6600

Наукоемкие технологии производства. Характеристика наукоемких технологий

Контрольная

Астрономия и авиация

Наукоемкие технологии производства Характеристика наукоемких технологий Наукоемкое производство опирается на наукоемкие технологические процессы на всех стадиях производства. Процесс создания наукоемких технологий (НТ) является комплексным, охватыва...

Русский

2013-01-06

209.06 KB

25 чел.

Наукоемкие технологии производства Характеристика наукоемких технологий

Наукоемкое производство опирается на наукоемкие технологические процессы на всех стадиях производства. Процесс создания наукоемких технологий (НТ) является комплексным, охватывает все этапы его разработки включает: 1) отработку физического процесса, закладываемого в основу создаваемого наукоемкого технологического процесса; 2) проектирование технологического процесса, предусматривающее структурную и параметрическую; оптимизацию; 3) разработку технологического оборудования, оснастки и инструмента, имеющих высокую степень надежности, механизации и автоматизации; 4) изготовление технологического оборудования, оснастки и инструмента; 5) отладку технологического процесса и испытания с целью установления стабильности и точности параметров (рис.1.9).

На каждом этапе создания наукоемкого технологического процесса используются CAE/CAD/CAM системы, применяются методы математического и имитационного моделирования на ЭВМ, осуществляется оптимизация технических и технологических решений.

Приведенному алгоритму создания наукоемких технологий полностью удовлетворяют отработанные и внедренные в серийное производство технологические процессы изготовления основных деталей ГТД.

Технологии изготовления лопаток ГТД

Наиболее ответственными деталями ГТД, работающими в условиях знакопеременных нагрузок, высоких температур и вибрации, являются компрессорные и турбинные лопатки, трудоемкость изготовления которых составляет более 30% от общей трудоемкости изготовления двигателя.

Обобщенный технологический процесс их изготовления можно условно представить в виде совокупности этапов: 1) получение заготовки; 2) термообработка; 3) механическая обработка поверхности хвостовика и полок; 4) механическая обработка профиля пера; 5) термообработка и покрытие; 6) финишная обработка (рис .1.10).

При реализации каждого этапа технологического процесса преследовалась цель обеспечения высокого качества и стабильности ТП за счет применения прогрессивных методов, оборудования, технологической оснастки и инструмента [6.8].

На 1-м этапе технологического процесса изготовления компрессорных лопаток применена изотермическая штамповка с припуском по перу 0,8 мм, а также штамповка с припуском 0,3-0,6 мм с термохимической обработкой и применением ЗСП. Это позволило повысить КИМ с 0,12 до 0,42 и уменьшить объем фрезерных работ на 30%

На 2-м этапе с целью сокращения технологического цикла и снижения затрат электроэнергии осуществлено совмещение горячей деформации с процессом термообработки.

На 3-м этапе при протачивании хвостовика применено ориентирование профиля пера лопатки в оптимальном положении в специальных установках и закрепление лопаток в специальных кассетах. Это позволило обеспечить обработку лопаток с минимальным припуском по профилю.

На 4-м этапе (механическая обработка профиля пера) используется ленточное шлифование на специальных станках с использованием широкой и узкой лент. Это дало сокращение ручного труда при подгонке профиля пера на 75%.

На 5-м этапе (термообработка и покрытие) с целью обеспечения равномерности структуры поверхностного слоя применен отжиг лопаток.

На 6-м этапе (финишная обработка) внедрено гидродробеструйное упрочнение, что позволило повысить усталостную прочность на 25%.

На 1-м этапе изготовления турбинных лопаток применено литье по выплавляемым моделям с направленной кристаллизацией и моноструктурой, а также точная объемная штамповка с использованием ЗСП под термообработку. Это позволило получать лопатки без припуска по ГВТ и обеспечило получение заготовок с минимальным припуском.

На 2-м этапе с целью обеспечения прочностных характеристик и уменьшения коробления выбрана высокотемпературная вакуумная обработка, а также фиксированная термообработка с применением керамической массы.

На 3-м этапе с целью повышения точности и стабильности технологического процесса применено глубинное шлифование елочного хвостовика и других фасонных поверхностей.

На 4-м этапе с целью исключения ручного труда при подгонке профиля пера лопатки производится механизированное полирование и заправка кромок.

