汽車制造
日夜不停轉(zhuǎn)的機(jī)器，無數(shù)機(jī)械臂上下飛舞，帶有id的物料以穩(wěn)定速率前進(jìn)，流水線有條不紊運(yùn)行，當(dāng)工序依次走完，成品由自動(dòng)化小車分揀送至無人倉庫.....生產(chǎn)車間熱火朝天，卻見不到幾個(gè)工人。這就是現(xiàn)代“黑燈工廠”的真實(shí)場(chǎng)景。
??“黑燈工廠”是Dark Factory的直譯，即智慧工廠，因?yàn)閺脑牧系阶罱K成品，所有的加工、運(yùn)輸、檢測(cè)過程均在空無一人的工廠內(nèi)完成，無需人工操作，把工廠交給機(jī)器，所以可以關(guān)燈運(yùn)行，故得名“黑燈工廠”。
2021年年初，由武漢華中數(shù)控股份有限公司、沈陽華飛智能科技有限公司、沈陽精銳數(shù)控機(jī)床有限公司等企業(yè)與某重點(diǎn)電子通訊企業(yè)聯(lián)合，針對(duì)電子行業(yè)的鋁合金復(fù)雜精密結(jié)構(gòu)件加工材料的切削去除率高、薄壁深腔加工易變形、六面特征裝夾頻繁的工序復(fù)雜等工藝難點(diǎn)造成的加工設(shè)備利用率低、加工周期長(zhǎng)、應(yīng)急響應(yīng)遲緩、自動(dòng)化水平低的瓶頸問題，研發(fā)的國(guó)產(chǎn)高檔數(shù)控機(jī)床和智能柔性加工生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)了對(duì)鋁合金復(fù)雜精密結(jié)構(gòu)件的高效、多品種、變批量、多工藝融合的柔性化、規(guī)模化、自動(dòng)化、智能化、無人化的加工生產(chǎn)，并達(dá)到了“黑燈工廠”的運(yùn)行效果。經(jīng)過了近一年的運(yùn)行試生產(chǎn)，加工生產(chǎn)出各類鋁合金精密結(jié)構(gòu)件數(shù)千件，加工質(zhì)量完全滿足生產(chǎn)需求，加工效率大幅提升。
該工廠由兩條數(shù)控柔性智能加工生產(chǎn)線組成，每條生產(chǎn)線由配置華中8型數(shù)控系統(tǒng)的4臺(tái)五軸臥式加工中心、1套生產(chǎn)線中央刀庫及刀具機(jī)械手、1套生產(chǎn)線物料庫及物料機(jī)械手和生產(chǎn)線管控系統(tǒng)組成。
生產(chǎn)線控制網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
現(xiàn)場(chǎng)實(shí)景圖
? ? ? ?這些鋁合金精密結(jié)構(gòu)件應(yīng)用于在哪些領(lǐng)域？有什么工藝特點(diǎn)和市場(chǎng)需求？對(duì)數(shù)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)有什么需求？該“黑燈工廠”在加工這些鋁合金精密結(jié)構(gòu)件上又有哪些殺手锏？黑燈工廠如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和智能化加工生產(chǎn)，開啟智造未來，我們一一為您揭秘！
前言：精密鋁合金組件的市場(chǎng)需求
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型，即漸漸由制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)型的，精密結(jié)構(gòu)件產(chǎn)業(yè)面臨著新的發(fā)展機(jī)遇，我國(guó)鋁合金精密結(jié)構(gòu)件的產(chǎn)量在金屬精密結(jié)構(gòu)件中的占比已經(jīng)大幅度提升。隨著航空航天、汽車、通訊等技術(shù)的飛速發(fā)展，航空結(jié)構(gòu)件、 消費(fèi)類電子精密結(jié)構(gòu)件及模組、新能源汽車結(jié)構(gòu)件及模組等產(chǎn)品市場(chǎng)爆發(fā)，我國(guó)鋁合金精密結(jié)構(gòu)制造行業(yè)迎來前所未有的發(fā)展機(jī)遇。
? ? ? ?1、航空航天領(lǐng)域的鋁合金、鈦合金和輔材的復(fù)雜結(jié)構(gòu)件市場(chǎng)需求
