УЛЬЯНОВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Кафедра Літакобудування
Курсовий проект
По предмету: Організації та проведення ПКР
на тему Оптимізація автоматизованого проектування конструкцій ЛА із застосуванням баз профільних заготовок
Ульяновськ, 2007
ЗМІСТ
ВСТУП
1. АНАЛІТИЧНА ЧАСТИНА
1.1 Аналіз роботи і продукції типового авіаційного КБ
1.2 Аналіз типових авіаційних конструкцій в частині використання пресованих профілів різних типорозмірів
1.3 Технічне завдання на розробку баз профільних заготовок
2. ПРОЕКТНА ЧАСТИНА
3. Техніко-економічне обгрунтування
3.1 Вихідні дані
3.2 Розрахунок економічної ефективності застосування баз стандартних пресованих профілів
ВИСНОВОК
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
ВСТУП
В умовах сьогоднішньої економіки, коли вартість ручної праці різко зросла, питання автоматизованого проектування ЛА набули особливої актуальності.
Для задоволення вимог, що пред'являються до проектування літакових конструкцій, необхідні не тільки раціональний підхід до проектування ЛА, який би зниження витрат і зменшення часу на проектування, але і можливість виготовлення конструкцій з потрібною якістю. Вихід сучасного літакобудування на виробництво широкофюзеляжних літаків, зумовило необхідність розробки спеціальних баз даних для проектування конструкції ЛА.
Застосування спеціальних баз даних для проектування конструкції ЛА дозволяє отримати значний економічний ефект.
Метою даного проекту є оптимізація конструкторської роботи авіаційного КБ шляхом створення та впровадження в робочий процес бази стандартних пресованих профілів.
1. Аналітична частина
1.1 Аналіз роботи і продукції типового авіаційного КБ
В останнє десятиліття в робочому процесі конструкторських бюро системи САПР отримали широке поширення. Хоча як і раніше продуктом проектної роботи є креслення, як спосіб відображення проектованого вироби, сам процес проектування, як правило, проводиться із застосуванням твердотільного моделювання. В даний час твердотільна модель з юридичної точки зору має статус повноцінного носія інформації про виріб. В авіаційній промисловості однією з умов сертифікації виробництва є наявність електронного відображення вироби.
САПР на твердотільному ядрі дозволяють підвищити якість проектування, оскільки відображають проектований виріб в найбільш адекватній формі. Вони дозволяють розробляти деталі безпосередньо в контексті збірки з одночасною ув'язкою розмірів, імітувати подібність процесу побудови твердотільної моделі деталі та процесу її виготовлення, за рахунок чого досягається оптимізація конструкції не лише в конструкторському, але і в технологічному плані.
При проектуванні авіаційних конструкцій перераховані переваги особливо важливі, так як формоопределяющім елементом багатьох деталей і вузлів є не ланцюг розмірів, а теоретичний контур, що представляє собою тривимірну поверхню.
У УФКБ ВАТ «Туполєв» найбільш активно використовується пакет твердотільного моделювання SolidWORKS. Твердотілим моделюванням досягається проектування і ув'язка деталей і вузлів підвищеної складності. Однак у даний момент твердотільне моделювання містить багато рутинних операцій, особливо при побудові профілю. Якщо в ЕСКД допускається спрощене зображення профілю в складальних одиницях, то при твердотільному моделюванні для коректної побудови специфікацій і підрахунку маси конструкції необхідно побудова стандартних профілів досить близько до оригіналів.
Таким чином, на побудову профілю витрачається значна частка виробничого часу. У той же час в SolidWORKS є можливість створення баз типових конструкцій з різними виконаннями.
Отже створення баз стандартних пресованих профілів є актуальною і необхідним завданням оптимізації проектно-конструкторських робіт у згаданому КБ.
