让悲伤不再悲伤的故事:当WESO遇上GOM

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让悲伤不再悲伤的故事:当WESO遇上GOM

世界上最容易产生悲伤故事的地方,大概就是战场了吧?不过人们也常说,商场如战场。相比于不时爆发的战争,激烈的市场竞争,对于各大企业而言,无疑是一场没有硝烟的持久战。

为了在残酷的市场角逐中存活下来,而非成为历史,仅仅留下悲伤的案例故事,所有企业都需要不断地提升生产工艺,优化生产过程,以增强自身的市场竞争力。作为已在商场浮沉逾130年之久的德国最大铸造厂之一,WESO公司深谙此道。

为保持产品竞争优势,WESO公司始终秉承拼搏进取的精神,致力于保持卓越的产品质量,持续提高工业效率。WESO认为,制造计量技术是从初始设计到最终成品检查的整个生产过程中不可或缺的重要组成部分。现代制造业的目标,就是要通过优化工艺流程来确保产品质量,换句话来说,通过现代计量技术人们能攫取生产过程中的有效信息,达到控制并优化流程的目的。
不过,WESO对生产过程的优化在不同的时期也会遇到各种不同的限制,而导致优化难以为继。为了使得这样悲伤的事件不再重复上演,WESO从未放弃过对技术的追求。要想提升工艺流程,最关键的一步就是掌握所有相关流程的实际信息数据。对模具、铸模、芯盒以及模样制造流程如此,对最终成品生产流程亦如此。只有对涉及到的参数有全面了解,才能探究出工艺流程优化的合理方案。
在遇见GOM之后,通过利用光学测量手段,依靠专业背景知识,WESO铸造公司成功实现了对铸件成品质量的更高效严格把控,并优化了整体生产过程。今天,就给大家讲讲这个让悲伤不再悲伤的故事吧。

WESO公司于2004年投资引进了光学计量系统。与接触式计量不同,光学计量采用的是非接触式测量方法,提供全场三维测量结果。此时的铸造行业亟需切实可行的测量方案来配合其复杂艰巨的生产条件。
为了配合铸造厂的生产特性,WESO公司决定采用ATOS系列测量系统。该系统能够满足铸造行业高准度和高精度的需求,并兼顾铸造行业实际生产需求。此外,三维坐标测量系统使用十分灵活,即在生产时就可以对整个产品进行测量。该系统的另一大优势就在于ATOS Triple Scan的蓝光技术,LED投影单元投射出窄带蓝光,无论环境光线条件如何,三维扫描设备均可进行精密测量。

ATOS Triple Scan的投影单元以蓝光技术为基础

现如今,GOM最新推出的ATOS 5和 ATOS 5X拥有更强大的蓝光光源,即便面对更具挑战性的环境,表现愈发出色。

01 数字化数据启发创意

自WESO引入新的测量技术以来,返工时间显著减少,工艺制造进程得到了优化和提速。“变速箱的制造就是一个很好的例子”,工程师Achim Beimborn介绍道,“对于这种特殊的铸件,我们测量了铸件冷却后的表面形变,这样表面形变就可以追溯到材料的特性上,而不是模样或者铸型上。
观察冷却后的铸件,我们很容易可以发现实际铸件的几何形状明显偏离了标称几何形状,特别是那些需要处理的表面(如图1)。 Beimborn解释说:“出现这个情况的原因是因为偏差分布不均,各个点均有着不同的偏离程度。

图1: 变速箱首次浇铸后的全场测量结果

利用GOM Inspect软件中的创建曲面偏差点,可以快速检测到点与点之间偏差的差异(如图2)。总体偏差范围在几毫米之内。但是,如果将原铸件直接夹装在加工装置中进行成品件机加工,就会产生问题。

