1、 中国航发 AECC第一部分建设背景和目标第二部分 建设内容及关键技术第三部分预期成效与未来展望 建设背景和目标第一部分 中国航发 AECC 从上世纪七十年代以前的普通铣床仿形加工，逐步发展到八十年代九十年代初期的五轴联动数控加工，以及九十年代后期精益生产单元，到二十一世纪的数字化生产线，跨越了漫长的四十年历程。磨磨削削螺螺纹纹工工钳钳钻钻车车12345成成品品毛毛料料清清洗洗工工具具1、叶片制造技术发展历程一、建设背景和目标 中国航发 AECC自动化数字化智能化智能制造“人脑分析+机器制造”自适应自感知自诊断自决策“机器分析+机器制造”自修复2、先进制造技术发展趋势集成化一、建设背景和目标
2、中国航发 AECC 西航通过多年的研究和探索，已掌握精锻叶片精密定位、多种叶型、榫头、阻尼台的数控加工技术，具备一定的钛合金、高温合金叶片制造和研发能力。但与国外先进水平相比还存在下述问题：3、国内外技术水平差距一、建设背景和目标 中国航发 AECC4、数字化制造技术及其优势u 毛坯数字化是指通过扫描逆向把零件最初的实物状态转变成电子化的三维模型u 零件加工过程中的每一道工序的结果自动成为下一道工序的毛坯u毛坯的起始状态是所有工作的起点，其准确与否将直接影响到工艺准备的效率和质量，进而影响到整个加工过程的效率u 产品设计的过程本身就是零件的数字化过程，这一点目前比较成熟数字化制造的基础性工作一
3、、建设背景和目标 中国航发 AECCu 在设计制造工装和夹具的过程，本身就是工装夹具数字化的过程u 工装夹具数字化模型的准确性直接影响的是加工的安全性和有效性u 设备的数字化包括设备的三维模型和运动机构的数字化，是数字化制造的核心基础u 后置处理是工艺技术人员与设备沟通的桥梁，后置数字化的准确与否，直接关系到设备运行的安全与否数字化制造的基础性工作一、建设背景和目标4、数字化制造技术及其优势 中国航发 AECCu 刀具的数字化可以通过逆向扫描或者由专业厂家来提供u 加工参数的数字化需要根据加工设备、加工材料、加工零件等各种不同的加工条件，通过实验逐步建立和完善u 加工参数的数字化库是否完备、准
4、确、有效直接影响工艺准备的效率和加工的效率u 质量检测模板的数字化是指预先根据各工序的尺寸要求，编辑数字化检测程序模板，以供在线检测时使用数字化制造的基础性工作一、建设背景和目标4、数字化制造技术及其优势 中国航发 AECCu充分挖掘设备潜力，解放生产操作人员u由软件完成大量重复性工作，解放工艺人员u通过前期虚拟制造，规避可能的质量事故u通过数据的收集与分析，及时掌握产品状态，提升管理效率数字化与自动化的区别u数字化强调的是各种生产要素的电子化，主要目的是借助计算机工具和网络工具对相关数据进行分析和处理，应用于制造领域u自动化是根据产品的工艺流程，通过使用自动化工具，使生产过程实现无人值守，是
5、数字化加工的一种表现形式u自动化解放的是人的体力，而数字化想要解放的是人的脑力一、建设背景和目标4、数字化制造技术及其优势 中国航发 AECC 基于“两化”融合指导思想，遵循“数字化、自动化、集成化、智能化”原则，突破数字化工装设计制造技术、非接触在线检测技术、自适应加工技术、生产过程自动管控等关键技术，使生产线具备“自感知、自适应、自诊断、自决策、自修复”功能，实现航空发动机叶片制造技术数字化、智能化的升级。5、建设原则一、建设背景和目标 中国航发 AECC 建成国内领先的精锻叶片数字化加工示范线，完成精锻叶片片/年，实现精锻叶片加工工艺技术水平的突破。6、建设目标生产线设备 个月内无故障生
6、产时间不小于小时，每天工作小时，每年工作时间不少于天；通过少人干预、SPC预警、智能补偿、生产线实时监控，实现生产线精准制造，提高并稳定产品质量产品合格率目标值以上。实现技能型到技术型生产模式转变，最大程度降低人为因素影响。实现少人值守，乃至无人值守。一、建设背景和目标 建设内容及关键技术第二部分 中国航发 AECC1、叶片制造工艺流程分析 精锻叶片采用低熔点合金精密定位的传统加工工艺，工艺流程较为冗长，机械加工阶段共道工序。数字化生产线采用硬装夹定位，工艺流程得到明显简化，机械加工阶段仅 道工序。二、建设内容及关键技术机械加工阶段打磨飞边铣进排气边抛光进排气边检验浇注低熔点合金块数控铣上下缘
