uacrussia (uacrussia) wrote,
uacrussia
uacrussia

Вездесущая «цифра»:ОАК внедряет технологии, которые позволяют повысить производительность и качество



Вслед за переходом на безбумажные технологии проектирования и новые материалы при выпуске самолетов, а также сведением к минимуму функций непосредственно экипажа современного самолета, автоматизация стремительно начинает проникать и в процесс производства. К 2017 году на заводах ОАК наладили работу около 50 промышленных роботов, которые лучше справляются с работой, чем люди, а по производительности готовы заменить целые смены высококвалифицированных сотрудников.

Безлюдный Ульяновск


Автоматические подъемное устройство для позиционирования обшивок панелей на инфузионной оснастке.

По соотношению площади заводской столовой к общей площади производственных помещений завод «АэроКомпозит-Ульяновск» претендует на лидерство среди более чем 30 заводов ОАК. В небольшой кантине – всего двенадцать компактных столов на четырех человек каждый. Сотрудников на заводе немного и большую часть сложных операций выполняют многочисленные роботы. Похожая картина на участке по сборке панелей фюзеляжа и дверей-люков для гражданского самолета МС-21 по соседству – на заводе «Авиастар-СП».

«К нам приезжает много аудиторов, и они неизменно выражают одно и то же удивление: цех выдает много продукции, а людей здесь практически не встретишь», – иронизирует начальник цеха 279 завода «Авиастар-СП» Михаил Чувашлов.

«АэроКомпозит-Ульяновск» и «Авиастар-СП» выпускают агрегаты из композитных материалов, где большая часть процессов доверена машинам.

Машины: нечеловеческая сила

На самом ответственном участке технологической цепочки открытого два года назад завода «АэроКомпозит-Ульяновск» сотрудники практически не касаются руками высокотехнологичных изделий – агрегатов для углепластикового крыла самолета МС-21.

Экскурсию по производству проводит заместитель начальника участка Павел Дягилев. Для выполнения тех немногих операций, которые выполняются вручную, поясняет Павел, сотрудникам выдаются специальные антистатические перчатки. Они предотвращают попадание органики с человеческих рук на композитный материал, что критично для технологии. Но самое главное – робототехника в разы повышает производительность. Современные автоматизированные комплексы берут на себя большую часть работы. Если бы работа производилась вручную, то на ее выполнение потребовалось бы в пять раз больше рабочих и в два раза больше времени.

Практически весь процесс передан машинам. Робот выкладывает панели кессона крыла, центроплан. Специальная автоматическая тележка доставляет в чистую комнату и увозит из нее в другие цеха агрегаты. Здесь же машины выполняют самый ответственный технологический процесс – формирование композитного кессона. Манипулятор выкладывает углепластиковые ленточки с 12 бабин в десятки слоев ткани, а затем лазерный луч с температурой свыше 150 °С формирует кессон.

Трехтонную заготовку – из позитива в негатив – тоже переворачивает робот. Автоматика также сама отслеживает качество выполненных работ, проводя неразрушающий контроль.

Воздушная подушка для робота


Перемещение композитной заготовки на следующий участок технологического процесса.

Если большую часть технологического оборудования на заводе «АэроКомпозит-Ульяновск» уже установили, то на соседнем заводе «Авиастар-СП» цеха по выпуску панелей фюзеляжа, дверей и люков еще дооснащаются современными роботами.

Самый сложный агрегат монтируется летом этого года – робот для разделки отверстий при сборке киля стабилизатора МС-21. Агрегат будет выполнять одну из самых трудоемких операций – сверление отверстий в композитном материале и металле хвостового оперения лайнера. Отверстий требуется около 8 000.

Новый станок – типичный пример оборудования «безлюдной» фабрики. Машина на воздушной подушке сама передвигается по цеху. На сборочной линии хвостового оперения для нее оборудовали несколько рабочих мест. Робот сам позиционируется, подъезжает к агрегату для сверления, сверлит и зенкует деталь.

Он может сверлить пять материалов, как отдельно, так и в различных сочетаниях – углепластиковый композит, титан, сталь.

