Кафедра технологий
производства двигателей

Прогресс в производственных технологиях способствует увеличению производства сложнопрофильных деталей из труднообрабатываемых начальных заготовок. Это требует появления более совершенного и сложного оборудования для формования и разработки оптимальных методик технологических операций, включая механическую обработку.

Освоение новых методов разработки и оптимизации программ управления для механической обработки заготовок на станках с ЧПУ, с применением современных программных комплексов CAD/CAM, является одним из приоритетных направлений развития. Для достижения этой цели на кафедре используется металлообрабатывающее оборудование, а также задействованы студенты в рамках НИРС, которые до этого не имели опыта работы на оборудовании с ЧПУ. Процесс освоения компетенций начинается с овладения навыками программирования на виртуальных станках, в CAD/CAM программных комплексах, затем переходит к работе на малоразмерных станках с ЧПУ и завершается работой на полноразмерных станках с ЧПУ.

Основное направление исследований заключается в выявлении влияния различных параметров на качество обработки изделий, таких как геометрическая точность, шероховатость поверхности, глубина наклепа поверхностного слоя, остаточные напряжения, температура в зоне резания, распределение сил и стойкость инструмента. Также важно изучение влияния параметров обработки на износ инструмента и его ресурс.

Проведение научно-исследовательской работы предполагает использование множества программных средств, таких как Origin, Matlab, MathCad, Adem, Компас, Nastran, Patran, T-Flex, Abaqus, SolidWorks, Siemens NX, Adams, Ansys (в том числе CFX, Static Structural, Dynamic Explicit) и другие. Кроме того, исследовательская группа имеет доступ к профессиональному оборудованию, включая динамометр Kistler, тахометр, твердомер, автоматизированную систему для определения остаточных напряжений АСБ-1, профилограф-профилометр БВ7669. Также имеется возможность работать на различных станках, от виртуальных станков с системой ЧПУ HeidenHain до полноразмерных станков CpB1650, 6М12П, зубодолбежного станка 5140, токарного станка 1К62, горизонтально-фрезерного станка 6Т82Г с ЧПУ.

Размерная точность изделий оказывает значительное влияние на ресурс, мощность, уровень вибраций и другие параметры газотурбинных двигателей (ГТД). Точность и производительность процессов контроля, механической обработка заготовок и сборки узлов достигаются за счёт сквозного управления на основе результатов геометрических и иных измерений объектов с использованием цифровых моделей. Совокупность результатов измерений и цифровых моделей позволяют формировать цифровые паспорта деталей, узлов и изделий.

Направление «Производственный контроль и реверс-инжиниринг»
Разработан комплекс моделей «Виртуальная измерительная машина», позволяющий исключить ошибки, связанные с выполнением высокоточных измерений, снизить их погрешности и трудоёмкость. Разрабатываются и изготавливаются приборы для измерения геометрии лопаток ГТД, формирующие результаты измерений в цифровом виде с возможностью использования в цеховых условиях. Разрабатываются методики реверс-инжиниринга изделий, обеспечивающие высокую точность.

Направление «Сборка и балансировка»
Особую значимость на этапе сборки имеют опыт и квалификация рабочих сборщиков и технологов, оказывающие влияние на качество изделий. Разрабатываются модели цифрового прогнозирования сборочных параметров на основе данных измерений комплектуемых деталей. Производится компьютерное определение оптимальных вариантов комплектации, взаимного ориентирования и доработки деталей, что приводит к снижению трудоёмкости и повышению точности сборки и снижению дисбаланса изделий.

Этап «Формирование цифровых паспортов деталей, узлов и изделий»
Разрабатываются технологии отслеживания и учёта деталей и узлов в производственном процессе на основе использования машинного зрения. Технологии позволяют отслеживать объекты на рабочих местах и сохранять о них сведения в единой базе данных для формирования цифровых паспортов деталей, узлов и изделий.

Сегодня каждое промышленное предприятие занимается разработкой и внедрением интеллектуальных систем управления производством для сокращения своих затрат и повышения эффективности использования активов.

Слово «интеллектуальные» имеет достаточно много толкований: от утопии, где заводы работают без людей и во всех сферах господствует искусственный интеллект до органичного сочетания различных способов взаимодействия человека, технологий и машин, которые управляют бизнес-процессами.

