Mission Support 公司的質(zhì)量保證經(jīng)理 Richard Hansen 說：“運用 Faro Arm 和 Verisurf CAD 生產(chǎn)及檢測系統(tǒng)是我們的明智之舉。FARO Arm測量臂和 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。在對美國空軍的舊飛機部件進(jìn)行實時 CAD/CAM 數(shù)字式制造和檢測方面，該公司也一直處于領(lǐng)先地位，并且不斷地推陳出新。作為美國國防部和幾家主要商業(yè)航空公司的倉庫級大修服務(wù)提供商，Mission Support 公司（MSI）自 1990 年開始一直從事飛機部裝的修理/大修和制造業(yè)務(wù)。

 
FARO Arm測量臂

MSI（www.missionsupport.us）為美國國防部提供飛機機體結(jié)構(gòu)件、飛行控制裝置，以及相關(guān)的驅(qū)動系統(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 與美國空軍簽訂了一份關(guān)于對 B-52“同溫層堡壘”（Stratofortress）轟炸機上的發(fā)動機旁通管進(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，MSI 將多年累積的鈑金技術(shù)專長與現(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測量臂和 Verisurf 數(shù)字 3D CAD 軟件來解決有關(guān)這些 發(fā)動機旁通管的幾個不同的生產(chǎn)問題。

問題

 
FARO Arm測量臂

此照片顯示了發(fā)動機旁通管“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部件正確對齊。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 B-52 轟炸機的發(fā)動機旁 通管進(jìn)行了再造。這些發(fā)動機旁通管中的大部分都已經(jīng)在飛機上使用了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 連接點的位置，因此很難對所需的零件進(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 用這種舊的模具對此類結(jié)構(gòu)進(jìn)行大修。

隨著用于檢測的尺寸標(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)場裝配問題的報告越來越多，這說明MSI需要一個更好的解決方案。美國空軍決定將B-52轟炸機的使用期限再延長 30 年，因此必須按照 更嚴(yán)格的容差標(biāo)準(zhǔn)對大修后的部件進(jìn)行重建。顯而易見，MSI需要應(yīng)用一個更好的解決方案。

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公司對可用 的聚酯薄膜 進(jìn)行了精確 的尺寸掃描 。 Mission Support 公司 運用 FAROArm®測量臂，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云剖面。然后，他們手動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 實心體模型。MSI接著對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)得以運用在生產(chǎn)流程的各個層面上。這些措施有效地解決了美國空軍在現(xiàn)場遇到 的所有關(guān)鍵連接點和輪廓的裝配問題。對原來的母模進(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’），由于在飛機上使用了數(shù)十年。

 
FARO Arm測量臂

因此有很多固有的變形和損壞。最初CAD 數(shù)據(jù)被專門用來評估送抵現(xiàn)場的發(fā)動機旁通管的損壞情況以便進(jìn)行大修，同時FAROArm測量臂被用來對加工后的旁通管進(jìn)行檢測。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，因為使用硬模只會 使它們的容差接近.060”，而要求的容差精確到+/- .010”。

 
發(fā)動機旁通管結(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測量臂完成所有定位作業(yè)。最終，他們開發(fā)出了多個生產(chǎn)工藝，在生產(chǎn)流程中使用FAROArm測量臂“虛擬工具”取代硬模來重建這些發(fā)動機旁通管。

Mission Support 公司的質(zhì)量保證經(jīng)理 Richard Hansen 說：“使用FAROArm測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測量臂來同時滿足其生產(chǎn)和QA檢測需求。FaroArm測量臂是一款便攜式 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 測量臂，并將它們與 Verisurf 軟件一起使用，對部件進(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，從而對所有零件進(jìn)行重建。

自從開始運用該系統(tǒng)之后，發(fā)動機旁通管尺寸的持續(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)的實施過程中有過很多痛苦 的嘗試和錯誤。生產(chǎn)部門最初不愿意使用這項技術(shù)，但經(jīng)過培訓(xùn)后的 MSI 技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)使用FAROArm測量臂來重裝旁通管不僅減少了檢測失敗的次數(shù)，而且提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。

生產(chǎn)部門現(xiàn)在對使用FaroArm測量臂推崇備至，因為發(fā)動機旁通管的每個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)變得更簡單、更快捷、更精確，提高了 生產(chǎn)部門使用新的鈑金部件對旁通管進(jìn)行大修時的作業(yè)效率。在這個獨特的過程中，Mission Support 公司經(jīng)驗豐富的鈑金技術(shù)人員首先使用舊的鈑金加工工藝 對零件進(jìn)行手工建模和成型，然后使用FARO和 Verisurf 實時顯示所有剖面、修邊線和連接點應(yīng) 處的位置，從而實現(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測量臂