На 5-м этапе применено четырехкомпонентное покрытие профиля пера лопаток и алитирование, что позволило повысить жаростойкость и увеличить ресурс в 2 раза.

На 6-м этапе осуществлено упрочнение микрошариками, что повысило усталостную прочность на 20%.

Перечисленные мероприятия на всех этапах обобщенного процесса позволили повысить качество и стабильность ТП и сократить трудоемкость обработки лопаток в общей трудоемкости изготовления двигателя с 35 до 28%.

Технологии изготовления дисков

Как показывает отечественная и зарубежная практика, диски компрессора, и особенно турбин, являются теми деталями, которые во многом определяют надежность и ресурс ГТД. В связи с этим осуществляется тщательная обработка технологических процессов их изготовления.

Отработка физического процесса

Проектирование технологических процессов

II

Разработка технологического оборудования, оснастки, инструмента

III

Отладка технологического процесса и испытаний

V

Изготовление технологического оборудования, оснастки, инструмента

1

IV

Рис. 1.9. Основные этапы создания наукоемкого технологического процесса


Рис.1.10. Технологические процессы изготовления лопаток ГТД

Гидродробеструнное упрочнение на эжекторных установках и шлифование

Повышение усталостной прочности на 25 %

Обработка микрошариками

Повышение усталостной

прочности на 20 %

5

ФИНИШНАЯ

ОБРАБОТКА

Ориентирование профиля пера в оптимальном положении в спец. установках. Закрепление лопаток в спец. кассетах и протягивание хвостовика

Обеспечение обработки лопаток с минимальным припуском по профилю

Ленточное шлифование на спец станках широкой и узкой лентой

Сокращение ручного труда при подготовке профиля пера на 75 %

Глубинное шлифование елочного хвостовика и других фасонных поверхностей

Повышение точности (до 0,01 мм) и стабильности технологического процесса

Механизированное полирование профиля пера и заправка кромок

Исключение ручного труда при подгонке профиля

3

МЕХАНИЧЕСКАЯ

ОБРАБОТКА

ХВОСТОВИКА

И

ПОЛОК

4

МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ПРОФИЛЯ

ПЕРА

Совмещенная горячей деформации с термообработкой

  1.  Снижение затрат электроэнергии
  2.  Сокращение технологического цикла на 3 календарных дня

  1.  Высокотемпературная вакуумная термообработка
  2.  Фиксированная термообработка с применением керамической массы

  1.  Обеспечение прочностных характеристик
  2.  Уменьшение коробления

2

ТЕРМО

ОБРАБОТКА

ТП

изготовления

компрессорных лопаток

1. Изотермическая штамповка с припуском по перу 0,8 мм.

2. Штамповка с припуском под шлифовку 0,3-0,6 мм с ТМО и применением ЗСП

  1.  Повышение КИМ с 0,12 до 0,42
  2.  Уменьшение фрезерных работ на 30%
  1.  Литье по выплавляемым моделям с направленной кристаллизацией и моноструктурой
  2.  Точная объемная штамповка с применением ЗСП под термообработку

  1.  Получение лопаток без припуска по ГВТ
  2.  Получение заготовок с минимальным припуском (до 1,2мм)

ТП

изготовления

турбинных лопаток

1

ПОЛУЧЕНИЕ

ЗАГОТОВКИ

На большинстве операций ТП применяется уникальное оборудование и используются высококвалифицированные кадры рабочих и ИТР [6.8].

Заготовки дисков как компрессоров, так и турбин поступают на предприятие по кооперации со специализированного завода, где они подвергаются предварительной механической обработке, термообработке, старению и ультразвуковому контролю.

После всестороннего входного контроля механическая обработка дисков осуществляется на высокоточных станках с числовым программным управлением (рис. 1.11).

Особое внимание в ТП уделено вопросам термообработки, которая проводится в вакуумных печах с целью снятия внутренних напряжений, возникающих на этапе механической обработки.

После каждого этапа ТП осуществляется ультразвуковой контроль полотна и обода диска, а также капиллярный контроль всех поверхностей.

На этапе финишной обработки диски компрессоров и турбин подвергаются упрочнению микрошариками. Это позволяет повысить усталостную прочность на 15-18%.

Технологии изготовления валов

Изготовление заготовок валов компрессора и турбины, как и заготовок дисков, осуществляется на специализированном предприятии и поступает на предприятие по кооперации.