1.2 Аналіз типових авіаційних конструкцій в частині застосовуваних профілів
Авіаційні конструкції повинні задовольняти одночасно багатьма параметрами, найчастіше досить суперечливим. Тому вони займають окрему групу в машинобудуванні, відрізняються особливою складністю і підвищеними вимогами до якості виконання. Як наслідок, авіаційні конструкції включають в себе пресовані профілю дуже широкої номенклатури.
Метою цього аналізу є встановлення стандартів пресованих профілів, найбільш часто вживаних при проектуванні авіаційних конструкцій у УФКБ ВАТ «Туполєв».
Розглянемо типи профілів у різних конструкціях літака Ту-204-100. Різні види конструкцій можна об'єднати в кілька груп: панелі, балки, особливі конструкції.
Панельні конструкції складають більшість у планері літака. До них відносяться панелі фюзеляжу, крила, оперення. Панелі складаються з деталей порівняно малої жорсткості і сприймають переважно розподілені навантаження, тому до кріплення пред'являються вимоги як можна меншою дискретності і досить невисокої міцності. Переважна частка в загальній кількості представлена профілями різних типорозмірів.
До групи балкових конструкцій входять різного роду конструкції, що сприймають згинні навантаження. До них відносяться балки лонжерони, балки підлоги, посилення напрямних і т. п. Потоки навантажень у балках у достатній мірі розподілені, тому застосовується кріпленні присутня велика частка заклепок. Однак оскільки до балок приєднується більшість елементів, що сприймають зосереджені навантаження, і самі балки мають елементи високої жорсткості, профілю також представлені значною групою.
1.3 Технічне завдання на розробку бази стандартних пресованих профілів
1.3.1 Загальні положення
Технічні умови (ТУ) встановлюють, в основному, вихідні параметри проектованих програмних засобів забезпечення конструкторських робіт: характер інформаційного контенту, наявність виконуваних модулів, динамічних бібліотек, формати представлення даних, елементи автоматизації, сумісність з тим або іншим ПЗ в окремих випадках - обсяг і характеристика носія інформації і т. д.
При проектуванні програмно-інформаційного забезпечення конструкторських робіт, розробляють технічне завдання (ТЗ), яке визначається більш широким обсягом пропонованих до проектованого об'єкту. ТЗ є документом, що визначає основні вимоги, якими зобов'язаний керуватися розробник.
У ТЗ також відображаються: перелік НДДКР та інших робіт, які обгрунтовують необхідність проведення розробки замовляється зразка, перелік експериментальних зразків, умови використання та поширення, економічні та спеціальні вимоги. Вказуються: вигляд зразка, підприємство-замовник, підприємство-виробник, джерело фінансування, комплектність супровідної документації і т. п.
Для даного проекту становить інтерес технічна частина ТЗ, в якій викладаються ТУ, згідно з якими буде виконуватися проектування баз даних стандартних елементів.
1.3.2 Технічні умови на розробку інформаційних баз стандартних пресованих профілів
Інформаційна база стандартних пресованих профілів, застосовувана при розробці авіаційних конструкцій у УФКБ ВАТ «Туполєв» повинна відповідати таким умовам:
1. Інформаційна база є комплект файлів - твердотільних моделей кожного виду пресованих профілів і поставлених ним у відповідність таблиць даних про типорозмірах.
Інформаційна база повинна містити стандартні пресовані профілі включає номер профілю.
Номенклатура типорозмірів кожного найменування повинна відповідати переліку-обмежувача, прийнятому на базовому підприємстві.
4. У твердотільних моделях допускається не виконувати конструктивні елементи другорядного характеру, такі як: фаски, галтелі і т.п.
5. Найменування файлів твердотільних моделей слід присвоювати з позначення відповідних стандартів. Найменування виконань всередині стандарту слід присвоювати згідно з прийнятими в стандарті позначенням.
6. Твердотільні моделі повинні бути представлені в форматі SolidWorks версії не пізніше 2001. Файли таблиць даних про типорозмірах повинні бути представлені в форматі MS Ex з el версії не пізніше 2000.