В лаборатории интеллектуальных систем управления предприятием вы познакомитесь и изучите следующие технологии цифровой трансформации предприятия:

1. Разработка сбалансированной системы показателей предприятия;
2. Разработка функциональных моделей бизнес-процессов предприятия (IDEF, BPMN, Cross-Functional Flowchart, Basic Flowchart) в Business Studio;
3. Имитационное моделирование производственных систем (дискретно-событийное, агентное моделирование) в Tecnomstix, Anylogic, R-Pro;
4. Имитационное моделирование бизнес-процессов и ФСА в Business Studio;
5. Проектирование и разработка интеллектуальных мехатронных модулей, приводов и датчиков, АРМ (автоматизированных рабочих мест), РТК (робототехнических комплексов), ИПЯ (интеллектуальных производственных ячеек), телеуправления и человеко-машинного взаимодействия;
6. Создание моделей и методов интеллектуального управления производством с применением ERP/MES-cистемы 1С для распределения задач и синхронизации ресурсов;
7. Разработка систем управления технологическими процессами: определения отклонений в качестве готовой продукции; определение целевых показателей производительности; изменение расхода сырья и энергии; подбор квалифицированного персонала; оценка влияния человеческого фактора на протекание технологических процессов;
8. Разработка систем управления активами предприятия: анализ отказов оборудования; исключение ремонта по факту поломки; оценка длительности технического обслуживания и поиска причин неисправности; анализ поступающих данных от станка;
9. Разработка модуля интеллектуального оперативно-диспетчерского управления производством.

Одна из основных задач лаборатории – создание единой центральной «нервной системы» предприятия, которая будет управлять всеми «органами» и процессами: от маркетинга, финансов, ИТ-инфраструктурой, сотрудниками, технологическими и производственными процессами до оценки функциональных свойств производимой продукции.

Одним из главных партнеров данного направления является АО «ОДК». Сегодня данная корпорация стоит на пути создания умных фабрик, концепция которой предполагает, что производственные линии способны быстро обновляться и перестраиваться. При этом все подсистемы управляются автономной системой благодаря промышленному интернету вещей.

Объектом управления становится весь жизненный цикл изделия (PLM-управление), включая интеграцию с логистикой, сервисными центрами и получение обратной связи. Таким образом, «умная» фабрика может самостоятельно оптимизировать производительность всей цепочки поставок, самостоятельно адаптироваться к новым условиям и учиться на них в реальном или близко к реальному времени, а также автономно запускать все производственные процессы.

Сегодня аддитивные технологии являются одними из самых перспективных технологий производства ракетно-космической техники. В рамках научных исследований изучаются новые методы оценки анизотропии свойств материалов, полученных методом селективного лазерного плавления и прямого лазерного выращивания. Аддитивные технологии позволяют снять ограничения проектирования, значительно снизить риски, сроки и затраты на стадии разработки, доводки, отработки и освоения производства новых изделий.

На базе лаборатории развиваются бизнес-процессы аддитивного производства: ведется разработка единой системы обеспечения и управления процессами сплавления и наплавки различных материалов: алюминиевые сплавы, жаропрочные и титановые сплавы, нержавеющие стали, создаются средства разработки управляющих программ и постпроцессоров, программного обеспечения, процессов цифрового сопровождения и контроля аддитивного производства.

Лаборатория оснащена самым современным оборудованием: аддитивные установки послойного селективного лазерного и прямого сплавления, установка лазерной сварки и наплавки, 3D принтеры, предназначенные для печати объемных изделий по FDM и PolyJet технологиям, координатно-измерительная машина GLOBAL Performance, 3D сканер RangeVision. Компьютерные классы оснащены самым современным программным обеспечением: Siemens NX, MSC Simufact Additive, MSC Simufact Welding, Materialise Magics 25 и др.

Основные задачи, над которыми работают студенты и молодые ученые:
- отработка основных типов аддитивных технологий;
- численное моделирование процессов аддитивного производства и свойств материалов;
- оценка выбора технологии аддитивного производства деталей (деталей-представителей), свойств синтезируемых деталей, определение структуры материала;
- разработка рекомендаций по проектированию заготовок под возможности и ограничения аддитивных технологий;
- освоение технологий реверс-инжиниринга;
- проведение анализа прочностных свойств детали по результатам исследования цифровой модели методом конечных элементов;
- проведение инженерных расчетов для подтверждения требуемых характеристик изделий, получаемых аддитивными технологиями.

Хочешь статья частью большой команды аддитивщиков – заходи к нам в ВК группу на огонек