Управление качеством процессов производства компрессорных лопаток на основе единой информационной модели тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.23, кандидат технических наук Суворов, Олег Евгеньевич

• Суворов, Олег Евгеньевич
• кандидат технических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат технических наук Суворов, Олег Евгеньевич

Перечень условных сокращений.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ПРОБЛЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ПРИ

ПРОИЗВОДСТВЕ СЛОЖНОПРОФИЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ.

Выводы по главе 1.

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И ОРГАНИЗАЦИОННЫХ ПРОБЛЕМ УПРАВЛЕНИЯ

КАЧЕСТВОМ ОБРАБОТКИ СЛОЖНОПРОФИЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ.

2.1 Анализ качества производства сложнопрофильных деталей.

Выявление причин появления несоответствий.

2.2. Технологические особенности обеспечения стабильности производственного процесса при изготовлении и контроле сложнопрофильных деталей.

2.3 Управление качеством обработки заготовок лопаток на станках с программным управлением.

Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ КОМПЛЕКСА РАБОТ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ И УПРАВЛЕНИЮ КАЧЕСТВОМ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СЛОЖНОПРОФИЛЬНЫХ

ДЕТАЛЕЙ.

3.1 Методология обеспечения единства CAD модели на различных этапах производственного процесса.

3.2 Разработка модели организации информационного обмена при проектировании и изготовлении сложнопрофильных деталей на базе CAD модели.

3.3 Организация хранения и доступа к информации САПР.

Защита информации.

Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ОБРАБОТКИ И КОНТРОЛЯ

СЛОЖНОПРОФИЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ.

4.1. Математическая модель управления качеством обработки компрессорных лопаток путем корректировки системы координат заготовки.

4.2 Математическая модель расчета рационального количества точек при контроле профиля компрессорных лопаток на координатноизмерительной машине.

Выводы по главе 4.

ГЛАВА 5. КОМПЛЕКСНАЯ МЕТОДИКА УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СЛОЖНОПРОФИЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ.

5.1 Функции персонала при управлении качеством сложнопрофильных деталей ГТД.

5.2 Информационная система управления качеством сложнопрофильных деталей.

5.3 Управление качеством обработки компрессорных лопаток на станках с ЧПУ. Итоги апробации работы.

5.4 Рабочая методика контроля компрессорных лопаток на координатно-измерительной машине.

Выводы по главе 5.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Управление качеством процессов производства компрессорных лопаток на основе единой информационной модели»

Актуальность работы. В современном авиадвигателестроении важной задачей является управление качеством производства сложнопрофильных деталей, к каким относятся лопатки компрессора и турбины, которые определяют параметры воздушного потока. Главной характеристикой качества таких деталей являются точность формирования профиля пера и расположения его относительно замковой части лопатки. Применяемые технологические методы обеспечения точности являются затратными, т. к. связаны с использованием дорогостоящей оснастки, с применением пробных обработок и не позволяют реализовать автоматизированные функции управления качеством. Методы, предлагаемые в научных работах Леонова Б. Н., Полетаева В. А., Уварова Л. Б. не используют широкие возможности информационных технологий для исключения появления несоответствий на отдельных этапах производственного процесса или между отдельными операциями. Поэтому направления исследований диссертационной работы являются актуальными, т. к. позволят реализовать функции управления качеством на базе единой информационной модели.

Работы по созданию комплексных автоматизированных систем на базе CAD/CAM/CAE систем, (Братухин А. Г., Елисеев Ю. С., Норенков И. П.) охватывают в основном вопросы проектирования изделий. В диссертационной работе решается вопрос комплексного использования современных информационных технологий для решения задачи управления качеством производства на основе единой информационной модели, формируемой на этапе проектирования изделия.

Цель и задачи исследований. Целью работы является разработка методологии управления качеством обработки лопаток газотурбинных двигателей на основных этапах жизненного цикла продукции.