2. У проектній частини цього проекту описується розбирання баз стандартних пресованих профілів.
Розробка ведеться в пакеті SolidWORKS 2003. Ескізи розроблюваних елементів представлені на рис. 2.1.
Рис. 2.1. Ескізи стандартних пресованих профілів
Розробляється база баз стандартних пресованих профілів представляє собою сукупність файлів твердотільних моделей у форматі SolidWORKS (*. sldprt) з вкладеними таблицями параметрів у форматі Microsoft Excel (*. xls). Кожен файл моделі містить інформацію про декількох виконаннях того чи іншого профілю на вимогу конструктора перебудовує модель відповідно до розмірів, згідно з параметрами даного виконання в таблиці.
Фактори що впливають на процес створення бази даних ЕМ
Процес створення ЕМ деталей і оснастки повинен бути мінімізований за часом.
Час створення ЕМ залежить:
від наявності СВТ (і його кількості та якості);
від наявності ліцензійної (підтримуваного фірмою-постачальником) ПЗ;
від кількості та професіоналізму користувачів ПЗ;
від здатності організувати і підтримувати ПЗ і ЛВС всередині підрозділів і в межах всієї мережі;
від об'єкта моделювання (при запуску нового виробу чи агрегату "з нуля" можна не думати про вже оснащеному за традиційною технологією виробництві);
від організації всього процесу впровадження (в самому широкому розумінні).
3. Техніко-економічне обгрунтування
3.1 Вихідні дані
3.1.1 Основні напрями скорочення витрат при впровадженні баз даних для електронного моделювання
1. Зменшення кількості технологічної документації на паперових носіях
2. Зменшення кількості часу на пошук потрібного елемента конструкції
3. Зменшення потреби в додатковій робочій силі при збереженні або нарощуванні обсягів виробництва
4. Скорочення непогодженостей і питань у виробництві на всіх стадіях
5. Скорочення термінів випуску і зниження трудомісткості підготовки експлуатаційної документації (за умови виконання твердотільних моделей)
6. Скорочення циклу виробництва виробу за рахунок зменшення кількості непогодженостей і питань.
7. Підвищення якості та конкурентоспроможності виробу.
3.1.2 Розрахунок економічної ефективності застосування баз даних стандартних пресованих профілів призначений для обгрунтування впровадження згаданих баз в робочий процес авіаційних конструкторських бюро. Розрахунок виробляється на основі даних з представництва КБ «Туполєв» на авіаційному комплексі ЗАТ «Авіастар-СП» і має на увазі основним виробом літак Ту-204-100.
Вихідні дані:
Річний фонд робочого часу Фг = 4140 год
Креслярський обсяг основного виробу Кф = 470000 формат
Кількість профільних деталей Кп = 48097 проф
Норма часу на розробку КД Tф = 3 н · год / формат
Питомі трудовитрати на побудову перерізів профілю Tп = 0,4 н · год / проф
Кількість осіб в бригаді Ч = 10 осіб
Заробітна плата інженера-конструктора з = 3100 руб / місяць
Вартість електроенергії е. = 1,4 руб / (кВт · год)
Потужність одиниці комп'ютерної техніки P = 300 Вт
Вартість одиниці комп'ютерної техніки СКТ = 50000руб
Норма амортизації а = 0,20
У даному розрахунку слід зазначити наступне: величина питомих трудовитрат на побудову кріпильних виробів задана з урахуванням можливості їх копіювання; амортизація виробничих приміщень, витрати на комунальне обслуговування площ не враховуються.
3.2 Розрахунок економічної ефективності застосування баз стандартних пресованих профілів
Цей розрахунок ставить своєю метою обчислення суми економічної ефективності застосування баз твердотільних моделей стандартних пресованих профілів у робочому процесі конструкторської бригади протягом року. Економічна ефективність має на увазі скорочення фінансових витрат внаслідок зменшення виробничого часу, що витрачається конструктором на побудову кріплення. Отже, величина економічної ефективності визначається як сума даних витрат.
