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    3. 精密鋁合金結構件制造“黑燈工廠”大揭秘(上)

      發布日期:

      2021-12-29 10:16

      新聞來源:

      華中數控

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      日夜不停轉的機器,無數機械臂上下飛舞,帶有id的物料以穩定速率前進,流水線有條不紊運行,當工序依次走完,成品由自動化小車分揀送至無人倉庫.....生產車間熱火朝天,卻見不到幾個工人。這就是現代“黑燈工廠”的真實場景。

       ??黑燈工廠Dark Factory的直譯,即智慧工廠,因為從原材料到最終成品,所有的加工、運輸、檢測過程均在空無一人的工廠內完成,無需人工操作,把工廠交給機器,所以可以關燈運行,故得名“黑燈工廠”。

      2021年年初,由武漢華中數控股份有限公司、沈陽華飛智能科技有限公司、沈陽精銳數控機床有限公司等企業與某重點電子通訊企業聯合,針對電子行業的鋁合金復雜精密結構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雜等工藝難點造成的加工設備利用率低、加工周期長、應急響應遲緩、自動化水平低的瓶頸問題,研發的國產高檔數控機床和智能柔性加工生產線,實現了對鋁合金復雜精密結構件的高效、多品種、變批量、多工藝融合的柔性化、規?;?、自動化、智能化、無人化的加工生產,并達到了“黑燈工廠”的運行效果。經過了近一年的運行試生產,加工生產出各類鋁合金精密結構件數千件,加工質量完全滿足生產需求,加工效率大幅提升。

      該工廠由兩條數控柔性智能加工生產線組成,每條生產線由配置華中8型數控系統的4臺五軸臥式加工中心、1套生產線中央刀庫及刀具機械手、1套生產線物料庫及物料機械手和生產線管控系統組成。

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      生產線控制網絡拓撲圖

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      現場實景圖

      ? ? ? ?這些鋁合金精密結構件應用于在哪些領域?有什么工藝特點和市場需求?對數控系統關鍵技術有什么需求?該“黑燈工廠”在加工這些鋁合金精密結構件上又有哪些殺手锏?黑燈工廠如何實現自動化和智能化加工生產,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需求

      隨著我國經濟結構的轉型,即漸漸由制造大國向制造強國轉型的,精密結構件產業面臨著新的發展機遇,我國鋁合金精密結構件的產量在金屬精密結構件中的占比已經大幅度提升。隨著航空航天、汽車、通訊等技術的飛速發展,航空結構件、 消費類電子精密結構件及模組、新能源汽車結構件及模組等產品市場爆發,我國鋁合金精密結構制造行業迎來前所未有的發展機遇。

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      ? ? ? ?1、航空航天領域的鋁合金、鈦合金和輔材的復雜結構件市場需求

      航空復雜結構件的梁、框、肋、壁板、接頭、長桁等主要以鋁合金、鈦合金和復合材料組成航天復雜結構件的殼體類、復雜筒類、功能關鍵部件等主要以鋁合金和復合材料組成。

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      2、通訊、電子領域精密鋁合金組件市場需求

      在通訊領域,隨著5G的發展,以手機、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,所需的鋁合金結構件需求量增長較多。

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      ? ? ? ?而5G基站的快速建設,5G散熱殼體、5G通訊腔體濾波器、天線底板、5G接插件等結構件的需求加大。

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      3、汽車領域精密鋁合金組件市場需求

      隨著汽車產業的快速發展,輕量化技術、材料、工藝的研究和開發已經成為世界各大汽車生產廠家提高競爭能力的關鍵之一。鋁合金作為關鍵的輕量化材料,被各大汽車企業用于替換原有的鋼制件。目前,鋁合金主要用于制造發動機的缸體、缸蓋、軸承座、離合器殼、變速箱殼、活塞、汽車輪轂等。

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      此外,鋁合金組件已廣泛應用于新能源汽車,隨著中國新能源汽車的高速發展,鋁合金組件的加工需求也會越來越大。這其中,以電驅、電池、電控為代表的“三電”產品,對鋁合金組件的需求最為明顯,主要包括電機殼、電機端蓋,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。

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      精密鋁合金組件的加工工藝特點

      由于鋁合金材料去除量大、剛性低、強度弱,容易產生較大變形,加工后難以保證零件的加工精度和表面質量,精密鋁合金結構件制造加工工藝要求較高,具有以下技術特點:

      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、同一個工件需完成多個面多個工序加工,對效率要求高

      鋁合金精密組件一般有多個面經過多道工序加工,有的零件6個面都需要加工,工件在工藝編排不好時,重復裝拆頻率較高。

      3、材料去除率大,對精度要求高

      由于鋁合金組件小型化、輕量化、高精度需求,一般零件都從一整塊鋁件直接加工,材料去除率高,有的零件甚至達到95%以上的去除率。同時,有很多薄壁、小圓柱等造型,對精度的要求非常高。

      精密鋁合金組件的加工對數控機床和數控系統的需求

      針對鋁合金復雜精密結構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雜等工藝難點問題,數控加工工藝方法發生了根本性的變化,對數控機床和數控系統提出了新的要求,數控機床從傳統的低轉速、大扭矩切削加工向高轉速、高進給、輕負荷切削加工、高效五軸聯動方向發展。同時,由于高速五軸臥式加工中心具有高效、高精度、高復合化等特點,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)全閉環控制、主從消隙控制、大功率伺服驅動、高速主軸控制等成為數控系統的必備技術。

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