Указанная цель реализуется:

1. Путем решения технологических задач: исследование характеристик и причин несоответствий, возникающих на этапах производственного процесса изготовления компрессорных лопаток.

2. Разработкой автоматизированной системы управления качеством производства компрессорных лопаток, в состав которой входят: информационная система управления качеством обработки деталей с использованием CAD модели детали; математические модели корректировки системы координат заготовки детали в рабочем пространстве станка с ЧПУ и расчета рационального количества точек при контроле профиля лопаток на координатно-измерительной машине; комплексная методика управления качеством обработки компрессорных лопаток.

Научная новизна.

1. Разработана структура алгоритма построения информационной системы управления качеством обработки сложнопрофильных деталей на базе единой CAD модели детали.

2. Разработаны математические модели: корректировки системы координат заготовки детали в рабочем пространстве станка с ЧПУ в зависимости от точности положения базовых элементов; расчета рационального количества точек при контроле профиля лопатки на координатно-измерительной машине.

Практическая значимость. Разработанные математические модели использованы в производстве компрессорных лопаток: математическая модель корректировки системы координат заготовки в зависимости от точности положения базовых элементов используется операторами станков с ЧПУ при управлении качеством обработки лопаток компрессоров газотурбинных двигателей; математическая модель расчета рационального количества точек используется операторами координатно-измерительных машин при контроле профиля лопаток. Основные положения математических моделей содержатся в комплексной методике по управлению качеством обработки сложнопрофильных деталей.

Достоверность полученных результатов и основных положений диссертации подтверждены теоретическими расчетами и экспериментальными исследованиями с использованием методов статистики и пространственной геометрии.

Автор защищает:

1. Автоматизированную информационную систему управления качеством обработки компрессорных лопаток на базе единой CAD модели детали.

2. Математические модели расчета корректировки системы координат заготовки детали в рабочем пространстве станка с ЧПУ и расчета рационального количества точек при контроле профиля лопаток на координатно-измерительных машинах.

3. Комплексную методику управления качеством обработки сложнопрофильных деталей на базе CALS-технологий.

Апробация работы. Результаты исследований по теме диссертации опубликованы в пяти печатных работах, в т. ч. одна статья в журнале утвержденном перечнем ВАК. Основные положения диссертации докладывались: на Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (г. Рыбинск, 2005) и на 4 Международной школе-конференции молодых ученых, аспирантов и студентов (г. Рыбинск, 2006).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения и 5 глав, заключения, списка использованных источников и 4 приложений. Диссертация изложена на 149 страницах (не включая приложений) машинописного текста, иллюстрирована 50 рисунками, содержит 5 таблиц, библиографический список включает 76 наименований.

Заключение диссертации по теме «Стандартизация и управление качеством продукции», Суворов, Олег Евгеньевич

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Выполнена классификация основных причин и видов дефектов, возникающих при обработке сложнопрофильных деталей ГТД, что является актуальной задачей, т. к. от качества профиля деталей существенно зависят эксплуатационные характеристики двигателя в целом.

2. Разработана информационная система и методология качества обработки сложнопрофильных деталей ГТД, которая согласуется с основными требованиями стандартизации и управления качеством в CALS -технологиях и автоматизированных производственных системах.

3. Предложенная в качестве исходной базы на различных этапах жизненного цикла изделия, единая CAD модель детали, обеспечивает прослеживаемость исходной информации на различных этапах производственного процесса.

4. Разработанные математические модели корректировки системы координат заготовки в рабочем пространстве станка с ЧПУ и расчет рационального количества точек профиля на координатно-измерительной машине позволяют существенно повысить качество деталей и коэффициент использования оборудования.

5. Разработанная комплексная методика управления качеством обработки сложнопрофильных деталей ГТД, отвечает основным требованиям стандартов ИСО серии 9000:2000 и является методическим материалом, с точки зрения процессного подхода к управлению качеством.

