Научно-методическое обеспечение

Учебно-методические материалы

1. Демин Ф.И., Проничев Н.Д., Шитарев И. Л., Технология изготовления основных деталей газотурбинных двигателей. 2012 г. (учебно-методическое пособие)
2. Инженерные расчеты при проектировании станочных приспособлений для изготовления деталей двигателей летательных аппаратов: Метод. указания/Сост. В.А. Шманев, А.П. Шулепов, Л.А. Анипченко, В.В. Емельянов; СГАУ, Самара, 2000 - 37 с.
3. Технология двигателей летательных аппаратов: Метод. указания/Сост. В.А. Шманев, В.А. Захаров; СГАУ, Самара, 2003 - 32 с.
4. Инновационные производственные технологии в двигателестроении: Учеб. пособие / Н. Д. Проничев, Л. А. Чемпинский, А. П. Шулепов, А. В. Мещеряков; Минобрнауки России, Самар. гос. аэрокосм. ун-т им. С. П. Королева (нац. исслед. ун-т). Самара, 2012.
5. Технология изготовления кузнечно-штамповочного оборудования и штамповой оснастки: учеб. пособие для студентов вузов / Ф. В. Гречников, Ю. С. Горшков, Н. Д. Проничев ; Федер. агентство по образованию, Гос. образоват. учреждение высш. проф. образования "Сам. гос. аэрокосм. ун-т им. акад. С. П. Королева", Самара, 2006.

В электронном виде:

1. Разработка инновационных аддитивных технологических процессов (Учебное пособие)
В учебном пособии рассмотрены вопросы проектирования отливок деталей ГТД с помощью технологий быстрого прототипирования. Дано описание технологических процессов изготовления детали типа "Крыльчатка".
Рассмотрены вопросы выбора типа, геометрии и параметров литниково-питающих систем, способ формирования силиконовых форм и получения восковых моделей, основные принципы литья в гипсовые формы.

2. Моделирование процессов литья для изготовления деталей двигателей (Методическое пособие)
В методическом пособии представлены этапы моделирования процессов литья для изготовления деталей двигателей внутреннего сгорания тягой 2 л.с.
Для литья деталей аэрокосмического назначения, деталей с тонкими стенками, тонкими ребрами, щелевыми каналами сложной формы, например, лопаток газотурбинного двигателя (ГТД), или картера двигателя внутреннего сгорания (ДВС) преимуществом обладает метод конечных элементов (FEM), позволяющий более точно передать геометрию отливки, который используется в программном продукте ProCAST.

3. Литье полиуретановых смол в силиконовые формы в вакууме (Методическое пособие)
Рассмотрены основные принципы изготовления деталей из эпоксидных смол, приведено описание свойств материала, особенностей работы и областей применений. Детально описан процесс проектирования, изготовления и подготовки эластичных форм для литья эпоксидных смол в вакууме. Даны указания по использованию современной вакуумной установки для литья полимеров в вакууме МТТ 5/04.
Учебное пособие предназначено для сотрудников малых инновационных предприятий, предпринимателей, специалистов высокотехнологичного производства, а также для студентов, обучающихся по специальности: "Авиационные двигатели и энергетические установки", изучающих курсы "Технология производства АД и ЭУ", "Технологические методы обеспечения надежности деталей ГТД", и "Информационные технологии".

4. Литье по выплавляемым моделям (Методическое пособие)
В зависимости от применения технологического оборудования и конструкции литейных форм различают следующие виды литейных процессов: литье под давлением, литье в металлические формы, литье в оболочковые формы, литье в песчаные формы. Область применения того или иного способа литья определяется объемом производства, требованиями к геометрической точности, экономической целесообразности. В зависимости от назначения детали и ее конструкции для получения отливок применяют: стали и сплавы на основе алюминия, меди, титана, магния. Технико-экономическая эффективность процессов литья обоснована возможностью изготовления заготовок для деталей сложной формы, с достаточной точностью размеров при рациональном использовании сплава.
В пособии представлены основные этапы литья по выплавляемым моделям.
Рассмотрены процессы формообразования деталей методом литья по выплавляемым моделям. Основными операциями технологических процессов получения отливок являются: плавка металла, заливка расплава в форму, удаления отливки из формы после ее затвердевания, отрезка литников, термообработка.

