроение, 2007. - 310 с.

25. Шушарин, Ф. Н. Атомные подводные лодки. Технология судостроения: в 5-ти частях. Ч. 3. Технология и организация стапельно - сдаточных производств / Р. А. Ануфриев, Е. И. Баев, Б. В. Борисов, В. П. Бородин и др. - Северодвинск: ФГУП «ПО «Севмашпредприятие»; Севмашвтуз, 2004. - 503с.

26. Горбач, В. Д. Особенности научно-технического развития процессов сварки в судостроении / В. Д. Горбач, В. С. Головченко // Вестник технологии судостроения. - 1997. - № 3. - С. 51 - 59.

27. Дубинка, В.В. Бум Техно: аккуратные технологии в судовом корпусостроении / В. В. Дубинка, В. А. Рогозин // Судоходство. - 2007.

- № 5. - С. 57 - 64.

28. Горбач, В. Д. Автоматическая дуговая сварка с ЧПУ судовых конструкций / В. Д. Горбач, В. С. Головченко. - СПб.: Судостроение, 2004. - 343 с.

29. Русановский, С. А. Моделирование формообразования кромок отверстий в корпусах объектов подводного кораблестроения / С. А. Русановский, М. П. Худяков, Н. И. Черенков // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2018. - Т.10. - № 5. - С. 993-1003.

30. Винокуров, В.А. Сварные конструкции. Механика разрушения и критерии работоспособности / В.А. Винокуров, С.А. Куркин, Г.А. Николаев; Под ред. Б.Е. Патона - М.: Машиностроение, 1996. - 576 с.

31. РД 5.95079-91 Изготовление стальных деталей корпусов металлических судов. Общие требования.

32. РД5Р.9091-2010 Стандарт отрасли. Детали корпусные судовые стальные. Технические требования к изготовлению.

33. РД5.95079-91 Технология изготовления стальных деталей корпусов судов и других металлических сварных конструкций.

34. Арью, А. Р. Комплексная подготовка производства в судостроении / А. Р. Арью. - Л.: Судостроение, 1988. - 336 с.

35. Лебедева, Е.Г. Проблемы и пути повышения эффективности плазово-технологической подготовки производства / Е.Г. Лебедева, А.А. Сомпольцева, Ю.Ю. Шванева // Меридиан. - 2020. - №10(44).

36. Веселков, В. В. Решение задач технической подготовки судостроительного производства с помощью ЭВМ: аналит. обзор / В. В. Веселков. - Л.: ЦНИИ «Румб». - 1989.

37. Веселков, В. В. Автоматизация плазово-технологической подготовки производства / В. В. Веселков // Технология судостроения. - 1986. - № 9.

38. Веселков, В. В. Автоматизированная система технологической подготовки производства верфи: Морской энциклопедический справочник. - Л.: Судостроение, - 1986. - Т. 1. - 512 с.

39. Гусельников, Ю. М. Основные направления совершенствования технологии и оборудования для плазменной резки деталей корпусов судов / Ю.М. Гусельников, А. Н. Чебуранов // Морской вестник. - 2007. - № 3. - С. 121 - 124.

40. Русановский, С.А. Методика моделирования фаски отверстий в корпусах объектов подводного кораблестроения под вварку насыщения / С.А. Русановский, М.П. Худяков, Н.И. Черенков // Морские интеллектуальные технологии. - 2020. - №1. - том 1. - С. 28 - 37.

41. Кривошапко, С. Н. Аналитические поверхности: материалы по геометрии 500 поверхностей и информация к расчету на прочность тонких оболочек / С. Н. Кривошапко, В. Н. Иванов, С. М. Халаби. - М.: Наука, 2006. - 544 с.

42. Русановский, С.А. Вопросы формообразования кромок отверстий в цилиндрических оболочках / С.А. Русановский, М.П. Худяков, Н.И. Черенков // Научно - технические ведомости Севмашвтуза, - 2017. -№3. - С. 23 - 27.

