Mission Support 公司的質(zhì)量保證經(jīng)理 Richard Hansen 說：“運(yùn)用 Faro Arm 和 Verisurf CAD 生產(chǎn)及檢測(cè)系統(tǒng)是我們的明智之舉。FARO Arm測(cè)量臂和 Verisurf 軟件為我們提供了一套完整的逆向工程、制造和檢測(cè)解決方案，并且提高了我們所有產(chǎn)品在質(zhì)量方面的精度、一致性和可靠性。”

 
FARO Arm測(cè)量臂

Mission Support 公司在業(yè)界率先將鈑金加工與現(xiàn)代 CAD/CAM 尺寸標(biāo)注技術(shù)相結(jié)合，以 提高生產(chǎn)能力。在對(duì)美國(guó)空軍的舊飛機(jī)部件進(jìn)行實(shí)時(shí) CAD/CAM 數(shù)字式制造和檢測(cè)方面，該公司也一直處于領(lǐng)先地位，并且不斷地推陳出新。作為美國(guó)國(guó)防部和幾家主要商業(yè)航空公司的倉(cāng)庫(kù)級(jí)大修服務(wù)提供商，Mission Support 公司（MSI）自 1990 年開始一直從事飛機(jī)部裝的修理/大修和制造業(yè)務(wù)。

 
FARO Arm測(cè)量臂

MSI（www.missionsupport.us）為美國(guó)國(guó)防部提供飛機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)件、飛行控制裝置，以及相關(guān)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、空中加油、起落架和其他飛行關(guān)鍵部件的大修和制造服務(wù)。MSI 位于猶他州 的克利爾菲爾德市，它不僅是一家通過 AS9100/ISO9001:2000 認(rèn)證的制造商，還是飛機(jī)維護(hù)、 修理及大修中心（MRO）以及 FAA 認(rèn)可的修理站。

MSI 與美國(guó)空軍簽訂了一份關(guān)于對(duì) B-52“同溫層堡壘”（Stratofortress）轟炸機(jī)上的發(fā)動(dòng)機(jī)旁通管進(jìn)行大修的合同。在合同履行過程中，該公司面臨的最大挑戰(zhàn)是缺乏足夠的技術(shù)數(shù)據(jù)，因而 導(dǎo)致大修后的旁通管在裝配緊密度和一致性方面出現(xiàn)問題。

在解決這一難題時(shí)，MSI 將多年累積的鈑金技術(shù)專長(zhǎng)與現(xiàn)代 CAD/CAM 技術(shù)相結(jié)合。下面將 介紹 Mission Support 公司如何利用FAROArms測(cè)量臂和 Verisurf 數(shù)字 3D CAD 軟件來解決有關(guān)這些 發(fā)動(dòng)機(jī)旁通管的幾個(gè)不同的生產(chǎn)問題。

問題

 
FARO Arm測(cè)量臂

此照片顯示了發(fā)動(dòng)機(jī)旁通管“之前”的狀態(tài)，在進(jìn)行逆向工程之前，很多旁通管沒有與配對(duì)部件正確對(duì)齊。在大修期間，MSI 經(jīng)常要進(jìn)行一套完整的拆卸/重裝作業(yè)，基本上對(duì) B-52 轟炸機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)旁 通管進(jìn)行了再造。這些發(fā)動(dòng)機(jī)旁通管中的大部分都已經(jīng)在飛機(jī)上使用了30 年以上，而且很多都 已經(jīng)扭曲變形并且遭到腐蝕，因此使用原來的硬模方式進(jìn)行修復(fù)已被證明行不通。

盡管他們通常具備來自O(shè)EM 的原裝硬模和夾治具，但這些工具非常笨重、精度達(dá)不到要求， 而且相關(guān)的 Mylar 數(shù)據(jù)也不完整。由于舊工具的精度不足以在OEM 圖紙的容差范圍內(nèi)確定關(guān)鍵 連接點(diǎn)的位置，因此很難對(duì)所需的零件進(jìn)行重建。此外，制造商最初用來打造這些零件的很多上 游和下游模具已經(jīng)不存在了。即便如此，在沒有更好的替代方法的情況下，MSI 多年來仍一直使 用這種舊的模具對(duì)此類結(jié)構(gòu)進(jìn)行大修。

隨著用于檢測(cè)的尺寸標(biāo)注技術(shù)的不斷改進(jìn)，Mission Support 公司發(fā)現(xiàn)越來越難利用原來的硬模來 生產(chǎn)合格的產(chǎn)品，即便是這些工具經(jīng)過了校準(zhǔn)。有關(guān)現(xiàn)場(chǎng)裝配問題的報(bào)告越來越多，這說明MSI需要一個(gè)更好的解決方案。美國(guó)空軍決定將B-52轟炸機(jī)的使用期限再延長(zhǎng) 30 年，因此必須按照 更嚴(yán)格的容差標(biāo)準(zhǔn)對(duì)大修后的部件進(jìn)行重建。顯而易見，MSI需要應(yīng)用一個(gè)更好的解決方案。

