??怂箍档臏y量技術(shù)提供了精確的測量結(jié)果,并可快速提供海量的數(shù)據(jù),通過工業(yè)計量與地理空間信息軟件進行數(shù)據(jù)的處理與可視化,幫助用戶生成、管理與分享信息,實現(xiàn)更高的效率、更好的品質(zhì),并利用多維數(shù)據(jù)而實現(xiàn)更好、更快的運行決策。
受益于全球航空市場的快速增長,飛機制造也開始從“要精度”走向“品質(zhì)、效率和產(chǎn)能兼收并蓄”的新階段。此時,普通意義的精密測量已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代航空制造業(yè)的節(jié)奏,除了要求精密測量設(shè)備本身實現(xiàn)測量效率的改進和提升,以精密測量設(shè)備為中心,擴展各種提升效率的自動化工具、測量軟件甚或是提升質(zhì)量管理水平的測量管理系統(tǒng),將成為把航空制造業(yè)帶向下一個高品質(zhì)、高效率、低成本發(fā)展里程碑的重要手段。
下文通過航空業(yè)三類典型的測量應(yīng)用案例(航空發(fā)動機、零部件與飛機裝配)展現(xiàn)??怂箍档淖钚聹y量技術(shù)。
航空發(fā)動機:挑戰(zhàn)尖端的測量難題
飛機制造中的核心環(huán)節(jié)必然是發(fā)動機的制造,其中發(fā)動機制造中的難點在于葉片、葉輪葉盤、齒輪齒弧、機匣等典型零部件的制造,為了配合其高效率過程控制,各大飛機制造供應(yīng)商毫不吝惜其在質(zhì)量檢測中的嚴謹和投入,除了質(zhì)檢設(shè)備本身的可靠和穩(wěn)定性,各種新的效率增長點成為他們考量精密測量方案的重要因素。
發(fā)動機應(yīng)用案例(一):助力MTU葉盤生產(chǎn)產(chǎn)能提升
齒輪傳動渦扇噴氣發(fā)動機的生產(chǎn)是MTU與美國惠普合作的新項目,也是其成功的核心業(yè)務(wù)之一。其中,MTU負責低壓渦輪機上葉盤的制造。因為其訂單量的不斷增長,MTU面臨產(chǎn)能提升的挑戰(zhàn) - 將產(chǎn)能從目前的600個提升到2016年的3500個!
縮短測量時間、減小測量不確定度、過程穩(wěn)定性以及測試設(shè)備能力的驗證,成為MTU有效監(jiān)測葉盤品質(zhì)、尋求測量合作伙伴的主要指標。
10家測量設(shè)備制造商參與了MTU的競標,就一個樣件的典型參數(shù)和形狀誤差進行比對競爭, 最終,憑借Leitz PMM-C超高精密測量機、轉(zhuǎn)臺、標準夾具、QUINDOS和I++ Simulator測量軟件構(gòu)成的測量方案,??怂箍祷鶞y量最終獲勝,并前后在MTU安裝了八臺相同配置的Leitz PMM-C測量系統(tǒng)。
通過來自??怂箍禍y量的方案,MTU葉盤的整體檢測時間縮短了65%,葉片輪廓測量時間縮短了75%。其中,歸功于I++ Simulator脫機編程的功能,MTU質(zhì)檢不再被生產(chǎn)過程束縛,不需要測量機、葉盤的實體參與,所有編程和優(yōu)化程序過程完全在仿真虛擬環(huán)境下完成。
現(xiàn)在,只有十名人員組成的MTU航空發(fā)動機測量團隊,能夠輕松控制八臺測量系統(tǒng)的葉盤檢測任務(wù)。最終的成效證明,所有的一切都是值得的。
發(fā)動機應(yīng)用案例(二):探測機匣深處
瑞士RUAG Emmen工廠,有約1000名員工,專業(yè)從事復雜鋁和鋁合金零部件的制造,主要應(yīng)用于航空和國防裝備工業(yè)。該工廠專為GE的CF34-10E型噴氣發(fā)動機生產(chǎn)機匣,比如用于新一代的Embraer 190 / 195型飛機。這一接近圓柱體的工件有著1500 mm的直徑,高度在600 mm,但是其壁很薄。
機匣的加工采用了兩臺DMC 200 FD加工中心,配備有托盤上下料系統(tǒng)。采用Siemens 840D控制器,加工中心配備了m&h紅外觸發(fā)測頭完成在機測量,通過固定在主軸附近的小型接收器進行信息傳輸。
除了嚴格的公差要求,機匣還具有諸多復雜的幾何量、曲面向兩個方向彎曲、倒角以及隱藏的槽和孔。采用4個不同的m&h機床測頭,并配備不同長度與針尖直徑的探針,還包括了星型探針,機床測頭的最長加長達到500 mm。
將m&h機床測頭與測量機的測量結(jié)果進行多次對比測試,僅有微米級的差別,并且重復性極好,可幫RUAG在加工過程的任何時段確定是否持續(xù)或者停止加工。
采用3D Form Inspect軟件,管理4種不同的機床測頭,產(chǎn)生探測程序包括了相應(yīng)的修正,這對長測頭來說非常重要。否則,使用這么長的測頭,即使在主軸的微米級的小偏差也能夠?qū)е聰?shù)十倍的測量誤差。只需簡單的用鼠標點擊計算機屏幕上的數(shù)學模型,操作者將會確定需要測量的點。