По словам начальника цеха Михаила Чувашлова, большой плюс агрегата – высокая технологичность. Точно соблюдается геометрия отверстий. Робот хорош и тем, что безукоризненно обрабатывает композит. При неправильном соблюдении технологии сверления материал может расслаиваться. «Используй мы традиционный метод, цеху приходилось бы работать в две-три смены, народу в цехе было бы не протолкнуться», – говорит Михаил Чувашлов.

Перестать травить

Высокий уровень оснащения роботами предприятия стал возможен благодаря переходу на безбумажные методы проектирования. После незначительных изменений конструкторская документация доводится до технологов и в виде задания передается на станки.

Весной этого года на «Авиастар-СП» прошла замена стандартной технологии химического травления на зеркальное фрезерование. Вместо кислоты заданную толщину теперь вытачивает новый станок.
Станок зеркального фрезерования предназначен для изготовления обшивок для лайнеров МС-21.

Механическая обработка предпочтительна для деталей, потому что в итоге получается более стабильная толщина, нет разрыхленной поверхности, как после химфреза, повышается ресурс изделия.

Изготовление обшивки методом механической обработки взамен химфрезерованию заложено в конструкторской документации МС-21. Это позволит увеличить конкурентоспособность самолета по сравнению с другими авиалайнерами данного класса.

Процесс классического размерного химического травления (РХТ) был исторически внедрен и работал длительное время – десятки лет. Однако он экологически неблагоприятный, потому что используются химия и кислоты в больших объемах. Также имеются вредные факторы для деталей, так как поверхность имеет разрыхленную структуру, что пагубно на нее влияет. Процесс РХТ обшивки требует около 5 рабочих дней, а аналогичная работа на станке Torres займет лишь 8 часов.

Срок завершения монтажа оборудования для зеркального фрезерования – лето 2017 года. Далее стартует этап пуско-наладочных работ, а также введение в эксплуатацию.

«К концу года планируем начать перевод обшивок с РХТ на данный станок, – рассказывает заместитель управляющего директора завода “Авиастар-СП”, директор программы МС-21 завода Виталий Игнатьев. – Станок для России уникальный, всего их два в нашей стране. Другой – на Иркутском авиационном заводе».

Одной из основных задач механической обработки алюминиевых фюзеляжных панелей является снижение их веса за счет уменьшения толщины. Именно поэтому в настоящее время широко применяются специальные многокоординатные обрабатывающие комплексы, отличающиеся использованием различных способов закрепления тонкостенных листовых заготовок обшивок планера.

«Цифра» вместо плазово-шаблонного метода


Стапель для сборки трубопроводов УСП-21 на заводе Авиастар-СП позволяет вести сборку трубопроводов по электронным цифровым моделям.

В рамках реализации программы технического перевооружения на ульяновском заводе осваивается уникальная технология по сборке сварных трубопроводов воздушных судов. Стапеля для сборки трубопроводов УСП-21 позволят перейти от традиционной плазово-шаблонной сборки к сборке авиационных трубопроводов по электронным цифровым моделям, разработанным специалистами предприятия.

«В вопросе внедрения новой технологии сборки авиационных трубопроводов по электронным цифровым моделям наш завод является своего рода первопроходцем среди предприятий ОАК. Разработка данного ноу-хау велась компанией “Нью Лайн Инжиниринг” в течение нескольких лет», – рассказывает заместитель технического директора «Авиастар-СП» Илья Терехин.

Традиционный метод сборки самолетных деталей предполагает наличие эталона как носителя информации о геометрии трубопровода, взаимном расположении его составных элементов. Вокруг эталона рабочий располагает фиксирующие элементы на подвижных стойках универсального сборочного приспособления (УСП), жестко фиксирует их в пространстве, а затем в образованной этими стойками геометрии позиционирует элементы, идущие на трубопровод.

Если учитывать, что количество трубопроводов самых разных конфигураций исчисляется тысячами, то «первая статья» издержек предприятия вполне очевидна: для хранения эталонов трубопроводов дополнительно требуются огромные площади. При этом трудоемкими являются как процессы изготовления самих эталонов, так и технологические операции выставления в стапеле готовых элементов самолетных трубопроводов.