5. Построение технологических процессов заготовительного производства с использованием виртуального моделирования в САЕ системах, установок быстрого прототипирования и аддитивных технологий (Методическое пособие)
В пособии рассматривается современный этап развития машиностроения, который характеризуется необходимостью обеспечения конкурентоспособности производимой продукции, что означает оперативное реагирование производства на изменение потребительского спроса, снижение себестоимости ее выпуска при существенном сокращении сроков выпуска и обеспечение качества. Эта проблема предусматривает решение задачи сокращения времени на техническую подготовку производства за счет использования, в частности, новых технологий в проектировании и изготовлении изделий. Особое место здесь занимает литье по выплавляемым моделям (ЛВМ), которое является одним из прогрессивных способов получения заготовок. Для этого необходимо иметь готовую мастер - модель, изготавливаемую с применением технологий быстрого прототипирования, суть которых состоит послойном синтезе изделия путем фиксации слоев модельного материала и их последовательного соединения между собой различными способами: спеканием, сплавлением, склеиванием, полимеризацией - в зависимости от нюансов конкретной технологии.
Представлен принцип работы 3D принтера, который предусматривает нанесение слоев фотополимера струйной головкой и последующее отверждение каждого слоя за счет ультрафиолетового (УФ) излучения.
Изготовленные таким образом мастер-модели используют для получения так называемых "быстрых форм", в частности, силиконовых форм, в которые затем производится литье полиуретановых смол или воска для последующего литья металлов.
При использовании аддитивных технологий (AF-технологий) все стадии реализации проекта от идеи до материализации находятся в "дружественной" технологической среде, в единой технологической цепи, где каждая технологическая операция также моделируется в CADCAMCAE-среде.

6. Подготовка и переподготовка специалистов для работы на современных металлообрабатывающих комплексах: операторов и наладчиков станков с ЧПУ, инженеров – программистов ЧПУ (Учебно-методическое пособие)
Модернизация экономики России и переход на инновационный путь развития неразрывно связаны с обновлением производства и его устаревшей материально-технической базы. В этих условиях наиболее важным является решение кадровых проблем предприятий, поскольку без подготовки специалистов новой формации невозможно ни эффективное и быстрое освоение новых методов и технологий, ни кардинальное повышение качества и производительности труда, ни создание конкурентоспособной продукции мирового уровня.
Для решения этой острой проблемы были разработаны базовые принципы инновационной подготовки специалистов: системный подход к подготовке специалистов; сквозное использование информационных технологий (ИТ); углубление знаний в предметной области; интегрированная автоматизация технологической подготовки производства (ТПП); много - вариантность в ТПП и выбор оптимальных технологических решений; глубокая интеграция учебного и производственного процессов; использование в подготовке оборудования мирового уровня.
Подготовка и переподготовка кадров осуществляется по следующим специальностям: оператор станков с числовым программным управлением (ЧПУ); наладчик станков с ЧПУ; инженер - программист станков с ЧПУ; инженер-технолог.
В пособие рассмотрены вопросы использования современных CAD/САМ систем, пультов – тренажеров для изучения пульта оператора, учебно-производственных станков с ЧПУ, отработки программ на учебных станках оснащенных системой ЧПУ Siemens.

7. Изучение NC систем (Электронное учебное пособие)
В учебном пособии рассмотрен пульт оператора станка с ЧПУ фирмы "БалтСистем" NC 201, дано описание пульта оператора и функциональное назначение всех клавиш и переключателей, а также их сочетаний. Рассмотрена работа УЧПУ NC 201в различных режимах MDI, HOME, AUTO, STEP, и др. Описаны возможности использования функциональных клавиш и действия по выполнению операций с файлами. Приведены трёхбуквенные коды, используемые при работе с УЧПУ и изложены подготовительные работы к обработке детали, её верификация на станке и выполнение управляющей программы.
А также рассмотрен внешний вид панели управления, значение клавиш и расположение клавиш на пульте ЧПУ HEIDENHAIN TNC 530. Рассмотрены часто повторяющиеся операции обработки, охватывающие несколько шагов обработки и их сохранение в системе ЧПУ в виде циклов. Приведен обзор циклов обработки и далее подробно рассмотрены вопросы с формированием групп циклов: глубокого сверления, развертывания, расточки, зенковки; нарезания внутренней и внешней резьбы, резьбофрезерования; фрезерования карманов, цапф и пазов; и др. Рассмотрены циклы измерительных щупов: автоматического определения и компенсации смещения заготовки; автоматической привязки; автоматической проверки заготовки.