解決方法

解決這些問題的第一步是利用逆向工程將現(xiàn)有的技術(shù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為CAD格式。Mission Support公司對(duì)可用 的聚酯薄膜 進(jìn)行了精確 的尺寸掃描 。 Mission Support 公司 運(yùn)用 FAROArm®測(cè)量臂，使 Verisurf® CAD軟件在“逆向工程模式”下工作，從而得到了舊的母模的點(diǎn)云剖面。然后，他們手動(dòng)輸入了盡可能多的現(xiàn)有模具圖紙的數(shù)據(jù)，并最終得到了所有 6 種旁通管結(jié)構(gòu)的3D CAD 實(shí)心體模型。MSI接著對(duì)原來的裝配夾治具進(jìn)行了校準(zhǔn)，隨后修改了旁通管本身的制造過程，最終使得CAD/CAM技術(shù)得以運(yùn)用在生產(chǎn)流程的各個(gè)層面上。這些措施有效地解決了美國(guó)空軍在現(xiàn)場(chǎng)遇到 的所有關(guān)鍵連接點(diǎn)和輪廓的裝配問題。對(duì)原來的母模進(jìn)行逆向工程，使之轉(zhuǎn)換為 CAD。 這些旁通管是體積龐大的鋁制鈑金總成（一般尺寸為 3’到 5’），由于在飛機(jī)上使用了數(shù)十年。

 
FARO Arm測(cè)量臂

因此有很多固有的變形和損壞。最初CAD 數(shù)據(jù)被專門用來評(píng)估送抵現(xiàn)場(chǎng)的發(fā)動(dòng)機(jī)旁通管的損壞情況以便進(jìn)行大修，同時(shí)FAROArm測(cè)量臂被用來對(duì)加工后的旁通管進(jìn)行檢測(cè)。在生產(chǎn)過程中，MSI 繼 續(xù)使用硬模來重建旁通管。然而，以這種方式生產(chǎn)的旁通管很少能通過檢測(cè)，因?yàn)槭褂糜材Ｖ粫?huì) 使它們的容差接近.060”，而要求的容差精確到+/- .010”。

 
發(fā)動(dòng)機(jī)旁通管結(jié)構(gòu)

 
經(jīng)過逆向工程的所有6種（左右）

為了提高重新連接至旁通管的零件的定位尺寸精度，Mission Support 公司的生產(chǎn)人員嘗試使用FaroArm測(cè)量臂完成所有定位作業(yè)。最終，他們開發(fā)出了多個(gè)生產(chǎn)工藝，在生產(chǎn)流程中使用FAROArm測(cè)量臂“虛擬工具”取代硬模來重建這些發(fā)動(dòng)機(jī)旁通管。

Mission Support 公司的質(zhì)量保證經(jīng)理 Richard Hansen 說：“使用FAROArm測(cè)量臂取代硬模來完成所 有零件的定位取得了立竿見影的效果。這些零件的制造和檢測(cè)過程變得更加精確，我們從此一直采用這種解決方案。”

現(xiàn)在，Mission Support 公司使用 FaroArm測(cè)量臂來同時(shí)滿足其生產(chǎn)和QA檢測(cè)需求。FaroArm測(cè)量臂是一款便攜式 CMM，可以直接在生產(chǎn)車間使用，其精度標(biāo)準(zhǔn)可媲美傳統(tǒng)的 CMM。MSI 擁有好幾套 測(cè)量臂，并將它們與 Verisurf 軟件一起使用，對(duì)部件進(jìn)行定位并創(chuàng)建輪廓和剖面。通過使用FaroArm 硬件和 Verisurf 的CAD軟件，MSI不再需要任何硬模，而是使用FARO測(cè)量臂數(shù)據(jù)將制造中 的零件與完美的數(shù)字CAD標(biāo)稱值進(jìn)行比較，從而對(duì)所有零件進(jìn)行重建。

自從開始運(yùn)用該系統(tǒng)之后，發(fā)動(dòng)機(jī)旁通管尺寸的持續(xù)合格率得到了提高，在裝配過程中沒有 發(fā)生任何質(zhì)量缺陷。由于該解決方案大獲成功，Mission Support 公司贏得了一份向美國(guó)空軍提供 這些旁通管的唯一供應(yīng)商合同。

