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海克斯康航空制造技術為航空制造典型測量應用案例

海克斯康的測量技術提供了精確的測量結果,并可快速提供海量的數據,通過工業計量與地理空間信息軟件進行數據的處理與可視化,幫助用戶生成、管理與分享信息,實現更高的效率、更好的品質,并利用多維數據而實現更好、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、效率和產能兼收并蓄”的新階段。此時,普通意義的精密測量已經不能滿足現代航空制造業的節奏,除了要求精密測量設備本身實現測量效率的改進和提升,以精密測量設備為中心,擴展各種提升效率的自動化工具、測量軟件甚或是提升質量管理水平的測量管理系統,將成為把航空制造業帶向下一個高品質、高效率、低成本發展里程碑的重要手段。

下文通過航空業三類典型的測量應用案例(航空發動機、零部件與飛機裝配)展現海克斯康的最新測量技術。

航空發動機:挑戰尖端的測量難題

飛機制造中的核心環節必然是發動機的制造,其中發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,各大飛機制造供應商毫不吝惜其在質量檢測中的嚴謹和投入,除了質檢設備本身的可靠和穩定性,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。

發動機應用案例(一):助力MTU葉盤生產產能提升

齒輪傳動渦扇噴氣發動機的生產是MTU與美國惠普合作的新項目,也是其成功的核心業務之一。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面臨產能提升的挑戰 - 將產能從目前的600個提升到2016年的3500個!

縮短測量時間、減小測量不確定度、過程穩定性以及測試設備能力的驗證,成為MTU有效監測葉盤品質、尋求測量合作伙伴的主要指標。

10家測量設備制造商參與了MTU的競標,就一個樣件的典型參數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、轉臺、標準夾具、QUINDOS和I++ Simulator測量軟件構成的測量方案,海克斯康基測量最終獲勝,并前后在MTU安裝了八臺相同配置的Leitz PMM-C測量系統。

通過來自海克斯康測量的方案,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質檢不再被生產過程束縛,不需要測量機、葉盤的實體參與,所有編程和優化程序過程完全在仿真虛擬環境下完成。

現在,只有十名人員組成的MTU航空發動機測量團隊,能夠輕松控制八臺測量系統的葉盤檢測任務。最終的成效證明,所有的一切都是值得的。

發動機應用案例(二):探測機匣深處

瑞士RUAG Emmen工廠,有約1000名員工,專業從事復雜鋁和鋁合金零部件的制造,主要應用于航空和國防裝備工業。該工廠專為GE的CF34-10E型噴氣發動機生產機匣,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。采用Siemens 840D控制器,加工中心配備了m&h紅外觸發測頭完成在機測量,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,產生探測程序包括了相應的修正,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導致數十倍的測量誤差。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,在機測量技術已經廣泛使用,為生產過程賦予了自信,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;以起落架、飛機內飾、機門、座椅為代表的附件

應用案例: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。飛機每次起飛和降落操作時,這些零件用于機械驅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,分別配置了轉臺、托盤和半自動上下料,對關鍵特征實現100%測量。其中,通過托盤和半自動上下料系統,實現了設備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,確保設備避免碰撞并自動繼續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測量設備。除了考慮到測量設備使用的互換性。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,節省了占用測量機編程的時間,測量機檢測產能大大提高。在BMT航空,I++ Simulator實現了其測量機、探測系統、工件、托盤及半自動上下料等全環境的可視化仿真,完整的虛擬環境,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

隨著激光跟蹤儀技術的產生,這種新型大尺寸的測量方式受到航空制造業的廣泛關注。利用跟蹤儀,航空業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。激光跟蹤儀通過對定位機構、目標產品等進行監控,并采集裝配對象的必要站姿信息,處理、傳遞數據信息給中央控制臺和控制系統,以幫助自動定位機構的調姿運動。

應用案例:A400M利用Leica激光跟蹤儀實現自動裝配

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、碳纖維復合結構以及自動上下料系統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年產28架飛機的高產出。

事實上,EADS已經采用了激光跟蹤儀的組合,配備自動定位系統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工業測量系統的激光跟蹤儀成為EADS品質控制的重要一員。

EADS然后為機身啟動了大型的數控定位裝置,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。但是自動化和系統整合的實現給項目組提出三倍的挑戰,因為三個裝配站使用了三種不同的數控軟件。來自Leica開放的軟件結構使得系統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的位置,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。軟件能夠實現所有的控制,一個訓練有素的操作人員進行現場檢查,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控定位裝置的控制器中。通過計算獲得現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構與全自動系統,使得整個測量工作很快就能完成。

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