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——雄克助力陜西東方航空儀表公司超大規(guī)模柔性產(chǎn)線順暢運(yùn)行

長(zhǎng)度33米，集成14臺(tái)設(shè)備，全自動(dòng)化排產(chǎn)與生產(chǎn)……一走進(jìn)陜西東方航空儀表有限責(zé)任公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)航空工業(yè)東方）的廠區(qū)，映入眼簾的這條超大規(guī)模、高度智能化的柔性產(chǎn)線令人慨嘆。作為航空工業(yè)航電系統(tǒng)下屬企業(yè)，肩負(fù)著多項(xiàng)國(guó)家軍事裝備工程任務(wù)的重點(diǎn)機(jī)載設(shè)備生產(chǎn)商，航空工業(yè)東方一直在產(chǎn)品質(zhì)量上有著顯著優(yōu)勢(shì)，而其自籌資金大力投入智能制造更是為持續(xù)走在行業(yè)前列蓄足了動(dòng)能——該條生產(chǎn)線憑借在設(shè)備、夾具上的大膽創(chuàng)新，柔性、智能、數(shù)字化的前瞻設(shè)計(jì)，被譽(yù)為我國(guó)航空工業(yè)智能化升級(jí)的典型代表之一。

“從針對(duì)零件銑削加工的智能單元，到涵蓋多個(gè)生產(chǎn)工序的智能產(chǎn)線，再到如今覆蓋40余種不同零件、按工藝流程全要素以MES系統(tǒng)整合線內(nèi)線外數(shù)十臺(tái)套加工、檢測(cè)設(shè)備的柔性生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)歷了多次方案迭代，我們的技術(shù)團(tuán)隊(duì)才最終完成了該條生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)、調(diào)試與投入運(yùn)行。”航空工業(yè)東方副總經(jīng)理張海東介紹說(shuō)道。

新需求與舊生產(chǎn)模式的矛盾

航空零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、品種多、精度高、批量小，往往需要技術(shù)工人與自動(dòng)化設(shè)備“打配合”，這樣的生產(chǎn)方式對(duì)技術(shù)工人的操作水平要求高，人工成本大且加工效率低。在航空工業(yè)東方廠內(nèi)，這種高需求與舊生產(chǎn)模式之間的沖突也曾每天上演：過(guò)渡依賴人工，加上頻繁換刀、裝夾找正、機(jī)器停機(jī)等造成的時(shí)間浪費(fèi)，讓廠里的設(shè)備利用率僅為30%左右，嚴(yán)重影響交付時(shí)效。由此，航空工業(yè)東方?jīng)Q定搭建一條柔性產(chǎn)線來(lái)提高生產(chǎn)率。

作為資源與產(chǎn)品在多品種、多平臺(tái)、多設(shè)備間變化流轉(zhuǎn)的關(guān)鍵接口，也是貫穿整個(gè)生產(chǎn)鏈的重要工序，裝夾系統(tǒng)的改造優(yōu)化是整個(gè)工程的重點(diǎn)。要知道在原有的生產(chǎn)模式中，零件的每次裝夾固定都需要操作人員在機(jī)床內(nèi)部人工找正，然后用壓板壓緊；產(chǎn)品換型時(shí)頻繁地?fù)Q裝、找正、固定，不僅增加設(shè)備停機(jī)時(shí)間，還極易影響定位精度、降低產(chǎn)品品質(zhì)的穩(wěn)定性。

此條柔性線當(dāng)前主要用于加工多品類(lèi)液壓殼體零件。同時(shí)，基于對(duì)產(chǎn)線使用機(jī)器人上下料、自動(dòng)化排產(chǎn)的需求，航空工業(yè)東方的技術(shù)團(tuán)隊(duì)提出應(yīng)用零點(diǎn)定位系統(tǒng)來(lái)重構(gòu)工裝的對(duì)接技術(shù)，在多方比較后，選擇了與在航空制造領(lǐng)域有著豐富經(jīng)驗(yàn)的德國(guó)雄克公司合作。

“在調(diào)研之前，我們就已經(jīng)接觸過(guò)零點(diǎn)定位系統(tǒng)，對(duì)其在效率、精度提升上的優(yōu)勢(shì)有一定了解。雄克公司是零點(diǎn)定位系統(tǒng)的行業(yè)領(lǐng)先者，其產(chǎn)品的高精度、高夾持力，都是我們所需要的。更重要的是，我們希望通過(guò)雄克技術(shù)團(tuán)隊(duì)豐富的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)與定制化服務(wù)，讓產(chǎn)線可持續(xù)優(yōu)化、讓潛能發(fā)揮到最大。” 張海東說(shuō)道。

智能裝夾是自動(dòng)化生產(chǎn)的必要基礎(chǔ)