Стапель для сборки трубопроводов по цифровым моделям УСП-21 состоит из заново разработанных шестиосевых механических стоек и системы технического зрения, которая отслеживает положение каждой из них в пространстве. Технолог сначала создает карту сборки в CAD-программе: как стойки должны быть выставлены в пространстве, чтобы создать нужную геометрию для сборки элементов. Далее карта отправляется в компьютеризированную систему управления стапеля, которая, в свою очередь, выдает сборщику инструкции как выставить каждую из стоек, чтобы получить нужную конфигурацию будущего трубопровода. После этого начинается сборка самих трубопроводов.

«Стапель УСП-21 позволяет достичь точности позиционирования стоек до 0,1 мм, что существенно повышает точность сборки, – поясняет Илья Терехин. – Но главное его преимущество – в скорости выставления: конфигурацию на стандартный трубопровод можно выставить за 20–30 минут с нуля. Для сравнения: выставление по эталонам стоек УСП для сборки элементов трубопровода занимает в среднем 2–3 часа».

«В современном мире побеждает самый гибкий, способный быстро осваивать новые изделия – и стапель УСП-21 создан именно для решения этих задач, – комментирует заместитель технического директора “Авиастар-СП”. – Кроме того, мы избавляемся от необходимости производить, хранить, поверять, обслуживать тысячи и тысячи эталонов, что существенно снижает накладные расходы цеха трубопроводов. Выставлять стойки по эталону также не требуется, как следствие, уменьшается трудоемкость выполнения сборочных работ. При внесении изменений в конструкторскую документацию нет необходимости переделывать эталон, достаточно лишь изменить электронную цифровую модель, по которой будет создаваться изделие. И, может быть, самое важное – это качество продукции: система технического зрения каждую секунду контролирует положение стоек и правильность геометрии. Поэтому собранные на стапеле УСП-21 трубопроводы будут точнее, риск ошибки сборщика существенно снизится, появится гарантия того, что трубопровод с первого раза встанет на свое место в самолете».

Четыре стапеля установлены на специально оборудованном участке в цехе 227. Для их установки потребовалось выполнить объем строительно-монтажных работ по подготовке площадей.

Новая технология сборки трубопроводов универсальна и не имеет ограничений в своем использовании.

По словам Ильи Терехина, «Авиастар-СП» после отладки процесса будет готов производить на стапелях трубопроводы для всех воздушных судов, требуемых заказчиком. Пока же весь спектр трубопроводов при внедрении оборудования в эксплуатацию охватить не удалось, работа по их освоению находится в стадии проб и ошибок. Она будет вестись планомерно в зависимости от потребности в трубопроводах производства.

Инновации с воронежской пропиской

Опытно-промышленное производство композитной оснастки (ОППКО) Воронежского акционерного самолетостроительного общества (ВАСО) приступило к разработке и изготовлению оснастки для цеха композитного производства. Особая роль в развитии ОППКО отводится его роботизации, которая именно здесь делает первые серьезные шаги в ВАСО.

«Преимущество роботизированного комплекса в его большой гибкости с восемью степенями свободы, – рассказывает начальник производства ОППКО Руслан Плужников. – Проще говоря, “рука” робота очень подвижна и маневренна, что позволяет нам с высочайшей точностью обрабатывать поверхности форм как небольших, так и крупногабаритных мастер-моделей с очень сложным теоретическим контуром. Фрезерные работы такие роботы прежде не выполняли, чему, кстати, были удивлены даже в компании, которая занимается их поставкой, монтажом и сервисным обслуживанием. Но мы выбирали модель осознанно – под обработку модельных пластиков, плит МДФ и конструкций из полимерно-композиционных материалов».