6. Выполненная апробация работы в реальных производственных условиях обеспечила снижение появления несоответствующей продукции с 21 до 1,5%.

141

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Суворов, Олег Евгеньевич, 2007 год

1. Корсаков, В. С. Автоматизация проектирования технологических процессов в машиностроении Текст. / В. С. Корсаков, Н. М. Капустин,

2. К. X. Темпельхоф и др.; под общ. ред. Н. М. Капустина. М.: Машиностроение, 1988.-303 с.

3. Амиров, Ю. Д. Научно-техническая подготовка производства Текст. / Ю. Д. Амиров. М.: Экономика, 1989. - 230 с.

4. Амиров, Ю. Д. Ресурсосбережение и качество продукции Текст. / 10. Д. Амиров, Г. А Янковский. М.: Изд - во стандартов. - 1987.

5. Базров, Б. М. Модульная технология в машиностроении Текст. / Б. М. Базров.-М.: Машиностроение, 2001.-368 с.

6. Базров, Б. М. Новый метод организации производства Текст. / Б. М. Базров // Справочник. Инженерный журнал. 2003. - №3.

7. Балакшип, Б. С. Теория и практика технологии машиностроения Текст. / Б. С. Балакшин. Избранные труды в 2-х книгах. - М.: Машиностроение, 1982.

8. Баранников, В. И. Обработка специальных материалов в машиностроении Текст. / В. И Баранников, А. С. Тарапанов, Г. А.Харламов // Справочник. Библиотека технолога. М.: Машиностроение. - 2002. - 264 е., ил.

9. Брондз, Л. В. Технология и обеспечение ресурса самолетов Текст. / Л. В. Брондз. М.: Машиностроение. - 1983. - 568 с.

10. Васильев, А. С. Технологические основы управления качеством машин Текст. / А. С. Васильев [и др.]. М.: Машиностроение, 2003.

11. Епифанов, В. В. Экономическое обоснование выбора станков с ЧПУ для изготовления деталей типа тел вращения Текст. / В. В. Епифанов,

12. B. В. Ефимов // Вестник машиностроения. 2002. - №7.

13. Информационные технологии в наукоемком машиностроении Текст. / Под ред. А. Г. Братухина. Киев «Техника» 2001.

14. Кондаков, А. И. К вопросу об автоматизации выбора исходных заготовок Текст. /. А. И. Кондаков, А. В. Маштаков // Изв. ВУЗов. Машиностроение. 1990. - № 5. - С.129 - 133.

15. Кондаков, А. И. Формирование информационной основы проектирования маршрутных процессов изготовления деталей Текст. /

16. А. И. Кондаков // Справочник. Инженерный журнал. 2001. - №3.1. C.15 -20.

17. Кондаков, А. И. Автоматизация синтеза процессов изготовления деталей машин Текст. / А. И. Кондаков // Справочник. Инженерный журнал приложение №11.- 2002.

18. Кондаков, А. И. Структурное наследование и подобие технологических объектов Текст. / А. И. Кондаков // Вестник МГТУ. Машиностроение, 1997. -№ 2. С.89 - 95.

19. Кондаков, А. И. Геометрическо-технологическое моделирование предметов производства в генеративных САПР ТП Текст. / А. И. Кондаков // Известия ВУЗов. Машиностроение, 1997. № 4. - С. 90 - 95.

20. Дальский, А. М. Технология изготовления деталей машин: Энциклопедия Текст. / А. М. Дальский, А. Г. Суслов, 10. Ф. Назаров [и др.]; под общ. ред. А. Г. Суслова. М. Машиностроение, 2000. - Т. 1 11-3. - 840 с.

21. Осадчий, Н. В. Определение технических условий обработки резанием по заданному значению усталостной прочности деталей ГТД Текст.: Дисс. канд. тех. наук / Н. В. Осадчий. Рыбинск, 2002. - 206 с.