43. Bolton, J. A first course in differential geometry surfaces in Euclidean space / J. Bolton (University of Durham), L.M. Woodward // Cambridge University Press, - 2019. - р. 247.

44. Князев, Д. Н. Построение линии пересечения двух цилиндров в параметрическом виде / Князев Д. Н., Устинова Е. С. // Технические науки в России и за рубежом: материалы IV Междунар. науч. конф. (г. Москва, январь 2015 г.). - М.: Буки - Веди, 2015. - С. 122 - 125.

45. Русановский, С.А. Методика моделирования фаски отверстий в корпусах объектов подводного кораблестроения под вварку насыщения Часть 2 Моделирование фаски в сферических и конических участках корпусов объектов подводного кораблестроения / С.А. Русановский, М.П. Худяков, Н.И. Черенков // Морские интеллектуальные технологии. - 2020. - № 4. - Т. 1. - С. 41 - 48.

46. Корендясев, А.И. Теоретические основы робототехники. В 2 кн. /

A.И. Корендясев, Б.Л. Саламандра, Л.И. Тывес // Ин - т машиноведения им. А. А. Благонравова РАН. - М.: Наука, 2006. Кн. 1. - 2006. - 383 с.

47. Горбач, В.Д. Применение современных CAD/CAM систем важный фактор повышения конкурентоспособности российского судостроения /

B.Д. Горбач, А.И. Ситников // Сб. трудов НТО им. акад. А.Н. Крылова. -СПб.: Крыловский государственный научный центр. - 1995. - Вып.24.

48. Веселков, В. В. Автоматизация технологических процессов корпусообрабатывающего производства: обзор / под. ред. В. В. Веселкова, Л.: ЦНИИ «Румб». - 1991.

49. Yang, X. Efficient circular arc interpolation based on active tolerance control / X.Yang // Comp. - Aided design, - 2002. - vol. 34. - issue 1. - Pp. 10371046.

50. Park, H. Error - bounded biarc approximation of planar curves / H. Park // Comp. - Aided design, - 2004. - vol. 36. - issue 12. - Pp. 1241-1251.

51. Marciniak, К. Approximation of spirals by piecewise curves of fewest circular arc segments / К. Marciniak, В. Putz // Comp. - Aided design, - 1984. -vol.16. - issue 2. - Pp. 87-90.

52. Yeung, M. Curve fitting with arc splines for NC tool path generation / Yeung M, Walton DJ. // Comp. - Aided design. - 1994. - vol.26. - issue 11. - Pp. 845-849.

53. Куклин, О. С. Влияние точности изготовления деталей на пригоночные работы при сборке корпусных конструкций. О. С. Куклин, И. Г. Ширшов, И. Н. Стогов, Л.: ЦНИИ «Румб». - 1979. - 112 с.

54. Каршилов, Е. Новое оборудование для металлообработки / Е. Каршилов // Главный механик. - 2006. - № 8. - С. 84 - 89.

55. Александров, В.Л. Перспективные информационные технологии при разработке рабочих чертежей в процессе подготовки производства / В.Л. Александров, М.К. Глозман // Материалы международной конференции МОРИНТЕХ. - 99. - СПб. - 1999. - Т. 1.

56. Головченко, B.C. Механизация и комплексная механизация сборочно-сварочных работ в судостроении / B.C. Головченко, В.Д. Змитрович. -Л.: ИПК СП. - 1976. - 24 с.

57. Lenar^ci^c, J. Advances in Robot Kinematics: Analysis and Design / Jadran Lenar^ci^c, Philippe Wenger. - Springer Science+Business Media B.V. -2008. - p. 472. - (eBook) ISBN 978-1-4020-8600-7.

58. Norton C. Parallel manipulators design, applications and dynamic analysis / Cecilia Norton // Nova Science Publishers, Inc. (eBook), - 2016. - p. 183. ISBN 978-1-63485-953-0.

