#Технология_для_чайников #Фантастика_будущего_уже_сегодня
Сегодня состоялась лекция представителя компании Boeing Александра Александровича Бородкина http://sehs.mipt.ru/edu/magistracy/educators/%D0%B1%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%BA%D0%B8%D0%BD/
Лекция была просто восхитительной! Она была посвящена истории развития авиационной технологии, начиная от хорошо документированного периода (50-е годы ХХ века) и до сегодняшних дней.
Жаль, что докладчик был ориентирован на довольно высокий уровень слушателей, и многие студенты не могли в полной мере насладиться лекцией хотя бы в силу специфической терминологии, которую Александр Александрович почти не пояснял. Старшекурсникам, которые уже проходили технологические дисциплины, наверняка было легче. И всё же лекция была на таком уровне, что надо было скорее преподавательский состав приглашать, особенно кафедру технологии, конечно же.
К сожалению, нам было отказано в публикации презентации лекции. В аудитории было много прессы, но их целью была репортажная съёмка, так что вряд ли кто-то записал лекцию от начала до конца. Жаль - такое событие вполне достойно запечатления.
Мы возьмём на себя смелость изложить основные тезисы лекции через призму нашего понимания.
--— Disclaimer —--
Приносим извинения, если что-либо из мыслей Александра Бородкина было понято и передано в несколько искажённом виде. Мы постарались воспроизвести основное, и сделали единственное дополнение: кое-где добавили ссылки, где про обсуждаемые вещи можно прочесть подробнее. В данных тезисах нет прекрасных отвлечений на детали и примеры из практики, которыми Александр Александрович так оживлял лекцию, оставим эти приятные моменты для посетивших лекцию лично.
--— Плазы и шаблоны —--
Когда самолёты стали массово строить из металла (40-е и 50-е годы), возникла проблема обеспечения взаимозаменяемости очень тонких, податливых и габаритных деталей. На тот момент было найдено оптимальное решение: плазы, шаблоны, сборка в стапелях. По сути, тонкие листы зажимались точной оснасткой, и точность формы собранной конструкции целиком определялась точностью оснастки.
Но почти сразу же с эволюцией конструкции начались проблемы: толщины обшивок увеличивались, появились монолитные панели – конструкции стали гораздо жестче, и оснастка уже не могла обеспечивать точности. Жесткие детали, которые не становились на место, приходилось притягивать огромными усилиями. Тянули всё, везде и до неимоверной степени. В результате в конструкции создавались огромные монтажные напряжения, и крыло, вынутое из стапеля, сильно вело.
Как решили эту проблему на Западе? Там собирали конструкцию на прокладках ("shim culture"): если где-то что-то не стыкуется, устанавливают прокладки из многослойной фольги. У нас же подгоняли детали «на краску»: смазывали краской прилегающие поверхности, притягивали, чтобы увидеть пятно контакта, и «дорабатывали напильником». При этом, конечно, сдирались все покрытия, и деталь приходилось возвращать в гальванические цеха или как-то покрывать по месту. Всё это не только сильно увеличивало временные затраты, но и провоцировало «тянуть посильнее», чтобы уменьшить количество работы.
--— Про внутренние напряжения —--
Характерная проблема отечественного авиастроения – огромные остаточные напряжения в деталях, фрезерованных из плит. Истоки этой проблемы – чисто организационные. До сих пор не существует сертифицированных приборов для измерения внутренних остаточных напряжений. Поэтому в поставляемых плитах они могут быть сколь угодно большими. Отечественные металлурги заботятся только о наружной форме плиты (точность которой прописана в стандартах), а до внутренней жизни плиты им нет никакого дела. Соответственно, технологические процессы у металлургов оптимизированы под требования относительно внешних форм, которые по сути являются бесполезными. Когда такие плиты фрезеруют на авиационных заводах до панелей, их очень сильно ведёт: срезая напряжённые слои, мы нарушаем равновесие сечений, и плита гнётся и скручивается. Приходится фрезеровать очень аккуратно, постоянно контролируя поводки плиты в процессе фрезеровки. Из-за этого на одном советском авиазаводе пришлось использовать 27 сорокаметровых фрезерных станков, в то время как всё производство Boeing обходилось восемью. Как же им это удаётся? Очень просто! Boeing покупает у металлургов вчерне обработанные панели! Поэтому именно металлурги заинтересованы в том, чтобы в плитах не было остаточных напряжений, так как им же их и фрезеровать перед продажей. Соответственно, и технологические процессы у металлургов ориентированы на качество конечного продукта, а не на качество полуфабриката (плиты).
