在航空航天制造中,需要各种重型金属成型、液压机来弯曲、成型、粘结或拉直铝、钛和合金,使其成为结构和部件,如机身、梁和机身。
尽管航空锻造行业已经存在了几十年,今天的锻造压力机人机界面正在提高生产正常运行时间和控制。人机界面(HMI)是连接人与机器或锻造系统的用户界面或仪表盘。HMI是一种软件应用程序,它以图形化的方式向操作员展示各种进程的状态信息,其格式与实际机器或显示面板类似。
在航空航天锻造行业,设计工程师正在创建HMIs,使用户能够看到设备是如何运行的,并预测它应该如何执行。这是通过动态动画模型和示意图、实时趋势和图表来完成的。
Erie Press Systems销售和工程副总裁Bill Goodwin表示:“先进的人机界面是锻造操作员观察正常机器操作的可视化学习工具,当出现问题时,可以加快排除故障。”
“即使是缺乏经验的人员也可以看着设计良好的HMI屏幕,看着冲床运行,然后了解它是如何工作的。操作人员可以监控实时的压机位置和力数据,因为机器过渡到生产周期。当某些东西出现顺序错误或中途突然停止时,他们可以快速排除故障,因为HMI为机器控制系统及其过程提供了一个图形窗口,可以识别出问题区域。”
传统的限制
随着大型锻压机施加大量的力量来成型工件,保持生产正常运行时间和减少意外维修和维护是至关重要的。
然而,拥有锻造设备的航空航天制造商长期以来不得不依赖经验丰富的操作员,使用手动测量仪对单个部件的状态进行瞬时快照。这虽然有用,但并不全面,如果没有在日常维护中发现,通常会导致发展中的问题得不到诊断,直到导致昂贵的生产线故障。
古德温说:“如果使用手动仪表,如果泵开始出现故障,操作人员可能直到机器无法完成一个循环才会注意到。”
通常,新操作员没有经验来识别锻压设备是否正常运行。更复杂的是,如果出现问题,他们经常浪费宝贵的时间试图寻找有经验的操作员或技术文档。
古德温说:“有时,锻造机会停止,但没有人知道它出了什么问题,为什么会停止,或者(在生产周期中)错误发生在哪里。”
Ajax-CECO-Erie压力机的等温(热模)锻造可以帮助消除与制造更复杂零件相关的一些问题。
HMIs锻压
航空航天锻压机具有最先进的HMI功能,帮助操作人员看到和监控发生的情况,有足够的洞察力成功排除故障,并在需要时迅速使设备恢复在线。尽管HMIs在行业中越来越受欢迎,但在基础和高级选项之间的能力有明显的差异。
最基本的人机界面是可视化终端,在这里可以输入信息和查看数据,但不存储新信息。
相比之下,高级HMIs支持保存/检索数据、自定义搜索和显示历史趋势。远非初级的,最新的PDF技术文件和机器上每个组件的原理图是可搜索的,可以根据需要快速显示。然而,HMIs最显著的功能是软件应用程序如何简化操作员对锻压机的理解和控制,以及任何必要的故障排除。
先进的人机界面提供动态动画示意图,允许操作人员在锻造设备运行时观看。操作人员可以从顶层动画原理图快速“下钻”,查看特定组件的性能,如阀门和泵,并定位零件编号和布线方案的信息。
古德温表示,Erie Press的工程师从一个SolidWorks数字印刷机模型开始,将其导入到HMI软件中,然后将其“拆分”,并在显示关键操作统计数据的同时动态地激活它。
例如,通过动画液压原理图,多个泵的液压源显示在一个位置,以便即时验证。操作人员可以监控文本框中显示的当前压力状态,以及指示主缸和回拉缸压力的字段。每个比例阀的阀门命令和实际阀芯反馈显示。
古德温表示,压机操作人员还可以监控主冲压件吨位、主气缸压力、动压板位置、最后循环时间和当前循环时间。
使用这些信息,锻造人员可以更有效地通过观察所有这些数据来了解压力机的内部操作,从而实现快速诊断,并在出现潜在问题时采取行动。
例如,Ajax-CECO-Erie Press开发了一个在线诊断系统,通过所有新设备上提供的远程以太网诊断连接进行远程监测和支持。基于以太网的控制系统为OEM工程师提供了一个平台,可以在机器运行时远程查看其健康状况。
Goodwin表示:“我们的目标是通过预防问题,减少发现、诊断和解决问题的时间,避免生产停机。”远程诊断使我们能够监测锻造设备,及时解决任何潜在问题。”
古德温表示,这种能力——加上电子位置传感器等一些冗余组件——即使某个部件出现故障,也能保持生产在线。“如果一个失败了,我们可以动态地切换到好的。传统上,一个换能器故障会导致停机,直到技术人员获得正确的部件并在现场更换。”
他指出,该系统还可以查看历史趋势和最新的、可搜索的PDF技术文档和原理图以及动态动画原理图。
古德温说:“有了历史数据,如果一个部件开始出现故障,维修人员通常可以在灾难性故障发生之前识别并更换它。”
他指出,下一个级别的HMIs能够对锻造设备在特定日期和时间的功能进行历史回顾。当操作员简单地“钉住”某些类型的数据或移动代表时间切片的图形滑块(作为智能手机上的图标)时,HMI就会显示锻造设备在确切的日期和时间是如何执行的数据。
像Ajax-CECO-Erie压力机这样的热拉伸矫直机,用于电阻加热、拉伸和矫直长挤压管或平板,因为加热挤压循环后的冷却过程往往会引入曲率。
在Ajax-CECO-Erie压力机的情况下,具有HMI的锻造设备包括其电气、机械和液压设备的数据表库。电气原理图、液压原理图和机械装配图可以从HMI中查看和打印。数据表是PDF格式的,可以在文档中搜索关键字。
古德温表示:“运营商无需花费数天时间寻找正确的技术文档,并阅读长达100页的数据表或布线示意图,而是可以搜索并立即获取数据。”
事实上,下一层次的人机交互系统通过从设备的高级动态图形动画“下钻”,快速“锁定”所需的特定数据、原理图或图纸,进一步提高了搜索能力。
虽然航天锻压机传统上被视为几十年前的技术,但先进的人机交互系统实际上正变得像运营商最喜欢的智能手机一样易于监控和使用,同时还可以随时获取关键性能数据。
对于依赖于高效使用锻造设备的制造商来说,新的能力可以显著增加生产正常运行时间和盈利能力,提供了对竞争对手的关键优势。
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