8. Методическое указание по системе числового программного управления токарно-фрезерного станка INDEX G160.
В пособии продемонстрированы работы по ознакомлению студентов со станком INDEX G160, его возможностями, системой программирования.

9. Сквозная фрезерная технология в CAD/CAM/CAPP ADEM (Учебное пособие)
В пособии рассмотрены основные методы работы в ADEM CAM на примере создания технологического процесса механической обработки и управляющей программы для токарного станка с ЧПУ, для детали "Шатун".

10. Сквозная токарная технология в CAD/CAM/CAPP ADEM (Учебное пособие)
В пособии рассмотрены основные методы работы в ADEM CAM на примере создания технологического процесса механической обработки и управляющей программы для токарного станка с ЧПУ, для детали "Матрешка".

11. Методическое указание по системе числового программного управления токарно-фрезерного станка TNA300.
Токарная обработка ЧПУ применяется для получения деталей - тел вращения. Токарная обработка ЧПУ осуществляется на токарных станках - простых, станках с ЧПУ и винторезных. В зависимости от требуемой точности и необходимой шероховатости обрабатываемых поверхностей токарную обработку подразделяют на черновую, получистовую, чистовую и тонкую. Инструментом для работы на токарных станках являются резцы. По виду обработки резцы подразделяются на проходные, подрезные, отрезные, прорезные, расточные, фасонные. По конструкции головки – на прямые, отогнутые, изогнутые, и оттянутые. По направлению подачи – на правые и левые. Современные токарные производства используют для обработки резцы со сменными твердосплавными пластинами, которые крепятся при помощи винтов и клинообразных зажимов, что исключает остаточные напряжения, существующие в обычных резцах, и значительно увеличивает точность обработки.
В пособии рассмотрены основные элементы станка TNA300, технические характеристики, технологические параметры: скорость резания, глубина, подача, режущий инструмент.

12. Методические рекомендации по назначению режимов резания и выбору инструментов.
Правильный выбор инструмента или даже просто сменных многогранных пластин (СМП) обеспечит обработку большего количества деталей за одно и то же время. Не использовать преимущества этого пути и не вкладывать средства в современное инструментальное оснащение существующего оборудования - значит не использовать в полной мере возможность сделать производство более доходным и конкурентоспособным.
В процессе подготовки производства в работе технолога значительная трудоёмкость приходится на выбор и проектирование технологической оснастки. При выборе конструктивной схемы технологической оснасти технолог, как правило, использует справочные материалы по прототипам конструкций приспособлений, отдельным элементам приспособлений и т.п. Значительно ускорить подготовку производства позволяет наличие баз данных по технологической оснастке. При этом обязательным условием использование баз данных является соответствующая информационно - поисковая система, входящая в состав АРМ-технолога.
Целью предлагаемой образовательной технологии является создание электронных баз данных режущего инструмента и технологической оснастки, позволяющих пользователю выбирать из них электронные модели режущего инструмента и приспособлений, применяемых в инновационном производстве на современном этапе развития технологии.

Предлагаемая образовательная технология решает следующие задачи:

• совершенствование и ускорение технологической подготовки производства изделий машиностроения;
• повышение уровня работы пользователей при подготовке производства и разработке технологий изготовления изделий.