Нижче слід методика цього розрахунку.
Обчислюється річна продуктивність одного інженера-конструктора, формати:
(3.1)
Обчислюється середня щільність профілю на форматної одиниці проф / формат:
(3.2)
Обчислюється кількість профілів, строімого конструктором протягом року, проф:
(3.3)
Обчислюється час, що витрачається конструктором на побудову профілів протягом року, н · год:
(3.4)
Обчислюються питомі амортизаційні відрахування, руб / (н · год):
(3.5)
Обчислюється питомі годинна ставка заробітної плати, руб / (н · год):
(3.6)
Обчислюються питомі витрати на електроенергію, руб / (н · год):
(3.7)
Сумарні витрати бригади на побудову профілів на рік складають, руб:
(3.8)
Розрахунок економічної ефективності:
Річна продуктивність одного інженера-конструктора
Г пр = 1380 формат / рік
Середня щільність профілю на форматної одиниці
П п = 0,102 проф / формат
Кількість профілів, строімого конструктором протягом року
До п рік = 141,22 проф
Час, що витрачається конструктором на побудову профілів протягом року
Т п рік = 56,49 н · год
Питомі амортизаційні відрахування
А н · ч = 2,415 руб / (н · год)
Питомі годинна ставка заробітної плати З н · ч = 8,98 руб / (н · год)
Питомі витрати на електроенергію Е н · год = 0,42 руб / (н · год)
Сумарні витрати бригади на побудову кріпильних елементів на рік складають S = 6674,29 руб.
Застосування бази стандартних профілів дозволяє виключити дані витрати. Таким чином, річна економічна ефективність впровадження баз стандартних пресованих профілів у виробничий процес бригади КБ з 10 чоловік складає близько 6674 руб.
Розрахунок проведено за методикою, розробленою на основі [2, 4].
ВИСНОВОК
У результаті проведення в курсовому проекті організаційно - економічного аналізу була проведена робота по оптимізації виробничого процесу авіаційного КБ при проведенні конструкторських робіт:
виконано аналіз обсягу робочої документації КБ в частині застосовуваних профільних заготовок.
Визначено найбільш часто вживані профілю та складено завдання на розробку бази пресованих профілів.
Зроблені наступні висновки про те, що існуючий процес підготовки баз даних не відповідає сучасним на сьогоднішній день технологій. Має місце також нераціональне використання вже наявного на підприємстві обладнання, внаслідок незадовільної кваліфікації кадрів та недостатньо продуманої організації проведення робіт, тому що сучасні програмні засоби автоматизованого проектування дають значний економічний ефект.
Розроблена база пресованих профілів відповідно до стандарту підприємства - ЗАТ «Авіастар-СП» та зроблені висновки про підвищення ефективності роботи.
Список використаних джерел
Довідник технолога - машинобудівника. Першого тому / Під ред. А.Г. Косилової і Р.К. Мещерякова. М.: Машинобудування, 1985.
Довідник технолога - машинобудівника. Друге тому / Під ред. А.Г. Косилової і Р.К. Мещерякова. М.: Машинобудування, 1985.
І.А. Іващенко, Г.В. Іванов, В.А. Мартинов. Автоматизоване проектування технологічних процесів виготовлення деталей двигунів літальних апаратів. М.: Машинобудування, 1992. - 336 с.: Іл.
Стандарт підприємства СТП 687.02.0802-84 - ЗАТ «Авіастар-СП» профілі пресовані застосовуються у виробі основного виробництва.
Організаційно-економічні розрахунки при проектуванні ділянок і цехів авіаційних підприємств: Методичні вказівки для виконання курсового та дипломного проектування студентами спеціальності 1301. / Укл. Л.М. Арутюнова. - К.: УлГТУ, 1992 - 32 с.
Додаток
Додаток 1
Схема організаційної структури відділу розробки програм