На изготовленную с помощью робота форму выкладывается пакет из углеткани или стеклоткани, далее устанавливается двойной вакуумный мешок и производится пропитка связующим методом вакуумной инфузии. Используются при этом уникальные инфузионные установки с глубоким вакуумом, разработанные совместно с МГУ им. М. В. Ломоносова. После этого получается очень прочная форма выклейки. Затем цех подготовки производства ВАСО делает для нее каркас, и получается оснастка для промышленного производства самых разнообразных агрегатов из полимерных композиционных материалов для авиационной и космической промышленности. В ближайших планах ОППКО – изготовление каркаса собственными силами.

Главное преимущество получаемой таким методом композитной оснастки перед стальной в том, что у нее те же показатели коэффициента линейного теплового расширения, что и у будущей композитной детали. Технология хоть и экспериментальная, но она успешно используется, например, для изготовления носового обтекателя и створок шасси нового легкого военно-транспортного самолета Ил-112, законцовок крыла пассажирского лайнера Sukhoi Superjet 100 (SSJ100) и других изделий.

Роботизация должна сыграть важную роль в освоении и внедрении новых технологий при изготовлении деталей и оснастки из полимерных композиционных материалов, а также в других направлениях производства. Об эффективности роботизированного комплекса можно сказать, что при его использовании на данный момент на 30 % сокращается использование ручного труда.

Автоматические клепальные станки на службе у новосибирских авиастроителей


Автоматические клепальные станки успешно применяются в цехе изготовления панелей фюзеляжа для самолета SSJ100.

Автоматические клепальные станки продолжают успешно применяться в качестве современных «станков-роботов» на производстве гражданской авиационной техники Новосибирского авиационного завода им. В. П. Чкалова. Они установлены в цехе изготовления панелей фюзеляжа для самолета SSJ100.

В 2011 году в рамках проекта по созданию замкнутого производственного участка по изготовлению панелей фюзеляжа самолета SSJ100 на предприятии был создан цех 107. В нем началось освоение автоматической клепки с помощью введенного в эксплуатацию станка Broetje IPAC. В 2016 году по программе развития мощности производства SSJ100 запущен еще один аналогичный станок более современной модификации – Broetje MPAC.

Для автоматической клепки на новых станках был выбран самый сложный элемент самолета SSJ100 – верхняя панель отсека фюзеляжа Ф1, которая состоит из трех обшивок, имеет двойную кривизну, содержит большие фрезерованные детали (трехметровые шпангоуты), а все ее стрингеры изогнуты по теории. Клепку на такой панели было сложно производить вручную, тем более это наружная, видимая поверхность («нулевая» зона) самолета – требовалось высокое качество выполнения работы, для которой необходимы опытные, квалифицированные специалисты-клепальщики. Сейчас эта работа выполняется автоматическими станками, которые производят сам процесс клепки. Оператор станка задает программу и следит за процессом. Качество изготовленных панелей фюзеляжа с помощью таких станков значительно повысилось, исчезли утяжки, вмятины, забоины, которых трудно было избежать при ручном труде, – принцип работы станка не допускает этого. Кроме того, ресурс самолетов при автоматической клепке значительно больше, чем при ручной.

Сложная подготовка производства

Процесс установки нового крупногабаритного оборудования в цехе был трудоемким. Для каждой машины изготавливался специальный фундамент. Установка первого станка – IPAC – потребовала много времени, работы велись почти два года: был вырыт котлован глубиной 3 м, его залили цементом. После того, как фундамент встал, происходил монтаж и наладка оборудования. Конструкция второго станка – MPAC – включает в себя рельсовую систему, которая должна располагаться на специальном фундаменте, изготовление которого тоже потребовало немало ресурсов.

Для второго станка завод предъявил требование поставщику – создать программное обеспечение, которое конвертирует программы уже с функционирующего в цехе станка IPAC на новый станок MPAC.

Программистам оставалось только завершить эту работу, и станок был готов к эксплуатации. Согласно программе выпуска отсеков SSJ100 в соответствии с требуемым производственным тактом в цехе довольно быстро и легко произошло разделение объемов работ, выполняемых на автоматическом оборудовании IPAC и MPAC.
Tags: Горизонты, МС-21, технологии
Subscribe

Recent Posts from This Journal

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments