面临的挑战：

来自海克斯康的解决方案：

整体精锻叶片作为动力机械的关键部件，广泛应用于航空航天等领域。精锻叶片的型面非常复杂，对发动机性能影响大，设计研制周期长，制造工作量大。其加工、检测一直被视为制造业中的难题之一，精锻叶片加工过程中的全面质量控制是精锻叶片制造过程中的重要环节。

海克斯康推出的精锻叶片解决方案，可以实现多种精锻叶片的一键式测量。参数化检测界面，全封装的软件编程，行业领先的专业算法和定制化图形报告，为客户带来最简易便捷的操作方案。

I. 行业检测难点 

精锻叶片与普通叶片的区别在于，精锻叶片的叶形都留有余量，实际的叶形要大于理论的叶形，如果直接按照理论值或者CAD数模进行测量，测针会发生碰撞；同时，分析时也需考虑如何将实际余量剔除，以与理论值进行比对。

随着风扇转子、风扇静子叶片精密锻造技术的发展，精锻叶片的检测也向数字化、自动化、精密化和高效化发展。叶片是自由曲面，型面轮廓以及相关参数的加工和评价较为复杂，要取得精确的叶身形面数据，已成为航空发动机制造和检测的难点。

在精锻叶片的制造过程中，经常面临以下难点：

• 难以建立准确基准

精锻叶片上存在阻尼台和流体飞边，为检测基准的建立带来困难。

• 高精度检测需求

精锻叶片属于精密复杂零部件，对检测精度和效率要求很高。

• 高节拍检测需求

精锻叶片为粗加工产品，一般为批量检测，生产节拍高，对检测效率要求高。

• 专业的叶片分析需求

需要配合专业的叶片分析模块进行全面、专业的叶片分析，并生成定制化报告。

• 检测成本高

传统的叶片电感仪专机专用，多种叶片需要配置多台电感仪，拥有成本高；

检测过程复杂，需要大量的建立坐标系时间和专业操作人员，人工成本高 。

• 数据信息管理缺失 

检测数据及检测人员信息无法有效存储及后续处理，不能准确追溯。

• “信息孤岛” 

设计、制造及检测数据无法进行统一的有效分析，实现生产制造过程的闭环及质量监控，进而实现企业的综合质量管理系统。

II. 精锻叶片智能制造解决方案

本项目是海克斯康提供的精锻叶片解决方案，针对叶片复杂三维曲面特点，以专业的测量设备和权威的测量软件为平台，加之针对工件定制化开发的装夹、检测、结果判定、定制报告等一体化的解决方案，实现多种精锻叶片的全尺寸测量及检测过程的智能化，领先于竞争对手。

A. 方案用途 

适用行业：航空航天

适用零部件：各种形状精锻叶片

检测项目：叶片轮廓度、厚度和扭转等

系统功能：自动定位装夹、自动建立坐标系、自动生成测量路径、一键式检测、自动识别合格件、定制化报告输出

方案效益：

1） 高柔性

传统精锻叶片检测采用电感量仪测量，专机专用，一种专机只能测量一种精锻叶片。本方案兼容各种精锻叶片工件的智能检测，只需导入不同数据文件，即可自动生成对应测量程序；

2） 从“不能”到“能”

精锻叶片存在飞边，与数模的边缘不一致。传统检测方式无法建立完整的坐标系，本方案采用迭代法准确建立坐标系，自动确认测量范围，自动规划测量路径，实现自动测量；

3） 提供高精度测量

传统精锻叶片电感量仪精度低，本方案提供高精度全尺寸检测，包括叶片轮廓度、厚度、扭转等参数；

4） 全面、专业的叶片分析

本方案提供专业的叶片分析模块，可以分析叶片参数，提供多达40种参数的全面分析；

5） 专业装夹

定制化夹具系统，专门针对工件进行定位紧固，满足特殊工件的专家需求；

6） 减少设备成本

传统电感量仪测量专机专用，多个型号需要定制多个电感量仪，成本较高。

7） 检测效率提升

高效编制测量程序，节省50%的编程时间。优化的坐标系建立过程，每件节省30秒至2分钟。全面准确的图形分析报告，数据结果准确专业，最大程度减少人工计算分析的时间。

B. 专业的精锻叶片检测方案 

a) 全尺寸检测与评价

• 同时兼容多种类型精锻叶片的测量。

• 检测项目包含叶片轮廓度、厚度和扭转等。

b) 建立完整坐标系

精锻叶片上存在着阻尼台，以及流体飞边，给该叶片的基准建立带来了困难。本方案采用迭代法提供完整的坐标系建立、叶型测量和数据分析功能。

c) 一键式操作界面

• 参数化检测界面，只需输入不同工件参数，即可一键式完成自动化测量，操作简单。

• 全部编程封装化，适用不同尺寸工件，大幅减少编程调试的时间和人工成本

• 操作简单，所有测量点安全路径，报告自动生成，即使是车间工人也可以在极短时间内轻松检测。

d) 权威的叶片分析 

基于截面数据计算方法，实现对未完成和已完成的叶片的测量分析。

• 根据用户需求，软件包可提供多种评价方式。

• 定制化评价和分析，用户只需提供理论数据、评价参数以及相应算法和公差要求即可完成对叶片特定要求的测量和分析评价。

• 定制化图形报告，根据客户要求自动生成数据和图形报告，并协助进行数据分析。

e) 定制化检测报告

• 图形化定制报告报告

• 支持多种报告输出格式：PDF，JPEG和HTML格式，也可以直接打印

• 可按照制定条件输出（如超差）

f) 叶片智能化选配与排布

叶片选配求最优解的这个行业内公认的难题。

发动机在选配结束后进行装配的过程中，为保证压气机转子平衡，需要依据该组转子叶片固有频率的重量矩进行排布，以为提高容错率，提高效率。

Hexagon智慧质量管理系统将叶片选配工艺和排布系统进行了集成，应用最优解算法，最大化分解出最优组合，降低库存率及人工选配出错率，大幅节省人工成本，原来人工选配需要3个人做3天的工作，采用本方案仅需要5分钟。降低行业差别性和特殊性，即使不了解行业的新人，经过简单培训也可操作。

C. 方案组成

a) 检测专机

专为解决最复杂的计量问题而设计，具有有效扫描功能的活动桥式测量机。 

独特的TRICISIONTM式（精密三角梁）横梁设计，提供了良好的刚性质量比。轻合金桥架，与传统设计相比较刚性提高了25％，X向导轨重心降低50％，从而保证了平稳、精确的运动。移动桥上轴承跨距更宽，降低了由于桥架自转而引起的误差，从而保证了整机空间精度更高，降低了重复性误差，提高了加速和减速性能，使得测量效率更高。 

经过精密加工的整体燕尾型导轨，提高了机器的精度和重复性。非接触式光栅尺避免了摩擦，装配时一端固定，另一端可随温度变化而调整，光栅热膨胀系数获得PTB认证。

适用于测量箱体类工件，包括各种形状以及对叶片、齿轮和螺旋转子等复杂几何元素的测量，同时还包括了自由曲面。

技术特色：

① 超强刚性的全铝结构并配以TRICISION桥架设计

② 花岗石工作台，配以燕尾形导轨

③ 各轴预应力空气轴承

④ 高分辨率钢光栅尺，具有PTB认证的热膨胀系数

⑤ 模块化设计的微处理器控制系统，并获CE认证

⑥ 三轴方向可同时高速扫描测量的三维矢量测头

⑦ 伺服电机并配以强化同步带传动，降低高速扫描时的机器振动

⑧ 设置模式下提供探测系统的防撞保护

⑨ 各轴及工件的自动温度补偿系统

探测系统

本测头系统是高速、高精度的可分度三维扫描模拟测头。它同时兼容触发和扫描功能，支持所有标准的探测模式：单点测量、自定心测量和连续高速扫描测量，可完成各种复杂的测量任务，包括复杂轮廓和外形的扫描。由于采用触发方式进行校验，因而校验所需的时间很短。

本测头具备紧凑的结构，直径仅30mm,可最大限度的接近待测工件，并可深入工件内部进行测量；配备自动分度测座，具有灵活高效的测量能力。 

测头系统搭配M3螺纹探针，允许探针总长度范围竖直方向在20-115mm，水平方向0-20mm之间。可以选配自动更换架自动更换测头，也可以选配自动探针更换架快速更换探针，无需重新校验，仍可保持测量精度。

b) 专业测量软件

海克斯康集团拥有功能强大的计量软件。基于特征进行检测，程序编辑直观，人机良好互动，适合各种操作水平的测量人员使用。支持最新的Windows 10操作系统，具有CAD功能，I++接口，嵌入式界面和可订制的用户界面，便捷的操作，给操作者带来简单明了的操作体验。

目前世界上功能最强大的计量软件之一，其基本测量特征包括点、线、圆弧、椭圆、抛物线、平面、球、圆柱、圆锥、双曲面、椭球、抛物面等。可以对测量元素进行相交投影等多种处理。根据ISO几何产品规范进行形位公差的评价，提供图文并茂的检测报告。

① 所有标准几何元素的测量和处理

② 联机/脱机自动生成元素探测点

③ 自由编制子程序和循环

④ 用户自定义区域的图形化软件包

⑤ 形状和位置误差评定(按ISO R1101的标准，包括最大实体原则处理)

⑥ 3D数模导入，IGES和STEP格式，在CAD几何特征上生成测量点

针对专业的计量需求，开发出了多种类型的可选配的测量模块，可完成包括齿轮、齿轮刀具、蜗轮蜗杆、凸轮及凸轮轴、叶片、螺纹、螺旋压缩机转子、齿条等在内的多种复杂形状工件的检测。海克斯康测量软件在专业计量领域，具有难以比拟的经验优势。

c) 精锻叶片应用模块

海克斯康专业的精锻叶片模块，实现精锻叶片的智能化检测，并可根据客户需求进行开发定制，成本低且十分灵活。

基于海克斯康强大的计量检测软件，整合叶型三维矢量算法、多种叶型分析拟合算法和专业喉道面积算法等，有效解决精锻叶片难以建立检测基准的难题，满足精锻叶片测量高精度、全扫描和高节拍的检测需求。

特殊开发的人性化的软件操作界面，将复杂的测量程序进行封装，只需导入不同工件预处理数据，无需人工编程，即可完成坐标系、测量、评价和数据分析整个过程,并可根据企业标注选择需要评价的特征，有效节省人工、提高产能，是精锻叶片检测、数据管理分析的一体化解决方案，有效精锻叶片的制造质量。

d) 叶片分析模块 

Hexagon叶片分析模块，应用基于截面数据的计算方法，实现对未完成和已完成的叶片的测量分析。通过获取的2D或3D叶片截面数据，与理论数据进行三维比较和分析，进而得到叶片各参数数据与理论值进行对比分析。

根据用户需求，软件包可提供多种评价方式。用户只需提供理论数据、评价参数以及相应算法和公差要求即可完成对叶片特定要求的测量和分析评价。分析评价过程完成后，软件包会自动根据客户要求生成数据和图形报告，客户可据此判定所检叶片是否合格，并迅速找到不合格品在制造中存在的问题点，从而解决问题。

e) 叶片选配和排布模块

发动机在前期研制过程中，常常出现振动大的情况，使其零件产生疲劳损坏，降低发动机的使用寿命。而保证转子叶片具有合格的固有频率是保证压气机转子平衡的先决条件，为保证压气机转子平衡，需要依据该组转子叶片固有频率的重量矩进行排布。

Hexagon的智能化叶片选配及排序模块将叶片选配工艺和排布系统进行了集成，应用最优解算法，最大化分解出最优组合，降低库存率及人工选配出错率，大幅节省人工成本，原来人工选配需要3个人做3天的工作，采用本方案仅需要5分钟。降低行业差别性和特殊性，即使不了解行业的新人，经过简单培训也可操作。

f) 定制化夹具系统

航空发动机叶片由于其结构特点，在检测时装夹一般采用低端由专业夹具夹紧的方式。夹紧端工装需要根据叶片根部榫齿形状进行仿形设计，以保证定位准确和装夹的刚性，如果客户需要对多个叶片进行阵列（批量）检测，我们也可以根据客户需求特殊定制多工位叶片夹具，提高测量效率。 

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