“雄克已幫助國(guó)內(nèi)多個(gè)客戶打造過(guò)多條柔性生產(chǎn)線，根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，項(xiàng)目實(shí)施中，夾具的通用性、可擴(kuò)展性、以及過(guò)程穩(wěn)定性對(duì)產(chǎn)線的運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。”雄克中國(guó)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，產(chǎn)品應(yīng)用經(jīng)理程訓(xùn)杰表示。航空工業(yè)東方的挑戰(zhàn)更勝一籌，不僅要連接多個(gè)品牌的機(jī)床，并且對(duì)夾具的精度要求極高。對(duì)于雄克而言，需要提供容納全局的整套解決方案，不僅僅是標(biāo)準(zhǔn)件。因此在項(xiàng)目初期，雄克技術(shù)人員做了大量基礎(chǔ)性工作。鎖定智能化生產(chǎn)與快速換型的目標(biāo)，設(shè)計(jì)了針對(duì)性的夾持方案——零點(diǎn)快換系統(tǒng)+虎鉗。

該產(chǎn)線中所集成的14臺(tái)設(shè)備都配置了帶有兩個(gè)雄克VERO-S零點(diǎn)快換模塊的基座，通過(guò)零點(diǎn)快換系統(tǒng)的快速定位、自鎖夾緊等功能，能夠在數(shù)秒內(nèi)對(duì)工件托盤(pán)或機(jī)床中配有拉釘?shù)墓ぜM(jìn)行夾持。模塊自帶的夾緊檢測(cè)功能，以及小于0.005mm的重復(fù)定位精度，更為產(chǎn)品加工時(shí)的安全性、產(chǎn)品品質(zhì)的穩(wěn)定性提供了可靠保障。在實(shí)際加工中，裝夾操作可以在機(jī)床外完成，無(wú)需停機(jī)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)一步提升了機(jī)床利用率、提高了加工品質(zhì)。

零點(diǎn)快換系統(tǒng)成功的關(guān)鍵在于標(biāo)準(zhǔn)化接口。在配合生產(chǎn)線運(yùn)行時(shí)，它可作為機(jī)床和夾具之間的接口，即插即用，大大節(jié)省機(jī)床裝夾時(shí)間；在配合機(jī)器人使用時(shí)，它又變成工件與機(jī)器人的接口，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上下料需求；在產(chǎn)品換型時(shí)，接口仍然通用，對(duì)于機(jī)床而言，零點(diǎn)模塊就是夾具的固定接口，產(chǎn)品的換型對(duì)零點(diǎn)以下部分沒(méi)有任何影響。

柔性線能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)傳輸、高效運(yùn)行，很大程度是因?yàn)槠淠軐⒃居糜谖锪?工件流轉(zhuǎn)的“非有效加工時(shí)間”轉(zhuǎn)變成用于生產(chǎn)的“有效生產(chǎn)時(shí)間”。零點(diǎn)快換系統(tǒng)解決了流轉(zhuǎn)中接口不一的問(wèn)題，虎鉗則用來(lái)解決更為細(xì)致的工件夾持問(wèn)題。

“東方航空儀表生產(chǎn)線選擇的是雄克的KSC高精度手動(dòng)虎鉗，夾持范圍廣，適合產(chǎn)品尺寸變化較大的夾持需要，并且KSC虎鉗配套全密封主軸，適用于復(fù)雜環(huán)境的加工，比如粉塵、切削液、鋁屑等環(huán)境，這些優(yōu)勢(shì)特別適合東方航空儀表的加工需求。”程訓(xùn)杰介紹說(shuō)，“產(chǎn)品毛坯時(shí)在機(jī)外裝夾到虎鉗上，虎鉗和產(chǎn)品組合后變成一個(gè)整體，經(jīng)由上料工位、粗加工機(jī)床、半精加工機(jī)床、精加工機(jī)床、清洗機(jī)，可一直流轉(zhuǎn)到工序結(jié)束，直至工件下線。機(jī)床端的零點(diǎn)配置是一樣的，機(jī)器人的抓取端設(shè)計(jì)也是一樣的，雄克零點(diǎn)快換的標(biāo)準(zhǔn)接口是構(gòu)成這樣一條柔性線的基礎(chǔ)。大幅提升了效率，維護(hù)也很簡(jiǎn)單。”

張海東補(bǔ)充道：“靈活性、可流動(dòng)性的工裝方案，是柔性生產(chǎn)線高效率的基本條件，也是產(chǎn)線能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)排產(chǎn)、生產(chǎn)的關(guān)鍵。”在航空工業(yè)東方對(duì)產(chǎn)線的精準(zhǔn)定位、高效管理，以及在包括雄克智能裝夾產(chǎn)品在內(nèi)的眾多高精度、高可靠度設(shè)備協(xié)同運(yùn)作的保障下，目前該條柔性線已經(jīng)能夠同時(shí)加工6-8種不同類(lèi)型零件，機(jī)床利用率相比之前提升了40%以上，效率幾近翻倍。