59. Bolivar, N. Construction Robotics / Nelson Bolivar. - Arcler Press, Canada, -2010. - p. 280.

60. Grosch, P. Parallel Robots With Unconventional Joints, Kinematics and Motion Planning / Patrick Grosch, Federico Thomas, Patrick Grosch. -Springer, Cham Institut de Robotica i Informática Industrial, CSIC - UPC Barcelona, Spain. - 2019. - p. 107. - (eBook) ISBN 978-3-030-11304-9.

61. Kurdila, A. J. Dynamics and Control of Robotic Systems / Andrew J. Kurdila, Pinhas Ben - Tzvi // Virginia Tech Virginia USA, - 2020. - p. 517.

62. Бронский, А.И. Технико-экономические предпосылки назначения допусков на изготовление корпусных конструкций / А.И. Бронский, М.К. Глозман // Технология судостроения, - 1972. - № 10. - С. 10 - 14.

63. Средства контроля поверхностей сложной формы // Главный механик. -2006. - № 8. - С. 29 - 32.

64. Ефимова, М. Р. Практикум по общей теории статистики / М. Р. Ефимова, О. И. Ганченко, Е. В. Петрова. - Изд. 2 - е, перераб. и доп. - М.: Финансы и статистика, 2006. - С. 334.

65. Подураев, В.Н. Автоматически регулируемые и комбинированные процессы резания / В.Н. Подураев. - М.: Машиностроение, 1977. - 304 с.

66. Физико-математическая теория процессов обработки материалов и технологии машиностроения / Под общ. ред. Ф.В. Новикова и А.В. Якимова. В десяти томах. - Т. 7. «Точность обработки деталей машин». - Одесса: ОНПУ. - 2004. - 546 с.

67. Цветков, В. Д. Системно - структурное моделирование и автоматизация проектирования технологических процессов / В. Д. Цветков. - Минск: Наука и техника. - 1979. - 261 с.

68. Челищев, Б.Е. Автоматизация проектирования технологии в машиностроении / Б.Е. Челищев. - М.: Машиностроение. - 1987. - 264 с.

69. Старостин, В.Г. Формализация проектирования процессов обработки резанием / В.Г. Старостин, Лелюхин В.Е. - М.: Машиностроение. - 1986. - 136 с.

70. Rusanovskiy, S.A. Study of Shape Forming of Welding Bevel in Openings of Pressure Hulls of Underwater Shipbuilding Objects / S.A. Rusanovskiy, M.P. Khudyakov, K.K. Snegireva // Proceedings of the 6th International Conference on Industrial Engineering (ICIE 2020). ICIE 2021. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Cham. - 2021. - pp 158 - 164.

71. Zhang, H. Machining with flexible manipulator: Toward improving robotic machining performance / Zhang, Hui & Wang, Jianjun & Zhang, G. & Gan, Zhongxue & Pan, Zengxi & Cui, Hongliang & Zhu, Zhenqi // IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics, AIM. -2005. - pp. 1127 - 1132.

72. Pandremenos, J. Machining with robots: a critical review / J. Pandremenos, Ch. Doukas, Pan. Stravopoulos, G. Chryssolouris // 7th International Conference on Digital Enterprise Technology, Proceedings of DET2011. -2011.

73. Caro, S. Workpiece placement optimization for machining operations with a KUKA KR 270 - 2 robot / S. Caro, C. Dumas, S. Garnier, B. Furet, // IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA). - 2013. - pp. 2921-2926.

74. Iglesias, I. Overview of the state of robotic machining: Current situation and future potential / I. Iglesias, M.A. Sebastian, J.E. Ares // Procedia Engineering, - 2015. - pp. 911 - 917.

75. Zhang, H. Machining with flexible manipulator: Toward improving robotic machining performance / H. Zhang, J. Wang, G. Zhang, Z. Gan, Z. Pan, H. Cui, Z. Zhu. // Proc. IEEE - ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics. - 2005. - pp. 1127 - 1132.

76. Врагов, Ю. Д. Анализ компоновок металлорежущих станков. Основы компонетики / Ю. Д. Врагов. - М.: Машиностроение. - 1978. - 208 с.

