аспирант с 01.01.2021 по 01.01.2025
Россия
Россия
Россия
ВАК 2.5.6 Технология машиностроения
УДК 514 Геометрия
Статья посвящена интеграции трёхмерного сканирования в сквозную цепочку операций механической обработки рабочих лопаток газотурбинных установок. Предложена комплексная схема, в которой оптическое 3D-сканирование задействовано на всех ключевых этапах: входной контроль заготовок, межоперационный контроль после чернового фрезерования и окончательный контроль готовых изделий. Получаемые полигональные STL-модели реальных заготовок были применены в CAM среде в качестве фактического припуска при расчёте траекторий; далее траектории проходят проверку в модуле кинематической симуляции станка (ISV), что позволяет заранее обнаруживать возможные коллизии инструмента, оправки и шпиндельного узла с деталью и оснасткой. Выполнено сопоставление традиционных способов контроля (шаблоны и специализированные приспособления, координатно-измерительные машины) с 3D-сканированием по критериям полноты информации, трудоёмкости, совокупной стоимости владения и применимости для малых и средних партий. Показано, что сканирование обеспечивает полное покрытие данных, быструю обратную связь для корректировки УП и снижение рисков зарезов и аварий, особенно при чистовой пятикоординатной обработке сложнопрофильных аэродинамических профилей. Проведено технико-экономическое обоснование для сценариев 80 и 1600 деталей в год: на стадии отработки технологии 3D-сканирование позволяет отказаться от неунифицированной оснастки, уменьшить расходы на переделки и брак и ускорить завершение отработку технологии механической обработки. Дополнительно описана интеграция результатов в PLM/MES-контур: формирование протоколов, данные прослеживаемости и база SPC; обеспечивается согласованность с КИМ и повторная проверка после правок УП. Метод снижает влияние человеческого фактора, повышает воспроизводимость, безопасность и устойчивость, облегчает переналадку и масштабирование на другие типоразмеры. Обратная связь ускоряет выведение технологии на режим и снижает риски аварий при запуске серийных партий.
газотурбинные установки, рабочая лопатка, 3D-сканирование, CAM-система, STL-модель, контроль геометрии, технологическая подготовка производства
1. Архипов А.Н. Построение 3D-моделей лопаток вентилятора ГТД в CAD-системе по данным контрольно-измерительных мероприятий [Текст] / А.Н. Архипов, Ю.А. Равикович, И.М. Фёдоров, Д.П. Холобцев // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. — 2017. Т. 16. — № 3. — С. 7–16. DOI: https://doi.org/10.18287/2541-7533-2017-16-3-7-16; EDN: https://elibrary.ru/ZTWPAD
2. Беглов И.А. Моделирование конхоидальных кривых с использованием квазисимметрии относительно эллиптической оси [Текст] / И.А. Беглов // Геометрия и графика. — 2023. — Т. 11. — № 2. — С. 7–17. — DOI:https://doi.org/10.12737/2308-4898-2023-11-2-7-17 EDN: https://elibrary.ru/PGPHVO
3. Бойков А.А. Автоматическая генерация заданий по начертательной геометрии с помощью параметрических шаблонов [Текст] / А.А. Бойков, К.Т. Егиазарян, А.В. Ефремов, Н.С. Кадыкова // Геометрия и графика. 2023. — Т. 11. — № 1. — С. 4–22. — DOI:https://doi.org/10.12737/23084898-2023-11-1-4-22 DOI: https://doi.org/10.12737/2308-4898-2023-11-1-4-22; EDN: https://elibrary.ru/DQRRMT
4. Болотов М.А. Исследование погрешностей координатных измерений сложнопрофильных деталей ГТД [Текст] / М.А. Болотов, В.А. Печенин. — Самара: Изд-во СГАУ, 2021. — 52 с.
5. ГОСТ 2.052–2006. ЕСКД. Электронная модель изделия.Общие положения [Текст]. — М.: Стандартинформ, 2006. DOI: https://doi.org/10.1088/1126-6708/2006/02/052
6. ГОСТ 2.307–2011. ЕСКД. Нанесение размеров и предельных отклонений [Текст]. — М.: Стандартинформ, 2012.
7. Кононов П.В. Геометрические образы нанокластеров по октаэдрической линии [Текст] / П.В. Кононов, И.Е. Кононова // Геометрия и графика. — 2023. — Т. 11. № 2. — С. 18–26. — DOI:https://doi.org/10.12737/2308-4898-2023-112-18-26 DOI: https://doi.org/10.12737/2308-4898-2023-11-2-18-26; EDN: https://elibrary.ru/WCUGAB
8. Кирилловский В.К. Оптические измерения [Текст]: учеб.пособие / В.К. Кирилловский, Т.В. Точилина. — СПб.: Университет ИТМО, 2020. — 129 с.