如今在RUAG,在機測量技術(shù)已經(jīng)廣泛使用,為生產(chǎn)過程賦予了自信,使得RUAG在短期就能得到回報。
航空零部件:提供多樣化的測量選擇
航空零部件:航空零部件主要體現(xiàn)在三個方面,樣板、壁板、肋板類零部件;以飛機天線以及儀表板為代表的機載電子系統(tǒng);以起落架、飛機內(nèi)飾、機門、座椅為代表的附件
應(yīng)用案例:QUINDOS與I++ Simulator,讓BMT航空找到新的效率增長點
BMT航空位于比利時Oostkamp的工廠專注于各種尺寸的小齒輪和齒弧的生產(chǎn)。飛機每次起飛和降落操作時,這些零件用于機械驅(qū)動前緣縫翼的自動運動,因此需要絕對可靠,公差都在微米級。
BMT前后購置了2臺Leitz測量機,分別配置了轉(zhuǎn)臺、托盤和半自動上下料,對關(guān)鍵特征實現(xiàn)100%測量。其中,通過托盤和半自動上下料系統(tǒng),實現(xiàn)了設(shè)備24小時無中斷測量。晚班的測量技師只要按一個按鈕,即可完成托盤上零件的批量檢測,如果出錯,QUIDOS能夠啟動特殊控件,確保設(shè)備避免碰撞并自動繼續(xù)進行下一個工件的測量。
受益于不斷增長的訂單,BMT航空需要尋找更高效率的測量方案。很快,BMT決定添置第三臺Leitz測量設(shè)備。除了考慮到測量設(shè)備使用的互換性。主要原因在于,Leitz方案中配置的測量軟件QUINDOS和I++Simulator給了BMT新的效率增長點。
采用新版QUINDOS 7軟件,CAD應(yīng)用功能更強,操作更直觀,提升了BMT航空編程和操作的效率。利用I++ Simulator,可實現(xiàn)全仿真的脫機模擬編程,由此,我們只需一臺電腦就能完成編程工作,一旦樣件送到測量室,即刻上機測量,節(jié)省了占用測量機編程的時間,測量機檢測產(chǎn)能大大提高。在BMT航空,I++ Simulator實現(xiàn)了其測量機、探測系統(tǒng)、工件、托盤及半自動上下料等全環(huán)境的可視化仿真,完整的虛擬環(huán)境,給予了BMT航空深刻而良好的體驗。
飛機裝配:虛擬與柔性裝配技術(shù)
隨著激光跟蹤儀技術(shù)的產(chǎn)生,這種新型大尺寸的測量方式受到航空制造業(yè)的廣泛關(guān)注。利用跟蹤儀,航空業(yè)以更靈活的方式取代了之前的裝配工裝的裝配方式,推出MMA測量輔助裝配技術(shù)。激光跟蹤儀通過對定位機構(gòu)、目標產(chǎn)品等進行監(jiān)控,并采集裝配對象的必要站姿信息,處理、傳遞數(shù)據(jù)信息給中央控制臺和控制系統(tǒng),以幫助自動定位機構(gòu)的調(diào)姿運動。
應(yīng)用案例:A400M利用Leica激光跟蹤儀實現(xiàn)自動裝配
A400M或者稱為“灰色巨人”的項目是空客集團最大的碳纖維機翼組裝項目,也是未來A350組裝項目的重要一步。電子飛行控制、碳纖維復合結(jié)構(gòu)以及自動上下料系統(tǒng)這些特色將為軍用機組帶來新的操作性與安全性標準。對工廠六億歐元的投入將實現(xiàn)年產(chǎn)28架飛機的高產(chǎn)出。
事實上,EADS已經(jīng)采用了激光跟蹤儀的組合,配備自動定位系統(tǒng)在空客軍用飛機的獵鷹F7X水平尾翼的裝配項目。在此之后,空客軍用飛機公司使用Leica激光跟蹤儀用于型架的裝配。幾乎所有的工裝都采用Leica LTD激光跟蹤儀進行測量。Leica工業(yè)測量系統(tǒng)的激光跟蹤儀成為EADS品質(zhì)控制的重要一員。
EADS然后為機身啟動了大型的數(shù)控定位裝置,機翼之間以及機身與機翼的裝配,采用了兩臺Leica激光跟蹤儀,以便有最好的可視性。但是自動化和系統(tǒng)整合的實現(xiàn)給項目組提出三倍的挑戰(zhàn),因為三個裝配站使用了三種不同的數(shù)控軟件。來自Leica開放的軟件結(jié)構(gòu)使得系統(tǒng)整合對于分包商來說非常的容易。
在機身裝配站,8臺相機負責控制鉚釘?shù)奈恢?,并包括整個工作站的安全控制。不需要操作人員控制兩臺Leica激光跟蹤儀。軟件能夠?qū)崿F(xiàn)所有的控制,一個訓練有素的操作人員進行現(xiàn)場檢查,利用反射球間或在測量之前進行檢查。這就是所有需要做的!跟蹤儀將信息反饋到數(shù)控定位裝置的控制器中。通過計算獲得現(xiàn)有位置與未來需要到達的位置。一旦獲得正確的位置,該位置將會存儲,被用于整個過程。在此之后,不需要任何的其它修正。
Leica激光跟蹤儀開放的結(jié)構(gòu)與全自動系統(tǒng),使得整個測量工作很快就能完成。