使用 FaroArm測量臂根據(jù)CAD實心體模型確定配對引擎罩的修邊線 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測量臂進(jìn)行旁通管的檢測。每一根序列化的發(fā)動機旁通管都會得到一份專門針對所有關(guān)鍵連接點和剖面 的報告，從而向政府的QAR代表說明其已通過驗收，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)動機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測量臂根據(jù)CAD實心體模型確定配對引擎罩的修邊線 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測量臂進(jìn)行旁通管的檢測。每一根序列化的發(fā)動機旁通管都會得到一份專門針對所有關(guān)鍵連接點和剖面 的報告，從而向政府的QAR代表說明其已通過驗收，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)動機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測量臂

 
FARO Arm測量臂

Mission Support 公司對綜合運用了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)運用在其它更舊的飛機上的市場前景。

Hansen 說：“我們對 FaroArm測量臂感到十分滿意，美國空軍也對B-52 轟炸機的發(fā)動機旁通管 的所有裝配問題得以解決感到很滿意。我們在檢測和生產(chǎn)的各階段都使用了FARO測量臂，包括最初的 尺寸評估、B-52 轟炸機的發(fā)動機旁通管的拆解和檢測、部件的重建、形成特征平面圖，以及生產(chǎn)和最終的QA檢測。我們還使用FaroArm測量臂和 Verisurf 對很多可能缺乏技術(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，并在使用前對成品部件進(jìn)行檢測。” 正如他們所說的那樣，事實勝于雄辯。在幾架位于巴克斯代爾空軍基地的 B-52 轟炸機的機 翼上，MSI 對利用這種借助 FAROArm測量臂進(jìn)行旁通管生產(chǎn)和檢測的系統(tǒng)所制造的首批發(fā)動機旁通管 進(jìn)行了測試。測試結(jié)果顯示，連接點和剖面都正確地裝配到飛機上。在安裝完首批部件中的一個 部件之后，巴克斯代爾空軍基地的一名美國空軍技術(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)及其剖面和連接點目前的正確配置方式

對于 Mission Support 公司而言，F(xiàn)AROArm測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)和檢測變得更簡單，產(chǎn)品的生產(chǎn)和檢測精度變得更高，這帶來了巨大的價值，更不用說極高的 客戶滿意度了，因為他們現(xiàn)在解決了曾經(jīng)非常棘手的難題。

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

Hansen 說：“運用 FaroArm測量臂和 VerisurfCAD 生產(chǎn)及檢測系統(tǒng)是我們的明智之舉。FaroArm測量臂和 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)往美國空軍的每一根序列化的發(fā)動機旁通管都 附有一份記錄了FaroArm測量結(jié)果的報告以證明其合格。我們可以自信地說，這些零件將會在 其要求的容差范圍內(nèi)裝配到飛機上。現(xiàn)在，我們也開始使用 FaroArm測量臂為其他合同進(jìn)行零件的逆 向工程和檢測，事實證明 FAROArm測量臂對作為其運用對象的每個產(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

由于使用CAD/CAM 系統(tǒng)和 FaroArm測量臂的 B-52 轟炸機發(fā)動機旁通管解決方案大獲成功， Mission Support 公司最近從美國空軍那里獲得了一份新的針對 A-10 攻擊機修理和大修計劃的 政府合同。該合同將把 FARO虛擬CAD/CAM 工具解決方案向前推動一大步。對于進(jìn)倉的 A-10 攻擊機的結(jié)構(gòu)件，首先將使用FAROArm測量臂和 Verisurf 軟件實時進(jìn)行逆向工程，然后重建這些結(jié)構(gòu)件，使其恢復(fù)到從飛機上拆下后的剖面和外形尺寸。由于A-10上的很多配對部件不一致，因此 在重建和大修之前，必須將它們“量身打造”成裝配在飛機上時的尺寸。

 
由原始母模經(jīng)過逆向工程后的B-52轟炸機的發(fā)動機旁通管的驗證剖面

這種逆向工程以及對標(biāo)定目標(biāo)進(jìn)行處理時的靈活性只能在數(shù)字CAD/CAM 環(huán)境下實現(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。