9. Кокорин М.С. Проектные задачи в курсе начертательной геометрии [Текст] / М.С. Кокорин, Т.В. Маркова, Т.А. Никитина // Геометрия и графика. — 2024. — Т. 12. № 3. — С. 32–45. — DOI:https://doi.org/10.12737/2308-4898-2024-12-3-32-45 EDN: https://elibrary.ru/BYKDVY
10. Макаров В.Ф. Повышение точности проходного сечения сопловых аппаратов турбин при глубинном многоосевом шлифовании на станке с ЧПУ [Текст] / В.Ф. Макаров, А.О. Норин, М.В. Песин // Вестник ПНИПУ. Машиностроение, материаловедение. 2022. — Т. 24. — № 2. — С. 46–53.
11. Назарова Ж.А. Геометро-графическая подготовка студентов технических специальностей в современных условиях [Текст] / Ж.А. Назарова // Геометрия и графика. — 2024. — Т. 12. — № 1. — С. 41–49. — DOI:https://doi.org/10.12737/2308-4898-2024-12-1-41-49 EDN: https://elibrary.ru/EULJRU
12. Неснов Д.В. Область корректного согласования пространства нормальными коническими координатами [Текст] / Д.В. Неснов // Геометрия и графика. — 2023. № 3. — С. 3–11. — DOI:https://doi.org/10.12737/2308-4898-2023-11-33-11 DOI: https://doi.org/10.12737/2308-4898-2023-11-3-3-11; EDN: https://elibrary.ru/FLKUPH
13. ОСТ 1 02571–86. Лопатки компрессоров и турбин. Предельные отклонения размеров, формы и расположения пера [Текст]. — М., 1986.
14. Печенин В.А. Модель анализа и классификации геометрии лопаток газотурбинных двигателей [Текст] / В.А. Печенин, М.А. Болотов // Вестник Московского авиационного института. — 2015. — Т. 22. — № 2. — С. 55–65. EDN: https://elibrary.ru/TTYMIH
15. Сальков Н.А. Начертательная геометрия — базис технического образования (обзор) [Текст] / Н.А. Сальков // Геометрия и графика. — 2023. — Т. 11. — № 3. — С. 47–72. — DOI:https://doi.org/10.12737/2308-4898-2023-11-3-47-72 EDN: https://elibrary.ru/ZCUCQN
16. Сальков Н.А. Расширение вариантов формирования линейчатых поверхностей [Текст] / Н.А. Сальков // Геометрия и графика. — 2024. — Т. 12. — № 1. — С. 3–11. — DOI:https://doi.org/10.12737/2308-4898-2024-12-1-3-11 EDN: https://elibrary.ru/IRNBEQ
17. Сальков Н.А. Классификация линейчатых поверхностей [Текст] / Н.А. Сальков // Геометрия и графика. — 2024. Т. 12. — № 3 — С. 3–12. — DOI:https://doi.org/10.12737/2308-48982024-12-3-3-12 DOI: https://doi.org/10.12737/2308-4898-2024-12-3-3-12; EDN: https://elibrary.ru/SVGSHK
18. Семагина Ю.В. Начертательная геометрия сегодня: проблемы и перспективы [Текст] / Ю.В. Семагина, Е.С. Козик, М.А. Ванчинова // Геометрия и графика. 2023. — Т. 11. — № 4. — С. 43–51. — DOI:https://doi.org/10.12737/23084898-2024-11-4-43-51 DOI: https://doi.org/10.12737/2308-4898-2024-11-4-43-51; EDN: https://elibrary.ru/QGRKGV
19. Тихонов-Бугров Д.Е. Качество графической подготовки в вузе: желаемое, действительное, действие [Текст] / Д.Е. Тихонов-Бугров, С.Н. Абросимов, Е.А. Солодухин // Геометрия и графика. — 2024. — Т. 12. — № 1. — С. 32–40. — DOI:https://doi.org/10.12737/2308-4898-2024-12-1-32-40 EDN: https://elibrary.ru/QBMZUY
20. Чикуров Н.Г. Математические задачи координатно-измерительных машин [Текст]: монография / Н.Г. Чикуров. — М.: ИНФРА-М, 2021. — 150 с. DOI: https://doi.org/10.12737/1163946; EDN: https://elibrary.ru/ZQSKFK
21. ISO 10360-10:2021. Geometrical product specifications (GPS) — Acceptance and reverification tests for coordinate measuring systems. Part 10: Laser trackers [Text]. Geneva: ISO, 2021.
22. ISO 10360-13:2021. Geometrical product specifications (GPS) — Acceptance and reverification tests for coordinate measuring systems. Part 13: Optical 3D CMS [Text]. Geneva: ISO, 2021.
23. Kim Y.-J. Precise gouging-free tool orientations for 5-axis CNC machining / Y.-J. Kim, G. Elber, M. Bartoň, H. Pottmann // Computer-Aided Design. 2015. V. 58, pp. 220–229. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cad.2014.08.010
24. Várady T. Reverse engineering of geometric models — An introduction / T. Várady, R.R. Martin, J. Cox // Computer-Aided Design. 1997. V. 29. I. 4, pp. 255–268. DOI: https://doi.org/10.1016/S0010-4485(96)00054-1; EDN: https://elibrary.ru/AFVVBB
25. Zhang S. High-speed 3D shape measurement with structured light methods: A review // Optics and Lasers in Engineering. 2018. V. 106, pp. 119–131. DOI: https://doi.org/10.1016/j.optlaseng.2018.02.017