“零點(diǎn)定位系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了工藝基準(zhǔn)與測(cè)量基準(zhǔn)的統(tǒng)一，從而為柔性生產(chǎn)線的精度控制提供了基準(zhǔn)統(tǒng)一的解決手段。零點(diǎn)定位和高精度虎鉗的組合在小批量多品種零件加工中，實(shí)現(xiàn)了工裝的柔性和復(fù)用，這是符合前沿發(fā)展趨勢(shì)的、極具實(shí)用性的解決方案了。”來(lái)自南京航空航天大學(xué)的李亮教授對(duì)航空工業(yè)東方的這一智能裝夾手段給予了充分的肯定。

數(shù)字化智能制造的精密布局

除了生產(chǎn)操作本身的自動(dòng)化，該條柔性線的高度智能還體現(xiàn)在諸多方面。基于零件工藝的自動(dòng)排產(chǎn)：不同于傳統(tǒng)加工工序的排產(chǎn)方式，航空工業(yè)東方技術(shù)團(tuán)隊(duì)基于自身對(duì)零件工藝的深度把控，將排產(chǎn)的重點(diǎn)落實(shí)在零件各個(gè)特征，這一決策在提升加工效率的同時(shí)也確保了加工品質(zhì)；全數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)：不僅是線內(nèi)的設(shè)備，航空工業(yè)東方利用MES系統(tǒng)等將線外的多臺(tái)設(shè)備與線內(nèi)貫通連接，形成了一個(gè)規(guī)模龐大的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)管理層面的智能化；線邊庫(kù)：柔性線內(nèi)創(chuàng)新集成了一個(gè)用于存放未完成零件或已加工完成零件的線邊庫(kù)，以應(yīng)對(duì)急單、插單情況，也提升了生產(chǎn)線的靈活度、敏捷性……

據(jù)介紹，柔性線還在不斷的升級(jí)完善中，在該條線上加工近40種零件外，還計(jì)劃將質(zhì)量控制系統(tǒng)等集成在內(nèi)，這一過(guò)程也離不開(kāi)工裝產(chǎn)品的支撐。“我們的工裝方案也在隨著柔性線的發(fā)展不斷完善，例如針對(duì)航空產(chǎn)品質(zhì)量高需要隨時(shí)檢測(cè)的需求，我們會(huì)將工裝方案拓展至檢測(cè)環(huán)節(jié)，用零點(diǎn)定位系統(tǒng)高精度的定位功能，將生產(chǎn)與檢測(cè)工序間原本繁瑣的換裝、找正時(shí)間進(jìn)一步壓縮。”程訓(xùn)杰補(bǔ)充介紹道。

“高柔性的智能化生產(chǎn)線在零件精度高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜且批量小的航空制造領(lǐng)域并不多見(jiàn)，當(dāng)航空工業(yè)東方技術(shù)團(tuán)隊(duì)找到雄克尋求裝夾解決方案并介紹產(chǎn)線時(shí)，我們也被航空工業(yè)東方這種敢于創(chuàng)新的精神所鼓舞。”程訓(xùn)杰感嘆道，“無(wú)論是細(xì)節(jié)處的專(zhuān)注、對(duì)每一個(gè)定制化裝夾方案的優(yōu)化驗(yàn)證，還是大方向上的遠(yuǎn)見(jiàn)，對(duì)于‘數(shù)字化智能制造’的精密布局，我們都為能與如此優(yōu)秀的團(tuán)隊(duì)合作，能參與這樣一條具有跨越性意義的航空制造項(xiàng)目而倍感榮幸。”

圖1：航空工業(yè)東方是航空工業(yè)機(jī)載的下屬企業(yè)。

圖2：航空工業(yè)東方的柔性生產(chǎn)線總長(zhǎng)33米，集成了13臺(tái)加工中心和1臺(tái)清洗設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排產(chǎn)生產(chǎn)，目前已經(jīng)能夠同時(shí)生產(chǎn)6-8種不同類(lèi)型零件，設(shè)備利用率提升了40%以上。

圖3：航空工業(yè)東方柔性生產(chǎn)線中所集成的14臺(tái)加工中心都配置了帶有兩個(gè)雄克VERO-S零點(diǎn)快換模塊的基座，并針對(duì)具體零件在工件托盤(pán)上安裝了虎鉗工具，以實(shí)現(xiàn)工件的快速裝夾、換裝，從而確保了產(chǎn)線的順暢運(yùn)行，并提升了生產(chǎn)效率與產(chǎn)品品質(zhì)的穩(wěn)定性。