13. Разработка интерактивных курсов обучения современным производственным технологиям (САМ-технологии, быстрое прототипирование, аддитивные технологии)
Инновационность учебной работы центра предполагает целенаправленное внедрение в образовательный процесс новых методов и технологий, способствующих эффективному обучению. Инновационный подход ориентирует на внесение в процесс обучения новизны, обусловленной особенностями динамики развития современных производственных технологий, спецификой обучения и потребностями предприятий, в выработке у обучаемых новых знаний и профессионально значимых компетенций, черт и качеств характера, отношений и опыта поведения.
Основные методические инновации связаны сегодня с применением интерактивных методов и технологий обучения, которые предполагают такую организацию учебного процесса при которой практически все студенты или обучающиеся по повышению квалификации оказываются вовлеченными в процесс познания, имеют возможность понимать и рефлектировать по поводу того, что они знают и думают.

Основные преимущества интерактивных форм обучения:

• Активизация активно-познавательной и мыслительной деятельности обучающихся;
• Вовлечение в процесс обучения, освоения нового материала не в качестве пассивных слушателей, а в качестве активных участников;
• Развитие навыков анализа и критического мышления;
• Усиление мотивации к изучению технологий;
• Развитие коммуникативных компетенций у слушателей;
• Сокращение доли традиционной аудиторной работы и увеличение объема самостоятельной работы;
• Развитие навыков владения современными техническими средствами и технологиями производства;
• Гибкость и доступность процесса обучения – обучающиеся могут подключаться к учебным ресурсам и программам с любого компьютера, находящегося в сети;
• Использование таких форм, как электронные тесты (текущие, промежуточные) позволяет обеспечить более четкое администрирование учебного процесса, повысить объективность оценки знаний и т.д.;
• Интерактивные технологии дают возможность постоянных, а не эпизодических (по расписанию) контактов слушателей с преподавателем.

Проблемно-ориентированный подход к обучению по инженерным специальностям наряду с инновационно-ориентированным подходом позволяет сфокусировать внимание студентов на анализе, исследовании и решении какой-либо конкретной проблемы, что становится отправной точкой в процессе обучения. Проблема для исследования максимально мотивирует студентов осознанно получать знания, необходимые для ее решения, а меж- и мульти- дисциплинарный подход к обучению позволяет научить студентов самостоятельно "добывать" знания из разных научных областей, группировать их и концентрировать в контексте конкретной решаемой задачи, изучать и овладевать наукоемкими технологиями мирового уровня.

В настоящее время чрезвычайно актуальным для инновационного инженерного образования является развитие системы регулярного участия студентов и сотрудников университета в выполнении реальных проектов ("обучение через решение задач", выполнение реальных НИР, НИОКР и НИОКТР в рамках деятельности виртуальных проектно-ориентированных команд – Multidisciplinary Team-Based Project Work) по заказам предприятий отечественной и мировой промышленности. Для успешного развития этой деятельности необходимо опережающее приобретение и внедрение современных ключевых компетенций и технологий (в первую очередь, технологий компьютерного проектирования и наукоемких технологий компьютерного инжиниринга, САМ-технологий, быстрого прототипирования и аддитивных технологий), а также приобретение положительного опыта работы с ведущими промышленными предприятиями.

Основное умение инженера в рамках конкурентоспособной команды сотрудников состоит в постановке и решении все более и более совершенным способом задач различного уровня сложности, связанных с разработкой продуктов, систем или услуг, их финансированием и последующей реализацией. С этой целью инженер должен обладать всем спектром знаний – естественнонаучных дисциплин, технических, экономических, социальных и гуманитарных наук, наукоемких технологий, базируясь на широкой научной культуре. Современный инженер – это и профессионал, обладающий компетенциями мирового уровня, и организатор, и координатор, и менеджер комплексных научно-технических проектов.

Достижение лучших результатов в процессе формирования ключевых компетенций специалистов инженерной сферы может обеспечить интеграция указанных подходов с учетом специфики предметной области, особенностей образовательного процесса, применяемых наукоемких инноваций, а также удовлетворение требований внешних заказчиков (работодателей) к качеству специалистов-инженеров. Инновационный инженерный проектный подход, интегрирующий указанные методы, – это практическое решение комплексных задач промышленности (НИР, НИОКР, НИОКТР) преподавателями, аспирантами и студентами в рамках меж- и мульти- дисциплинарных команд на базе университетских ведущих научных и инженерных школ через совместное выполнение мультидисциплинарных исследований с применением надотраслевых технологий и наукоемкого высокотехнологичного оборудования (фундаментальная триада "Brainware – Software – Hardware").

