圖1　機載復雜產品殼體電火花自動化柔性生產線圖2　ID芯片在線內應用場景圖３　高速銑削電極流程

航空工業南京機電以機載復雜產品殼體電火花加工為研究對象，應用先進制造技術和關鍵智能化裝備建設電火花自動化柔性生產線。通過采用多軸工業機器人和具備自適應功能的加工設備取代了人工操作，消除了人為的操作錯誤；通過智能化的加工檢測閉環系統能及時反饋測量數據并進行修正，保證了零件質量的一致性；通過柔性自動化系統提高加工的柔性，充分發揮設備潛能、提高設備綜合效率（OEE）；應用智能管理系統將最優參數沉淀在數據庫中，保持加工時采用最優的參數并可追溯；該自動化生產線電火花加工技術在國內航空航天領域達到了領先水平！

機載復雜產品殼體零件內部各工作孔系間的油路溝通孔近百個，截面形狀有圓形、矩形和腰形，角度各異，這些油路溝通孔因結構空間限制，只能在電火花機床上進行加工。行業內傳統的加工方法是通過幾十上百套組合夾具或專用夾具安裝定位殼體，同時需要制作為數更多形狀各異的加工電極，一次裝夾只能加工一個溝通電火花孔，加工效率非常低，對加工操作人員、檢驗人員的技能水平和責任心要求非常高，稍有不慎，就會造成批次性的質量問題。在新技術不斷被采用的今天，采用自動化生產模式是南京機電解決制約科研生產瓶頸問題的必經之路。機載復雜產品殼體電火花自動化柔性生產線是主要由國產高速精密加工中心、國產三坐標測量儀、國產精密火花機、22米長機器人軌道、6軸機器人、全書架式物料庫、配套WSM車間管理軟件（含自動線單元軟件）等組成的一條高精尖自動化柔性生產線。

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提高生產效率和加工柔性

電火花自動化柔性生產線可以提供全天24小時不間斷生產，不僅可以充分利用白天的時間，而且還可以利用晚上和節假日的時間加工。統計數據顯示，電火花單機設備綜合效率（OEE）通常在20%左右，但是柔性生產線里的每臺設備的設備綜合效率（OEE）達到70%，加工效率提高2～3倍。

快速換裝換型定位系統

電火花自動化柔性生產線采用高精度定位系統定位產品/托盤，產品及其夾具安裝在基準托盤上，基準托盤與機床工作臺上的基準夾頭連接并定位，其重復定位精度可達0.005mm以內，因此不需要人工進行打表找正產品，完全消除了人為找正的誤差，確保整批產品加工的一致性。

采用先進的WSM智能車間管理系統軟件

WSM車間管理軟件將線內所有設備、機器人以及整個加工流程全部整合到一起實現總體控制，能夠快速準確地瀏覽整個生產狀態；具備極強的靈活性，可隨時變更加工優先順序；自動化單元的生產準備更簡單、更安全，產品零件信息、在料庫中的位置、加工偏移量的補償、NC程序等均可隨時待命；完全消除人為誤差，縮短生產周期，增強生產安全性。

ID芯片生產管控系統電火花自動化柔性生產線采用的ID芯片是一個十六進制的二維碼，不含任何其它信息，內置在一個3R芯片里，通過手持的或固定的掃描槍進行識別，可自由工作在油漬、灰塵污染等惡劣環境，不僅可以嵌入或附著在不同形狀、類型的產品上，而且由于其不含除數字序列號外的任何其它信息從而具有更高的安全性。生產管理軟件通過ID芯片可以把所有機床和相關資料聯系在一起，實現數據流和物流的統一管理。

高速銑削電極技術在電火花加工的過程中，電極是電火花加工效果的關鍵決定因素。機載復雜產品殼體電火花自動化柔性生產線內的加工電極采用高速銑削方式加工成型，圖3是高速加工中心設備在自動化生產線中銑削電極的流程。與傳統采用的慢走絲線切割加工相比，加工效率可以提高6～10倍，且加工精度高，變形小，無毛刺，可加工薄片、細長桿等特型結構，還可加工石墨等難加工電極材料。

全自動在線檢測技術電火花自動化柔性生產線引入三坐標測量儀（CMM），采用自動旋轉分度帶觸發式測頭（接觸式）進行測量。機器人將加工完畢的產品及托盤送至測量位，讀取ID芯片確定產品編號，自動測量管理軟件自動判斷所需測量程序，自動開始測量。自動化檢測方法是基于Teamcenter平臺的產品3D數字化模型，利用UG軟件實現殼體所有電火花孔測量點云的數字化精確建模。利用三坐標測量儀自動測量技術，實現自動檢測點云數據并將其與產品3D模型數據進行比對，自動出具檢測報告，實現產品自動化在線檢測，產線出線成品合格率達到99%以上。

機載復雜產品殼體的電火花加工自動化柔性生產線，不僅提高了設備的生產效率和產品的生產質量，同時使南京機電擁有最先進的電火花加工技術并且始終位于技術前沿。（航空工業智能制造創新中心與航空工業南京機電聯合供稿）

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