22. Полетаев, В. А. Комбинированная обработка поверхностей тел вращения фрезерованием и фрезоточением с учетом технологического обеспечения их динамической устойчивости Текст.: Дисс. канд. тех. наук / В. А. Полетаев. Рыбинск, 2001.- 493с.

23. Системный анализ. Теория и практика Текст. Кострома: Изд-во Костром, гос. технол. универ-та, 2001. -208с.

24. Системное проектирование интегрированных АСУ ГПС машиностроения Текст. / Под ред. Ю. М. Соломенцева, В. А. Исаченко,

25. В .Я. Полыскалина.-М.: Машиностроение. 1988.-487с.

26. Системное проектирование интегрированных производственных комплексов Текст. / Под ред. В. М. Пономарева. Л.: Машиностроение, 1986.-319 е., ил.

27. Братухин, А. Г. Современные технологии в производстве газотурбинных двигателей Текст. / Под ред. А. Г. Братухина, Г. К. Язова, Б. Е. Карасева. -М.: Машиностроение, 1997. 416.: ил.

28. Соломенцев, Ю. М. Управление гибкими производственными системами Текст. / Ю. М Соломенцев, В. Л. Сосонкин. М.: Машиностроение, 1988.-351с.

29. Сорокин, В. М. Анализ технологий обработки цилиндров Текст. /

30. В. М. Сорокин, С. П. Антропов; сб. матер, всероссийской кон.

31. Технологии в Машино и приборостроении на рубеже XXI века» Н -Новгород: 2000. с. 120 - 126.

32. Сорокин, В. М. Пути повышения качества распределительных валов двигателей Текст. / В. М. Сорокин, В. В. Белоглазов, Е. А. Тарасова // «Качество машин» сб. тр. 4-й междунар. науч.-техн. конф. Брянск. - Ч. 2.: -2001.-С. 236-237.

33. Дальский, А. М. Справочник технолога машиностроителя. В 2-х т. Т.1 Текст. / под ред. А. М. Дальского, А. Г. Косиловой, Р. К. Мещерякова, А. Г. Суслова. 5-е изд., перераб. и доп. -М.: Машиностроение, 2001. 912 с.

34. Старков, В. К. Обработка резанием. Управление стабильностью и качеством в автоматизированном производстве Текст. / В. К. Старков. М.: Машиностроение, 1989.-295с.

35. Суслов, А. Г. Совершенствование существующих и разработка новых методов обработки для повышения качества поверхностного слоя Текст. / А. Г. Суслов // Инженерный журнал. 2001. - № 10. - С. 22 - 24.

36. Суслов, А. Г. Научные основы технологии машиностроения Текст. / А. Г. Суслов, А. М. Дальский. М: Машиностроение, 2002. - 684 е., ил.

37. Суслов, А. Г. Качество поверхностного слоя деталей машин Текст. / А. Г. Суслов. М.: Машиностроение, 2000. 320с.

38. Суслов, А. Г. Лекции по наиболее сложным темам курса «Основы технологии машиностроения» Текст. / А. Г. Суслов // Приложение к инженерному журналу справочнику. - 2003. - №3.

39. Суслов, А. Г. Качество поверхностного слоя деталей машин Текст. / А. Г. Суслов. М.: Машиностроение, 2000. - 320 с.

40. Технологическое обеспечение проектирования и производства газотурбинных двигателей Текст. / Под ред. Б. Н. Леонова, А. С. Новикова. -Рыбинск, 2000.

41. Дальский, А. М. Технологическая наследственность в машиностроительном производстве Текст. / А. М. Дальский, Б. М. Базров, А. С. Васильев [и др.]; под ред. А. М. Дальского. М.: Изд-во МАИ, 2000. -364 с.

42. Соломенцев, Ю. М. Технологические основы гибких производственных систем Текст. / Под ред. 10. М. Соломенцева. Изд. 2-е исправл. - М: Высшая школа, 2000. - 255 с.