然而，在生產(chǎn)過程中向 FARO技術(shù)過渡并非一帆風(fēng)順。在該技術(shù)的實(shí)施過程中有過很多痛苦 的嘗試和錯(cuò)誤。生產(chǎn)部門最初不愿意使用這項(xiàng)技術(shù)，但經(jīng)過培訓(xùn)后的 MSI 技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)使用FAROArm測(cè)量臂來重裝旁通管不僅減少了檢測(cè)失敗的次數(shù)，而且提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。

生產(chǎn)部門現(xiàn)在對(duì)使用FaroArm測(cè)量臂推崇備至，因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)旁通管的每個(gè)零部件都可以使用虛擬工具（FAROArm）進(jìn)行定位和控制，而且不再需要使用硬模。

運(yùn)用 MIS 開發(fā)的這套系統(tǒng)進(jìn)行旁通管的重建使該作業(yè)變得更簡(jiǎn)單、更快捷、更精確，提高了 生產(chǎn)部門使用新的鈑金部件對(duì)旁通管進(jìn)行大修時(shí)的作業(yè)效率。在這個(gè)獨(dú)特的過程中，Mission Support 公司經(jīng)驗(yàn)豐富的鈑金技術(shù)人員首先使用舊的鈑金加工工藝 對(duì)零件進(jìn)行手工建模和成型，然后使用FARO和 Verisurf 實(shí)時(shí)顯示所有剖面、修邊線和連接點(diǎn)應(yīng) 處的位置，從而實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)手工制作鈑金鋁制品加工技術(shù)與全新CAD/CAM 技術(shù)的完美結(jié)合。

 
FARO Arm測(cè)量臂

使用 FaroArm測(cè)量臂根據(jù)CAD實(shí)心體模型確定配對(duì)引擎罩的修邊線 在生產(chǎn)部門完成旁通管的重建之后，MSI 的質(zhì)量保證部門使用配備 Verisurf 軟件的FAROArm測(cè)量臂進(jìn)行旁通管的檢測(cè)。每一根序列化的發(fā)動(dòng)機(jī)旁通管都會(huì)得到一份專門針對(duì)所有關(guān)鍵連接點(diǎn)和剖面 的報(bào)告，從而向政府的QAR代表說明其已通過驗(yàn)收，并作為其尺寸符合性的最終證明。

Hansen 說：“該系統(tǒng)在MSI的運(yùn)用一直非常成功。自從采用了該系統(tǒng)之后，這些旁通管的質(zhì)量一直保持零缺陷，使每一根發(fā)動(dòng)機(jī)旁通管的裝配都在要求的容差范圍內(nèi)保持一致性和精確性。”

使用 FaroArm測(cè)量臂根據(jù)CAD實(shí)心體模型確定配對(duì)引擎罩的修邊線 在生產(chǎn)部門完成旁通管的重建之后，MSI的質(zhì)量保證部門使用配備 Verisurf 軟件的 FAROArm測(cè)量臂進(jìn)行旁通管的檢測(cè)。每一根序列化的發(fā)動(dòng)機(jī)旁通管都會(huì)得到一份專門針對(duì)所有關(guān)鍵連接點(diǎn)和剖面 的報(bào)告，從而向政府的QAR代表說明其已通過驗(yàn)收，并作為其尺寸符合性的最終證明。

Hansen說：“該系統(tǒng)在 MSI的運(yùn)用一直非常成功。自從采用了該系統(tǒng)之后，這些旁通管的質(zhì)量一直保持零缺陷，使每一根發(fā)動(dòng)機(jī)旁通管的裝配都在要求的容差范圍內(nèi)保持一致性和精確性。”

 
FARO Arm測(cè)量臂

 
FARO Arm測(cè)量臂

Mission Support 公司對(duì)綜合運(yùn)用了FARO與Verisurf 硬件和軟件的這種全新的生產(chǎn)技術(shù)充滿信心，甚至看到了將同樣的技術(shù)運(yùn)用在其它更舊的飛機(jī)上的市場(chǎng)前景。