Реализация многоуровневого компетентностного подхода на основе принципа – "от узкоспециализированных квалификаций к компетенциям мирового уровня" и ориентацией на решение актуальных наукоемких задач в промышленности позволит удовлетворить реальные потребности работодателей в квалифицированных и компетентных специалистах, владеющих технологиями мирового уровня.

Оборудование лабораторий ЦКП САМ-технологий используется для проведения лабораторных и лекционно-практических занятий студентов, магистрантов, аспирантов, а также для изготовления продукции и проведения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР) и научно-исследовательских опытно-технологических работ (НИОТР) по заказам предприятий аэрокосмического и медико-фармацевтического кластеров.

На оборудовании ЦКП осуществляется:
1. изготовление прототипов посредством технологий быстрого прототипирования;
2. организация и проведение научных исследований, направленных на оптимизацию технологии изготовления изделий с использованием современного оборудования вакуумного литья полимеров в эластичные формы;
3. организация и проведение научных исследований, направленных на оптимизацию технологии изготовления изделий с использованием современного оборудования вакуумного литья нержавеющих и конструкционных сталей и средств быстрого прототипирования;
4. организационно-математическое моделирование в технологической подготовке производства;
5. обучение специалистов промышленных предприятий региона современным технологиям проектирования и производства изделий с применением современного оборудования вакуумного литья (в том числе нержавеющих и конструкционных сталей);
6. обучение и переподготовка операторов и наладчиков современных установок для вакуумного литья с присвоением соответствующей квалификации;
7. повышение квалификации и переподготовка специалистов промышленных предприятий;
8. разработка, освоение и внедрение передовых технологий при изготовлении новых изделий для промышленных предприятий региона;
9. организация и проведение научных исследований, направленных на выпуск наукоемкой продукции в машиностроении и металлообработке;

Цель курса обучения САМ-технологиям: создание методологии подготовки специалистов, знающих предметную область, современные технологии и средства высокоскоростной и высокоточной обработки заготовок и владеющих навыками работы в едином информационном пространстве; 3D моделирования деталей и их сборок с выпуском необходимой технической документации в соответствии с ГОСТами ЕСКД; создания АРМов технолога; автоматизированного проектирования оптимальных технологических маршрутов изготовления деталей с необходимыми расчетами режимов обработки и нормированием; автоматизированного формирования и выпуска технологической документации; использования средств инженерного анализа формообразования заготовок литьем и штамповкой, средств автоматизированного раскроя; моделирования работы современного оборудования с ЧПУ, разработки и верификации управляющих программ и постпроцессоров; контроля геометрии детали по 3D модели.

В рамках занятий рассматриваются следующие темы:
1. Основы построения АСТПП: 2. Геометрическое моделирование как основа эффективной технологической подготовки производства: 3. Разработка управляющих программ для токарной обработки по 2D моделям.
4. Разработка управляющих программ для фрезерной 3-5 координатной обработки деталей по 3D моделям.
5. Разработка управляющих программ для электроэрозионной обработки.
6. Разработка постпроцессоров.
7. Отладка управляющих программ на станочном оборудовании.
8. Электронные системы контроля геометрии изделий по 3D моделям.
9. Контроль геометрии деталей.

Цель курса обучения современным производственным аддитивным технологиям и быстрого прототипирования – освоение аддитивных 3d-технологий, технологий быстрого прототипирования (RP) на основе новых технологий 3d-печати, 3d-сканирования и других сопутствующих им технологий. Сегодня 3D-технологии позволяют решать массу задач, решение которых традиционными способами становится дорого, долго и малоэффективно. 3D-печать и 3D-сканирование позволяют адаптировать производство не прерывая процесс, современные технологии дают возможность быстро создать, испытать и внедрить концепцию в производственную цепочку. Проверить состояние труб на фабрике или проанализировать повреждение оборудования теперь можно в считанные часы. Создать 3D-макет или оснастку и проверить концепцию можно за несколько дней.