43. Технологические процессы механической и физико-механической обработки в авиадвигателестроении Текст. / Под общ. ред. В. Ф. Безъязычного. М.: Машиностроение. 2001.

44. Васильев, А. С. Технологические основы управления качеством машин Текст. / А. С. Васильев, А. М, Дальский, С. А. Клименко,

45. JI. Г. Полонский, М. JI. Хейфиц, П. И. Ящерицын. М.: Машиностроение, 2003. -256 е., ил. (серия «Библиотека технолога»).

46. Феднжин, В. К. Методы оценки и управления качеством промышленной продукции Текст. / В. К. Федюкин, В. В. Федюкин,

47. В. Д. Дурнев, В. Г. Лебедев. Изд. 1-е перераб. и доп. - М.: «Филинь». Рипант, 2001.-328 с.

48. Хейфиц, М. Л. Процессы самоорганизации при формировании поверхностей Текст. / М. Л. Хейфиц, М. Л. Кожуро, Ж. А. Мрочек. -Гомель: ИММС НАИБ, 1999. 276с.

49. Братухин, А. Г. CALS в авиастроении Текст. / А. Г. Братухин,

50. В. Давыдов, Ю. С. Елисеев, Ю. Б. Павлов, В. И. Суров, под научной редакцией А. Г. Братухина. М.: Изд-во МАИ, 2000. - 304 с.

51. Братухин, А. Г. Основные направления реализации CALS -технологий в авиастроении России Текст. / А. Г Братухин, В. И Дмитров, В.И Суров // Авиационная промышленность. 2000. - № 3.

52. Братухин, А. Г. Технологическое обеспечение высокого качества, надежности, ресурса авиационной техники Текст. / А. Г. Братухин. М.: Машиностроение, 1996. - Т. 1. - 520 е.; Т. 2. - 298 с.

53. Информационная поддержка наукоемких технологий. CALS -технологии Текст. /М.: Из-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. 320 с.

54. Наренков, И. П. Основы автоматизированного проектирования Текст. / И. П. Наренков. М.: Из-во МГТУ им. Баумана 2002. 366с.

55. Елисеев, Ю. С. Технология производства авиационных газотурбинных двигателей Текст. / Ю. С. Елисеев, А. Г. Бойцов, В. В. Крымов, JI. А. Хворостухин. М.: Машиностроение, 2003. 512 е., ил.

56. Конти, Т. Качество в 21 веке. Роль качества в обеспечении конкурентоспособности и устойчивого развития Текст. / Под. Ред. Т. Конти, Ё. Конгдо, Г. Ватсона-2005.

57. Адлер, Ю. П. Система экономики качества Текст. / Ю. П Адлер, С. Щепетова. -2005.

58. Григорович, В. Г. Информационные методы в управлении качеством Текст. / В. Г. Григорович, С. В. Юдин, Н. О. Козлова, В. В. Шильдин-2001.-200 с.

59. Гличев, А. В. Основы управления качеством продукции Текст. / А. В. Гличев. 2-е изд. перераб. и доп. - 2001. - 424 с.

60. Панов, А. Н. Как победить в конкурентной борьбе. Гармоничная система качества основа эффективного менеджмента Текст. / А. Н. Панов. -2003.-272 е., ил.

61. Андерсен, Б. Бизнес-процессы. Инструменты для совершенствования Текст. / Б. Андерсен. 2003. - 272 е., ил.

62. Растимешин, В. Е. Упорядочение. Путь к созданию качественного рабочего места Текст. / В. Е. Растимешин, Т. М. Куприянова. М.: РИА «Стандарты и качество», 2004. - 174 е., ил.

63. Репин, В. В. Процессный подход к управлению. Моделирование бизнес процессов Текст. / В. В. Репин, В. Г. Елиферов. М.: РИА «Стандарты и качество», 2004. - 405 е., ил.