Hansen 說：“我們對(duì) FaroArm測(cè)量臂感到十分滿意，美國(guó)空軍也對(duì)B-52 轟炸機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)旁通管 的所有裝配問題得以解決感到很滿意。我們?cè)跈z測(cè)和生產(chǎn)的各階段都使用了FARO測(cè)量臂，包括最初的 尺寸評(píng)估、B-52 轟炸機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)旁通管的拆解和檢測(cè)、部件的重建、形成特征平面圖，以及生產(chǎn)和最終的QA檢測(cè)。我們還使用FaroArm測(cè)量臂和 Verisurf 對(duì)很多可能缺乏技術(shù)數(shù)據(jù)的舊部件進(jìn)行 逆向工程，使用CAD 數(shù)據(jù)通過 CNC 再造新部件，并在使用前對(duì)成品部件進(jìn)行檢測(cè)。” 正如他們所說的那樣，事實(shí)勝于雄辯。在幾架位于巴克斯代爾空軍基地的 B-52 轟炸機(jī)的機(jī) 翼上，MSI 對(duì)利用這種借助 FAROArm測(cè)量臂進(jìn)行旁通管生產(chǎn)和檢測(cè)的系統(tǒng)所制造的首批發(fā)動(dòng)機(jī)旁通管 進(jìn)行了測(cè)試。測(cè)試結(jié)果顯示，連接點(diǎn)和剖面都正確地裝配到飛機(jī)上。在安裝完首批部件中的一個(gè) 部件之后，巴克斯代爾空軍基地的一名美國(guó)空軍技術(shù)人員表示，新的旁通管“剛好合適”。

 
照片顯示用FARO Arm系統(tǒng)建造“之后”的旁通管狀態(tài)及其剖面和連接點(diǎn)目前的正確配置方式

對(duì)于 Mission Support 公司而言，F(xiàn)AROArm測(cè)量臂大大提高了其產(chǎn)品的一致性及其整體質(zhì)量。生產(chǎn)和檢測(cè)變得更簡(jiǎn)單，產(chǎn)品的生產(chǎn)和檢測(cè)精度變得更高，這帶來了巨大的價(jià)值，更不用說極高的 客戶滿意度了，因?yàn)樗麄儸F(xiàn)在解決了曾經(jīng)非常棘手的難題。

過去，對(duì)這些旁通管上的部件進(jìn)行定位和形成剖面要花費(fèi)生產(chǎn)部門幾周的時(shí)間，現(xiàn)在只需幾天就能完成。雖然很難精確計(jì)算，但隨著生產(chǎn)部門花費(fèi)在旁通管大修上的時(shí)間的減少，MSI 預(yù)計(jì)在 B-52大修合同期內(nèi)可節(jié)約高達(dá) 10 萬美元的費(fèi)用。

Hansen 說：“運(yùn)用 FaroArm測(cè)量臂和 VerisurfCAD 生產(chǎn)及檢測(cè)系統(tǒng)是我們的明智之舉。FaroArm測(cè)量臂和 Verisurf 軟件為我們提供了一套完整的逆向工程、制造和檢測(cè)解決方案，并且提高了我們所有產(chǎn)品在質(zhì)量方面的精度、一致性和可靠性。我們發(fā)往美國(guó)空軍的每一根序列化的發(fā)動(dòng)機(jī)旁通管都 附有一份記錄了FaroArm測(cè)量結(jié)果的報(bào)告以證明其合格。我們可以自信地說，這些零件將會(huì)在 其要求的容差范圍內(nèi)裝配到飛機(jī)上。現(xiàn)在，我們也開始使用 FaroArm測(cè)量臂為其他合同進(jìn)行零件的逆 向工程和檢測(cè)，事實(shí)證明 FAROArm測(cè)量臂對(duì)作為其運(yùn)用對(duì)象的每個(gè)產(chǎn)品和應(yīng)用都非常有效。”

 
經(jīng)過逆向工程后的KC-135加油伸縮管裝置的通用加油嘴正在接受FARO Arm的檢測(cè)

由于使用CAD/CAM 系統(tǒng)和 FaroArm測(cè)量臂的 B-52 轟炸機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)旁通管解決方案大獲成功， Mission Support 公司最近從美國(guó)空軍那里獲得了一份新的針對(duì) A-10 攻擊機(jī)修理和大修計(jì)劃的 政府合同。該合同將把 FARO虛擬CAD/CAM 工具解決方案向前推動(dòng)一大步。對(duì)于進(jìn)倉(cāng)的 A-10 攻擊機(jī)的結(jié)構(gòu)件，首先將使用FAROArm測(cè)量臂和 Verisurf 軟件實(shí)時(shí)進(jìn)行逆向工程，然后重建這些結(jié)構(gòu)件，使其恢復(fù)到從飛機(jī)上拆下后的剖面和外形尺寸。由于A-10上的很多配對(duì)部件不一致，因此 在重建和大修之前，必須將它們“量身打造”成裝配在飛機(jī)上時(shí)的尺寸。

 
由原始母模經(jīng)過逆向工程后的B-52轟炸機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)旁通管的驗(yàn)證剖面

這種逆向工程以及對(duì)標(biāo)定目標(biāo)進(jìn)行處理時(shí)的靈活性只能在數(shù)字CAD/CAM 環(huán)境下實(shí)現(xiàn)，在該領(lǐng)域 Mission Support公司證明了自己不愧為創(chuàng)新者和業(yè)界領(lǐng)袖。