Поступающие заготовки валов уже подвергнуты предварительной механической обработке и термообработке с целью выравнивания внутренних остаточных напряжений. Основные этапы технологических процессов изготовления валов компрессора и турбины представлены на рис. 1.12.

Рассмотренные наукоемкие технологии изготовления лопаток; дисков, валов компрессора и турбины ГТД, созданные на основе использования приведенных подходов, должны удовлетворять следующим требованиям:

  1.  Технологический процесс должен быть малоотходным и экологически чистым. Примером такого процесса является изготовление деталей из порошков и гранул, применение вакуумных технологий и другие.
  2.  Наукоемкие технологии должны использовать оборудование с числовым программным управлением, позволяющим интегрировать на одном операционном поле ( в рабочей зоне одной и той же технологической установки) выполнение ряда операций [6.3].
  3.  В заготовительных операциях НТ должны применяться методы прямого выращивания сложнофасонных деталей из расплава а также статические и динамические методы пластического деформирования при минимуме формообразующей оснастки.

Рис.1.11. Технологии изготовления дисков

Обработка всех поверхностей микрошариками

Повышение условий прочности

Обработка елочных пазов и полотна микрошариками

Повышение усталостной

прочности

5

ФИНИШНАЯ

ОБРАБОТКА

Термообработка

в вакуумных печах

Снятие напряжений от механической обработки

УЗК, ВТК полотна и обода диска, капиллярный контроль

Обеспечение надежности

Термообработка в вакууме для снятия напряжения при t=750°С

Снятие напряжения от механической обработки

Термообработка в вакууме для снятия напряжения при t=750°С

Снятие напряжения от механической обработки

3

ТЕРМООБРАБОТКА

4

СПЕЦ. ВИДЫ

КОНТРОЛЯ

Двухсторонняя токарная обработка на станках с ЧПУ

Обеспечение изготовления дисков толщиной до 2 мм

Комплексная обработка на станках с ЧПУ

Обеспечение стабильности технологических процессов

2

МЕХАНИЧЕСКАЯ

ОБРАБОТКА

ТП

изготовления

диска компрессора

Поставка заготовок, предварительно обточенных, термообработанных и проверенных УЗК

Эффективное использование металла повышенной надежности

Поставка заготовок термообработанных, закаленных, прошедших старение и контрольУЗК

Эффективное использование материалов повышенной надежности

ТП

изготовления

диска турбины

1

ПОЛУЧЕНИЕ

ЗАГОТОВКИ

Комплексная обработка наружной и внутренней поверхности на станках с ЧПУ

Обеспечение стабильности технологий, 100% обеспечение геометрических параметров

Контроль наружной и внутренней поверхностей вала

Проверка на отсутствие дефектов типа волосовин, трещин и др. обесп. надежности

Токарная обработка наружной и внутренней поверхности на станках с ЧПУ

Обеспечение высокой точности и разностенности вала в пределах 0,1 мм

Контроль наружной и внутренней поверхностей вала

Выявление дефектов типа волосовин, трещин и др. обеспечение надежности

3

МЕХАНИ

ЧЕСКАЯ

ОБРАБОТКА

4

МАГНИТНЫЙ

КОНТРОЛЬ

Закалка при t = 1050С

Отпуск при t = 520С

Обеспечение механических свойств

Закалка при t = 1010С

Отпуск при t = 570С

Обеспечение высокой точности и разностенности вала в пределах 0,1 мм

2

ТЕРМООБРАБОТКА

Компрессор

Поставка валов с термообработкой и частичной механической обработкой

Сокращение трудоемкости механической обработки и производственного цикла на 8 дн.

Экономическая заготовка с прошитым отверстием

  1.  Сокращение трудоемкости мех. обработки
  2.  Обеспечение равномерности механических свойств

Турбина

1

ПОЛУЧЕНИЕ

ЗАГОТОВКИ

5

ФИНИШНАЯ

ОБРАБОТКА

Упрочнение внутренней и наружной поверхностей микрошариками

Благоприятное распределение остаточных напряжений в поверхностном слое

Упрочнение внутренней и наружной поверхностей микрошариками

Благоприятное распределение остаточных напряжений в поверхностном слое

Рис.1.12. Технологии изготовления валов

  1.  Наукоемкие технологии должны  обладать  автоматизированными объективными средствами испытания и контроля параметров на всех этапах технологического процесса, иметь в составе основного оборудования встроенные устройства контроля и управляющие ЭВМ.
  2.  Наукоемкий технологический процесс должен быть автоматически программируемым и адаптироваться к изменяющимся условиям производственной среды при одновременном достижении оптимальных параметров на основе CAD\CAM систем.
  3.  Неотъемлемым условием наукоемкого технологического процесса является его сертификация, т.е. соответствие его параметров международным нормам и стандартам.