--— Про технологичность —--
Конструкции и технологии западных фирм отличаются от отечественной школы, прежде всего, сильным упором на технологичность. Цикл производства (от материала до готового продукта) у отечественных самолётов занимает годы, а у самых больших современных Боингов (777) – всего 3 месяца!
Boeing концентрируется на результате, а не занимается всем комплексом вопросов сразу. Очень много деталей и заготовок закупаются у смежников, оснастка тоже изготавливается на стороне. Агрегаты поступают на сборочную линию со всего мира http://i1.wp.com/www.paulogala.com.br/wp-content/uploads/2015/07/BI44852.jpg Сегодня ни одна страна мира не может создать современный большой самолёт в одиночку. И только отечественные фирмы по-прежнему стараются это делать. Но мировые тенденции показали, что это неэффективный путь.
--— Про метрологическую культуру —--
Плазово-шаблонный метод позволил решить технологические проблемы 50-х: необходимость в точном производстве при отсутствии точного измерительного и производственного оборудования. Но сегодня-то уже есть точное оборудование! Сегодня плазово-шаблонный метод на отечественных предприятиях играет роль сдерживающего фактора: рабочие не обучены культуре точного производства и точных измерений, они привыкли натягивать, подпиливать, подстукивать детали, подгоняя их к оснастке. Процесс зашёл так далеко, что порою внедрить современные самолётостроительные технологии проще на непрофильном предприятии, которое не знало разгула плазово-шаблонных времён, чем на авиазаводе с богатой производственной историей.
В современном авиастроении измерение осуществляется лазерными сканерами, которые сверяют полученное облако точек (до 80 тысяч точек в секунду!) с моделью детали в системе Catia. Лазерный луч способен мерять микроны. http://www.faro.com/measurement-solutions/industries/aerospace Под эту технологию контроля необходимо менять технологию и культуру производства.
--— Про некрологи —--
Плазово-шаблонный метод умер. Где-то он ещё жив, но на передовых рубежах он уже умер. И это правильно: этот великое (без преувеличения) достижение 50-х пора отправить в музей и идти дальше! В современных самолётах точность обеспечивается по-другому.
Вечный покой – базам как физическим объектам. Сегодня нет необходимости базировать деталь по чему-то конкретному. Есть 3d модель детали, по ней создаётся программа обработки. Современный обрабатывающий центр сам способен разобраться, в каком положении ему подсунули заготовку. Выставление детали по базам – это ручной труд и источник ошибок. В современном производстве нужно обеспечить только прижим, базирование будет осуществляться автоматически по imaginary datum. Ну где вы найдёте базу, скажите на милость, в цельном композитном отсеке фюзеляжа, вышедшем из автоклава? А обрабатывать его надо!
Линейные и угловые размеры в авиационных чертежах – умерли. В Boeing 787 их просто нет. Зачем задавать и контролировать линейные размеры, если и проектирование, и контроль геометрии происходит в трёхмерном пространстве?
Классическая система допусков и посадок – тоже мертва. Допуска и посадки призваны обеспечить собираемость и взаимозаменяемость изделия. Если речь идёт об отверстии, то в классической системе на него будут наложены допуски на расположение и на диаметр. Но по сути эти допуски направлены на одно и то же (обеспечение сборки по отверстию), и поэтому эффективнее задавать их как связанную систему. Наибольшей гибкостью и адаптированностью к современным средствам производства обладает система зависимых допусков, описанная в стандарте ASME Y14.5-2009, и основанная на двух условиях: maximum material condition и least material condition. Подробнее можно почитать на английском http://www.builditsoftware.com/2015/10/geometric-dimensioning-tolerancing-beginners-maximum-material-condition-bonus-tolerance-explained-3d/
Размерные цепи – на свалке. Классические расчёты размерных цепей просто не работают: они основаны на предположении о независимости размеров как случайных величин и на сложении их дисперсий. Вместе с тем, размеры не могут быть независимы, коль они изготавливаются одним станком. Современная альтернатива – специальные расчётные пакеты для расчёта допусков в трёхмерной геометрии методом статистического моделирования (метод Монте-Карло). В Catia есть такой пакет. Подробнее – в видео на английском https://www.youtube.com/watch?v=ohfUaDdJyzc (с 1:50 идёт презентация на модели, которая может быть частично понятна и без текста).
--— Заключение —--
Отечественное авиастроение имеет ряд серьёзных системных проблем: плохая организация работы с металлургами, нежелание работать в кооперации, низкая производственная и метрологическая культура. За 90-е годы в мире произошли существенные изменения в авиационной технологии. Если мы хотим работать на современном уровне, нам необходимо встраиваться в международную систему кооперации и перенимать актуальные достижения мировой авиапромышленности.
-------------------------
Фото взято здесь http://www.kolesnikovfund.org/ru/news/1440
