作为欧洲最大的发动机制造商,根据英国罗罗(Rolls-Royce)公司对2006-2025年航空发动机交付数量的预测,总的交付量超过13万台,可见其巨大的生产能力,与之相比,抛开其他因素,当前国内航空发动机制造企业的的总产量相对国际知名公司存在数量级的差距。为什么能够形成如此大的差距?工艺自动化是造成这种差异的最关键因素之一。国内的航空制造业要发展,自动化则是首先要考虑的事情。
在数字化制造领域中,Delcam与航空制造业有着非常紧密的联系。
首先,要提到的就是Delcam的PowerINSPECT在机检测模块(OMV)。从工艺上看,我们认为数控加工就如同一个黑箱子,加工过程是一个不受控制的过程:零件在加工的任何一个环节都有可能出现错误,但我们并没有手段去发现这种错误。PowerINSPECT OMV就是用来解决这一问题的:我们在加工的任意时刻安排检测,发现零件的当前状况,如加工中的变形、刀具的损坏等。通过检测结果了解误差情况,及时调整加工方案,保证最终的加工符合要求。
由此,我们就要进一步谈到工艺自动化这个话题,这里涉及的一款产品就是PowerINSPECT NC PartLocator自适应加工模块,它可以用于零件的自适应加工及工件和夹具精确定位,是Delcam集近30年制造业软件开发和应用的丰富经验推出的产品。可以说,自适应加工是基于在机检测,通过在线检测获取基础数据后,进一步对数据进行整合处理。
过去在制造飞机零件前要投入大量资金和时间来设计夹具。进行自适应加工时,可首先使用PowerINSPECT进行离线编程,制定出零件或毛坯的位置测量方案和次序,通过在零件或毛坯上测量出的这些位置点数据,即可计算出零件或毛坯在机床上的精确位置,然后将这些数据输入到NC Partlocator。NC Partlocator将对比产生PowerMILL刀具路径的名义位置和工件在机床上的实际位置,自动移动或旋转刀具路径原点位置,从而使刀具路径和工件对齐并将结果输出到机床控制器。 这样经几分钟对零件进行简单装夹定位后,系统即可实时自动对齐定位NC刀具路径,从而帮助机床操作人员快速准确地进行工件的重复装夹定位,节省时间,提高定位精度,减少昂贵夹具的需要,节省资金。
飞机制造中包含许多自由形态的零件:如蒙皮、柔性件等钣金件。严格来讲,在这些零件的制造中,即使是相同的产品每件尺寸都各不相同。如果使用传统方式加工:即用理论CAD模型加工,必须用一个夹具来强制零件变形,使其完全与夹具贴合,通过外力使零件符合CAD模型,但这并不符合工艺原则并且很难做到。而自适应加工就是通过在机检测获得零件的当前形态数据,然后生成针对当前零件的加工程序。
在飞机发动机叶片的制造中,自适应加工也是非常必要的。无论是何种精锻发动机叶片,在精锻后叶片本身后会存在热形变,严格来讲是各不相同。如果按照理论CAD模型去加工零件,因为它和理论CAD模型存在差别,零件就只能报废。所以,我们可以通过在机检测来检测叶片当前的形态,生成新的CAD模型进行加工。
飞机发动机的这些要求,对软件提出了更多的挑战。对于飞机制造来说,Delcam所作的就是集成用户的工艺技术到软件平台。软件并不仅是客户使用的工具软件,而是一种装备。Delcam拥有一支专业服务团队,基于企业现有的条件,通过改变其背后的软装备,来帮助用户实现自动化。10年间,Delcam已经完成了2000多个航空关键零部件工艺自动化案例。
通过自适应加工不用去区分单个零件,它能够实现大批量、自动化的生产。任何零件根据当前形态进行自适应加工,其智能化程度将非常高。对制造来说,需要的正是这种自动化。
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