В рамках занятий рассматриваются следующие темы:

1. Разработка 3d-технологий печати (включая подготовку 3d-компьютерных моделей), изготовление объемных изделий, деталей, прототипов для оценки дизайна, эргономики, функциональности, спроса и т.д.
2. Выполнение 3d-компьютерных моделей по чертежам, рисункам, фотографиям и эскизам.
3. Изготовление на современных 3d-принтерах моделей, прототипов, деталей из пластмассы или композиционных материалов (многоцветное исполнение при печати).
4. Изготовление рабочих поверхностей литейной оснастки (для металлов и пластмасс) и кузнечно-штамповой с использованием 3d-технологий.
5. Мелкосерийное литье изделий с использованием 3d-технологий.

Перечень изучаемых вопросов:

• понятие об аддитивных технологиях, терминология и классификация,
• перспективы применения аддитивных технологий в современном производстве,
• характеристика рынка AF-технологий,
• быстрое прототипирование,
• аддитивные технологии и литейное производство,
• аддитивные технологии и порошковая металлургия.

Разработка и подготовка учебно-методических материалов для подготовки инженерных кадров предприятий аэрокосмического кластера при разработке, внедрении и обслуживании технологических операций восстановления деталей методом импульсной лазерной наплавки.

Восстановление деталей для возобновления их работоспособности актуально во многих отраслях промышленности, в том числе и авиационной. Около 70% из общего числа восстанавливаемых деталей авиационной техники, изготовленных из высокопрочных легированных сталей и алюминиевых сплавов, составляют детали с поверхностными дефектами в виде износа, трещин, коррозионных и механических повреждений. Для восстановления таких деталей с сохранением эксплуатационных характеристик необходимо наносить покрытия с физико-механическими свойствами, равноценными свойствам основного металла. Наплавленный слой не должен содержать горячих и холодных трещин, пор, непроваров, раковин и других дефектов.

Известные в современном производстве газотермические и лазерные (с применением излучения непрерывных лазеров) методы нанесения покрытий не всегда могут быть использованы, потому что характерные для них фазовые и структурные превращения в наплавляемых металлах приводят к разупрочнению материала основы, высокому уровню остаточных напряжений и трещинообразованию в покрытиях. Кроме этого, для получения покрытий со свойствами, близкими к свойствам основы, необходимо проводить дополнительную термическую обработку всей детали, которая может привести к изменению ее геометрических размеров, выходящих за поле допуска.

Задачи такого рода могут быть решены импульсной лазерной наплавкой при использовании пучков специальной геометрии с изменяемой во времени интенсивностью излучения и присадочных материалов в виде проволоки. Луч импульсного лазера обладает наибольшим коэффициентом сосредоточенности сварочного источника энергии, поэтому диаметр сфокусированного луча лазера составляет 0,2…0,3 мм, что позволяет минимизировать объемы расплава и соответственно уменьшить тепловложения в обрабатываемый материал. Использование импульсной лазерной наплавки характеризуется минимальными объемами расплава, зонами термического влияния и соответственно существенно меньшими поперечными и продольными усадками.

В учебно-методических материалах описаны традиционные и перспективные способы восстановления, особенности механической обработки деталей при восстановлении, приведена методика выбора рационального способа восстановления. В учебном пособии обобщены данные из технической литературы последних лет и материалы международных конференций, приведены отдельные результаты научных исследований отечественных и зарубежных ученых при разработке технологий восстановления и упрочнения.

В результате изучения учебно-металлических материалов слушатель:

• имеет представление о сущности технологии восстановления деталей машин, области её применения и значении для повышения экономической эффективности производства деталей машин;
• знает физические основы применяемых методов восстановления деталей машин, особенности технологических процессов восстановления, состав используемого оборудования и технологической оснастки, структуру типовых маршрутов восстановления деталей авторемонтного производства;
• умеет оценивать характер повреждений и величину износа деталей, подлежащих восстановлению, выбрать оптимальный вариант способа восстановления детали, определить технологический маршрут её восстановления, используемое оборудование и оснастку, назначить схемы базирования и режимы обработки.