航空復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的梁、框、肋、壁板、接頭、長(zhǎng)桁等主要以鋁合金、鈦合金和復(fù)合材料組成航天復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的殼體類、復(fù)雜筒類、功能關(guān)鍵部件等主要以鋁合金和復(fù)合材料組成。
2、通訊、電子領(lǐng)域精密鋁合金組件市場(chǎng)需求
在通訊領(lǐng)域，隨著5G的發(fā)展，以手機(jī)、智能手表、筆記本電腦等為代表的5G智能終端的需求也越來越大，所需的鋁合金結(jié)構(gòu)件需求量增長(zhǎng)較多。
? ? ? ?而5G基站的快速建設(shè)，5G散熱殼體、5G通訊腔體濾波器、天線底板、5G接插件等結(jié)構(gòu)件的需求加大。
3、汽車領(lǐng)域精密鋁合金組件市場(chǎng)需求
隨著汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，輕量化技術(shù)、材料、工藝的研究和開發(fā)已經(jīng)成為世界各大汽車生產(chǎn)廠家提高競(jìng)爭(zhēng)能力的關(guān)鍵之一。鋁合金作為關(guān)鍵的輕量化材料，被各大汽車企業(yè)用于替換原有的鋼制件。目前，鋁合金主要用于制造發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體、缸蓋、軸承座、離合器殼、變速箱殼、活塞、汽車輪轂等。
此外，鋁合金組件已廣泛應(yīng)用于新能源汽車，隨著中國(guó)新能源汽車的高速發(fā)展，鋁合金組件的加工需求也會(huì)越來越大。這其中，以電驅(qū)、電池、電控為代表的“三電”產(chǎn)品，對(duì)鋁合金組件的需求最為明顯，主要包括電機(jī)殼、電機(jī)端蓋，電池箱體、電池箱上蓋、電池箱底殼，高壓盒PEU殼體，減速箱殼體等。
精密鋁合金組件的加工工藝特點(diǎn)
由于鋁合金材料去除量大、剛性低、強(qiáng)度弱，容易產(chǎn)生較大變形，加工后難以保證零件的加工精度和表面質(zhì)量，精密鋁合金結(jié)構(gòu)件制造加工工藝要求較高，具有以下技術(shù)特點(diǎn)：
1、鉆攻、攻絲加工多
通訊類精密鋁合金組件，由于需要安裝各種電子元器件，所以零件上的孔位多，鉆孔攻絲占比大。
2、同一個(gè)工件需完成多個(gè)面多個(gè)工序加工，對(duì)效率要求高
鋁合金精密組件一般有多個(gè)面經(jīng)過多道工序加工，有的零件6個(gè)面都需要加工，工件在工藝編排不好時(shí)，重復(fù)裝拆頻率較高。
3、材料去除率大，對(duì)精度要求高
由于鋁合金組件小型化、輕量化、高精度需求，一般零件都是從一整塊鋁件直接加工，材料去除率高，有的零件甚至達(dá)到95%以上的去除率。同時(shí)，有很多薄壁、小圓柱等造型，對(duì)精度的要求非常高。
精密鋁合金組件的加工對(duì)數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)的需求
針對(duì)鋁合金復(fù)雜精密結(jié)構(gòu)件加工材料的切削去除率高、薄壁深腔加工易變形、六面特征裝夾頻繁的工序復(fù)雜等工藝難點(diǎn)問題，數(shù)控加工工藝方法發(fā)生了根本性的變化，對(duì)數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)提出了新的要求，數(shù)控機(jī)床從傳統(tǒng)的低轉(zhuǎn)速、大扭矩切削加工向高轉(zhuǎn)速、高進(jìn)給、輕負(fù)荷切削加工、高效五軸聯(lián)動(dòng)方向發(fā)展。同時(shí)，由于高速五軸臥式加工中心具有高效、高精度、高復(fù)合化等特點(diǎn)，高速五軸臥式加工中心的需求越來越大。因此，高加速度（﹥1G）、高速高精控制、多軸虛擬軸的RTCP控制、同步軸（水平/垂直）全閉環(huán)控制、主從消隙控制、大功率伺服驅(qū)動(dòng)、高速主軸控制等成為數(shù)控系統(tǒng)的必備技術(shù)。
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