图2:各点的检测结果显示,偏差在0.19 mm到4 mm之间,且分布不均

要生产品质优良的部件,前提就是在测量比较中使得阈值点或接触点与三维数据相匹配。如果部件的这些表面有凹凸,夹装在加工装置中进行成品件机加工时,就会因放置不贴合而造成加工不到位。
相比之下,接触式测量只能测得即时有效的数据,而无法获取整个铸件表面的全部数据,所以用接触式测量法找出问题无异于大海捞针,十分艰难。相反,若对铸件表面所有的缺陷有了全面的了解,再有选择性地挑出一些特定的点,就能够为找到有效的解决方案提供坚实的基础。02 三维计量技术与工程技术结合了解问题所在之后,WESO公司迈出解决问题的第一步。他们将三维测量结果以点云的形式输出到Siemens NX软件中,生成相关的CAD模型。通过最佳拟合对齐,曲面偏差点可以直接被放置到模型上。在CAD软件中,只需在相关位置上,向相反的凹向移位调两倍修正值,就可以纠正由首次浇注而造成的各点的凸出偏差。因此,在第一次扫描的基础上可以构建校正的自由曲面,它可以有效纠正原铸件表面的翘曲、收缩和内应力等偏差。

新建的自由曲面要明显低于之前生成的CAD轮廓线(如图3),因此CAD模型必须进行调整,以便在下一步中匹配新建的曲面。CAD模型经过调整可以匹配新建的自由曲面,接着,上下芯盒内的CAD模型也会再次圆整。

图3:基于三维测量数据构建的自由曲面

“即使将多个模样放在同一个模板上,这种方法也同样适用”,WESO的设计工程师分享道,“在这个案例中的模板上,四个模样均各有一半在下芯盒中,另一半在上芯盒中。每个模样的位置都是已知的,因此我们可以直接扫描四个铸件,然后在一个工艺步骤中对这些点云进行导入、定位和编辑。最后,在模样制作阶段对上下模样进行重新铣削,并再次成型和浇注。”

“自从我们自主开发了这个工艺流程,只需一个修正周期,就能够获得到满意的结果,而后就可以开始启动生产。” 技术部门经理Uwe Strobl先生解释道。

设计与生产部门之间密切合作,再加上光学计量技术的引用,这些都在WESO寻求具体解决方案的过程中发挥了至关重要的作用。
此外,在制作了一定数量的模样之后,ATOS还被WESO公司用于对模样设备、模具和芯盒进行磨损检测。
ATOS全场测量结果具有接触式测量不可比拟的优势,有了三维视觉化效果,就连跟客户沟通都变得更加容易了。”WESO技术负责人愉快地总结道。

铸造后的标称-实际对比显示

铸件完全处于公差范围以内

详尽了解整个工艺流程对流程的有效优化而言必不可少。尤其是在最初的几个工艺步骤中,通过全场质量测量可以显著加快工艺进程优化。

对于铸造行业来说,像ATOS三维坐标测量系统这样的可移动光学测量系统,可以在工艺生产早期就对生产进行干预,并且灵活运用于测量室,甚至直接用于生产过程之中。
随着质量要求的不断提高,解决方案要求更加灵活,测量设备既要坚固耐用,同时又要能达到精密度的要求。对铸造工艺产生影响的变量和因素有很多,为了满足这些要求,首先就必须保证技术水平到位。创新的测量技术之所以为这一切提供了可能性,在于它提供的是数字化全场测量数据,它为整个工艺流程把控奠定了信息基础。采用创新的测量技术,才可以为铸造工艺链上出现的各种挑战寻求到最明智和最具针对性的解决方案。
马路科技愿与您携手测量世界。

WESO-Aurorahütte GmbH

WESO公司是德国最大的铸造厂之一,拥有超过400名员工,专业生产高质量的灰铸铁铸件,可满足各种国际化实际应用需求。公司目前年生产能力为两万八千吨,其生产的铸件分布于多个不同行业(如供暖、农业和铁路技术行业等)。作为系统合作伙伴,WESO为其客户在组件构建、内部模型制作、成品加工以及项目总包等各方面提供支持。


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