64. Белобрагина, В. Я. Японский прогноз развития науки, техники и технологии до 2005 года Текст. / Пер. с анг. под ред. В. Я. Белобрагина и

65. Л. Г. Дубицкого. М.: Изд-во АСМС, 2001.

66. Шапиро, В. Д. Управление качеством Текст. / В. Д. Шапиро, И. И.

67. Мазур. М.: Высшая школа, 2002.

68. Чекмарев, А. Н. Статистические методы управления качеством Текст. / А. Н. Чекмарев, В. А. Барвинок, В. В. Шалавин. М.: Машиностроение, 1999.

69. Чайка, И. И. Конкурентная борьба предприятий это соревнование системы управления качеством Текст. / И. И. Чайка // Стандарты и качество. 1996. № 12. с. 55-59.

70. Фейгенбаум, А. Контроль качества продукции Текст. /

71. А Фейгенбаум: Пер. с англ. под научн. ред. А. В. Гличева. М.: Экономика, 1994.

72. Хитоси, Кумэ. Статистические методы повышения качества Текст. / Пер. с англ.; под ред. Хитоси Кумэ. М.: Финансы и статистика, 1990.

73. Крылова, Г. Д. Заружебный опыт управления качеством Текст. / Г. Д. Крылова. М.: Изд. Стандартов, 1992.

74. Версан, В. Г. Интеграция производства и управления качеством продукции Текст. / В. Г. Версан, В. И. Сиськов, J1. Г. Дубицкий, Н. 3. Солодилова, С. X. Екшембиев. -М.: издательство стандартов, 1995.

75. Горленко, О. А. Создание систем качества в организации Текст. / О. А. Горленко, В. В. Мирошников. М.: Машиностроение - 1,2002.

76. Версан, В. Г. Интеграция управления качеством продукции: новые возможности Текст. / В. Г. Версан. М.: Издательство стандартов, 1994.

77. Васильев, В. А. Системный подход к качеству Текст. / В. А. Васильев, Ш. И. Каландаришвили, И. И. Чайка: Под ред. В. А. Васильева. -М.: МАТИ-РГТУ, 2001.

78. Кондо, И. Управление качеством в масштабах компании. Становление и этапы развития Текст. / Й. Кондо. М.: Приоритет, 2002.

79. Вермель, В. Д. Геометрическое моделирование и программирование обработки на станках с ЧПУ Текст. / В. Д. Вермель, С. Г. Зарубин, П. М. Николаев // «Компьютер Пресс». №4. - Москва, 1997 г.

80. Вермель, В. Д. Программирование фрезерной обработки сложных поверхностей на станках с ЧПУ с повышенной точностью и производительностью Текст. / В. Д. Вермель // Журнал «САПР и графика». -№4, изд. «Компьютер Пресс», Москва, 1998 г.

81. Петренко, С. Информационная безопасность. Экономические аспекты Текст. / С. Петренко, С. Симонов, Р. Кислов // Jet Info Online. -№10.-2003.

82. Росс, Г. В. Моделирование производственных и социально-экономических систем с использованием аппарата комбинаторной математики Текст. / Г. В. Росс // М.: Мир, 2001 21.7 п. л.

83. Полетаев, В. А. Технология автоматизированного производства лопаток газотурбинных двигателей Текст. / В. А. Полетаев. М.: Машиностроение, 2006. - 256 е.: ил.

84. ГОСТ Р 50779.44 2001. Статистические методы. Показатели возможностей процессов. Основные методы расчета Текст. - Введ. 2002 -01 - 07. - М.: Госстандарт России: Изд-во стандартов, 2001. - 20 с.

85. Внедрение методики позволило снизить трудоемкость работ по подготовке лопаток к измерению и по измерению профиля лопаток. Производительность труда контролеров повысилась на 30-35%.1. Члены комиссии:

86. Директор по качеству Паско Р.

87. Главный контролер С ^^lAj^ — Мельникова О.И.