Контрольные вопросы к лекции 3.

  1.  Структурная схема создания наукоемкой технологии
  2.  Обобщенный технологический процесс изготовления компрессорных и турбинных лопаток ГТД
  3.  Технология изготовления дисков компрессор и турбин
  4.  Технология изготовления валов компрессорных и турбинных
  5.  Требования к наукоемким технологическим процессам

 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

67687. Побудова компілятора з використанням середовища розробки Borland CodeGear RAD Studio Delphi 2009 188.9 KB
  Метою даної курсової роботи є вивчення теоретичних основ, на яких базується робота компілятора, а також програмна реалізація алгоритмів кожної стадії компіляції вихідного коду. Курсова робота полягає в створенні окремих частин компілятора заданої мови, а саме: лексичного аналізатора...
67688. ЕСТЕТИЧНЕ ВИХОВАННЯ ХУДОЖНЬО-ТВОРЧОГО РОЗВИТКУ ОСОБИСТОСТІ – ШЛЯХ ДО КРАСИ І ДУХОВНОГО ОДУЖАННЯ СУСПІЛЬСТВА 97 KB
  При розгляді поняття художньо-творчого розвитку особистості як методу становлення естетичного суб`єкту, як носiя специфічно естетичної модальності світовідношення, що проявляє саме художньо-творчу активність, а не якусь іншу, само собою знімається питання про критерії естетичного розвитку людини
67689. Разработка цифрового измерителя технологического многоканального на основе AVR микроконтроллера AT90S4414 183.5 KB
  В данной работе используется микроконтроллер AT90S4414 фирмы Atmel. Микросхема выполнена в 40-выводном корпусе, что дает безусловный выигрыш. Таким образом, микроконтроллер имеет (4 внешних порта РА ,РВ,РС и РD). Прибор обеспечивает производительность, приближающуюся к 1 МГц.
67690. Разработка схем трехразрядного счетчика 491 KB
  Основной функцией счётчика является прибавление единицы к некоторому коду. У каждого счётчика есть диапазон значений который определяется количеством триггеров входящих в его состав. Основные параметры которые необходимо улучшать в счётчиках это быстродействие и время задержки.
67691. Скремблеры. Системы криптографической защиты информации 817.9 KB
  Суть скремблирования заключается в побитном изменении проходящего через систему потока данных. Скремблирование широко применяется во многих видах систем связи для улучшения статистических свойств сигнала и осуществляется на последнем этапе цифровой обработки.
67692. Управление списками в MS Excel: создание списка «Автомобили», сортировка, отбор, анализ данных 2.43 MB
  Форма данных представляет собой средство для поиска и редактирования записей, которые удовлетворяют простому или множественному критерию сравнения. В форме данных условия в критерии должны соответствовать логической операции и, для поиска некоторого фрагмента текста...
67693. Автоматизация учета продажи товаров на примере магазина детских товаров «Аистенок» 3.05 MB
  Компьютер облегчает учет сокращая время требующееся на оформление документов и обобщение накопленных данных для анализа хода торговой деятельности необходимого для управления ею.; участие в разработке и осуществлении мероприятий направленных на соблюдение финансовой...
67694. Имитационное моделирование систем массового обслуживания 219 KB
  Время обслуживания также представляет случайную величину. Поток заявок Выбывающие из поступающих системы обслуживания на обслуживание клиенты Очередь Блок обслуживания Обслуживающая система Рис. Цели и допущения положенные в основу разработки имитационной модели Имитационная модель не должна копировать фактическое...
67695. Передатчик судовой подвижной службы, предназначенный для связи береговых служб с морскими судами и между судами 301.27 KB
  Рассчитать передатчик судовой подвижной службы, рассчитанный для связи береговых служб с морскими судами и между судами. Максимальная мощность сигнала в антенне (Pa) – 1500 Вт. Диапазон рабочих частот 0.4-5 МГц Нагрузка – несимметричный фидер с волновым сопротивлением 75 Ом.