77. Rusanovskii, S. A. Design of Production Systems. Part 1. Development of the Design Procedure / S. A. Rusanovskii, M. P. Khudyakov, Yu. V. Klimov // Russian Engineering Research, - 2020. - Vol. 40. - № 10. - pp. 815-818.

78. Rusanovskii, S. A. Design of Production Systems. Part 2. Nonstationary Systems / S. A. Rusanovskii, M. P. Khudyakov // Russian Engineering Research. - 2020. - Vol. 40. - № 11. - pp. 901-904.

79. Rusanovskii, S. A. Design of Production Systems. Part 3. Tool design / S. A. Rusanovskii, M. P. Khudyakov // Russian Engineering Research. - 2021. -Vol. 41. - № 1. - pp. 16-18.

80. Таратынов, О. В. Проектирование и расчет металлорежущего инструмента на ЭВМ: Учеб. пособие для втузов / О. В. Таратынов, Г. Г. Земсков, Ю. П. Тарамыкин и др.; Под ред. О. В. Таратынова, Ю. П. Тарамыкина. - М.: Высш. шк. - 1991. - 423 с.

81. Bolton, K.M. Biarc curves / K.M. Bolton // Comp. - Aided design, - 1975. -vol.7. - issue 2. - Pp. 89-92.

82. Qiu, H. Optimal circular arc interpolation for NC tool path generation in curve contour manufacturing / H. Qiu, K. Cheng, Y. Li // Comp. - Aided design, - 1997. - vol.19. - issue 11. - Pp. 751-760.

83. Meek, D.S. Approximating smooth planar curves by arc splines / D.S. Meek, D.J. Walton // Journal of Computational and Applied Mathematics, - 1995. -vol.59. - issue 2. - Pp. 221-231.

84. Yang, X. Planar point set fairing and fitting by arc splines / X. Yang, G. Wang // Comp. - Aided design, - 2001. - vol. 33. - issue 1. - Pp. 35-43.

85. Ong, CL. An optimization approach for biarc curve fitting of B - spline curves / C.L. Ong, S. Wong, H.T. Loh, X.G. Hong // Comp. - Aided design, -1996. - vol.28. - issue 12. - Pp. 951-959.

86. Сабитов, И.Х. Приближение плоских кривых круговыми дугами / И.Х. Сабитов, А.В. Словеснов // Журнал вычислительной математики и математической физики. - 2010. - Т. 50. - № 8. - С. 1347-1356.

87. Rosin, PL. A survey and comparison of traditional piecewise circular approximations to the ellipse / P.L. Rosin // Computer Aided Geometric Design. - 1999. - vol.16. - pp. 269 - 286.

88. Курносенко, А.И. Интерполяционные свойства плоских спиральных кривых // Фундаментальная и прикладная математика. - 2001. - Т. 7. -№ 2. - С. 441 - 463.

89. Агеев, В.Н. Метод построения сопряженных круговых дуг / В.Н. Агеев // Научный вестник МГТУ ГА. - 2017. - №2(20). - С. 126 - 134.

90. Горбач, В.Д. Пути сокращения сроков постройки судов / В.Д. Горбач, Л.Ц. Адлерштейн, В.Ф. Соколов // Судостроение. - 1995. - № 5 - 6. - С. 24 - 25.

91. Старков, В.К. Обработка резанием. Управление стабильностью и качеством в автоматизированном производстве / В.К. Старков. - М.: Машиностроение. - 1989. - 296 с.

92. Сосонкин, В.Л. Программное управление технологическим оборудованием: Учебник для вузов по специальности «Автоматизация технологических процессов и производств» / В.Л. Сосонкин. - М.: Машиностроение. - 1991. - 512 с.

93. Сварка в машиностроении. В 4 т. Т. 3 : справочник / под ред. В.А. Винокурова. - М.: Машиностроение. - 1979. - 567 с.

94. Головченко, B.C. Основные направления и задачи механизации сборочно - сварочного производства / B.C. Головченко, О.Б. Дмитриев, В.Ф. Рыманов // Технология судостроения, - 1981. - № 1. - С. 36 - 41.