7、板标记中间检验熔化低熔点合金打毛刺铣下缘板叶盆转接R铣下缘板叶背转接R除污染打毛刺抛修上下缘板清洗成品检验辅助工序自适应加工进排气边等自适应加工上下缘板标记清洗光学检测数字化生产线 加工修整上下缘板转接等检验辅助 工序机械加工阶段 中国航发 AECC1、叶片制造工艺流程分析 精锻叶片特点：毛坯精锻成形，叶身无余量，主要加工部位包括（进/排气边、叶尖、上/下缘板及各处转接R区域）。二、建设内容及关键技术 中国航发 AECC2、生产线建模及布局规划二、建设内容及关键技术精锻叶片机加数字化生产线构成4台LX051五轴叶片加工中心2台ABB 轨道机器人2台CORE-DS光学测量机SOFLEX单元控制器
8、2台清洗机4个准备工作站10个托盘料仓（可放置300个转接盘）主操控站 中国航发 AECC3、生产线各单元构成 通过引进机器人及其控制系统，将控制单元及其他单元的指令通过车间工业网络传递给机器人，实现叶片自动化搬运、装卸，使得物料在数字化生产线上有序流动。二、建设内容及关键技术 中国航发 AECC 建立自动化立体仓库，通过生产线工业网络接收制造执行系统分配的指令，按照叶片不同状态，分类放置叶片。通过设计智能感应装卸台，实现叶片快速准确地装卸、更换，通过生产线工业网络自动将叶片现有信息给其他各单元。二、建设内容及关键技术3、生产线各单元构成 中国航发 AECC 基于叶片专用五轴数控加工中心，通过
9、开发快换定位工装，开发研究叶片进排气边自适应数控加工专用编程及控制系统，实现以下功能：叶片进排气边测量数据模型重建；叶片进排气边数控加工程序快速自动生成；精锻叶片进排气边自适应铣削加工。二、建设内容及关键技术3、生产线各单元构成 中国航发 AECC 基于叶片专用五轴数控加工中心，通过开发快换定位工装，依据榫根自适应数控加工专用编程系统及控制系统的指令实现以下功能：精锻叶片榫根测量数据模型重建；精锻叶片榫根数控加工程序快速自动生成；精锻叶片榫根自适应铣削。二、建设内容及关键技术3、生产线各单元构成 中国航发 AECC采用快速喷淋清洗、吹干等功能的清洗烘干机，通过生产线控制系统的指令，实现机器人夹
10、持快换定位工装对铣削叶片表面进行清洗烘干。自动清洗人工清洗人工清洗磕碰划伤机器人自动送洗安全快捷二、建设内容及关键技术3、生产线各单元构成 中国航发 AECC主要通过光学测量机，对叶片榫根、型面及进排气边进行检测与评价，实时反馈零件加工质量信息。二、建设内容及关键技术3、生产线各单元构成 中国航发 AECC 实时掌握叶片生产线中机器人、各工位和叶片信息状态，并发布控制指令，解决相互之间的协调等问题。生产任务制定在线产品查询、统计 根据任务计划自动识别、加工、检测 工件加工信息、质量信息的实时反馈 加工过程监控、故障报警（刀具磨损及破损、设备故障等）统计过程分析（SPC）加工数据实时记录 集成叶
11、片自适应加工专用程序（可生成数控程序）二、建设内容及关键技术3、生产线各单元构成 中国航发 AECC任务管理:u多线程任务管理u完成件交付规划u物料管理u装卸工作站控制u数控程序管理u零点偏置 u刀具/夹具管理u机器数据采集/报告 u全过程生产监控自动化:u五轴加工中心启动/运转u工件加工u数控程序/数据交换u刀具/夹具参数交换二、建设内容及关键技术3、生产线各单元构成 中国航发 AECC二、建设内容及关键技术4、突破的关键技术u基于在线检测、模型快速重建的自适应加工技术；u基于单一数据源的工艺工装设计技术；u航空叶片硬装夹工装设计制造技术；u面向多任务多产品的柔性数字化制造技术；u高精度变公
12、差检测与评价技术；u基于微小光源非接触高精度快速检测技术。预期成效与未来展望第三部分 中国航发 AECC以二维设计图、数据文件等为依据；指导生产的机加工艺文件，以操作卡为主，工艺规程为辅；工艺路线按传统单工序加工的方式编制；单一程序模拟仿真。以三维模型为单一数据源；指导生产的机加工艺文件，以工艺规程为主；毛坯硬装夹，加工集中；全过程虚拟仿真、自适应加工。1、工艺技术提升促进生产模式的转型三、预期成效与未来展望 中国航发 AECC 自动线在工装设计制造、数控程序编制、叶片光学检测等过程都在三维环境下进行，以三维模型作为数据输入，保证了数据输入的准确性和唯一性。三、预期成效与未来展望 中国航发 A
13、ECC三、预期成效与未来展望STEP1：铣进排气边、缘板转接和基准面STEP2：铣安装板或榫头、叶尖，以及标记STEP3：检测所有加工尺寸输入生产任务第一次装夹自适应加工进排气边等清洗第一次拆卸第二次装夹自适应加工上下缘板二维码标记清洗第二次拆卸第三次装夹白光检测第三次拆卸输出STEP1STEP1STEP2STEP2 中国航发 AECC三、预期成效与未来展望1、检测2、生成偏差文件3、将偏差文件从机床复制到计算机4、对比实测数据与理论数据5、修正理论数据，生成新的NC文件6、将新的NC文件复制至机床MachinePC基于RCS软件的自适应加工流程，整个过程自动完成，无人工参与。中国航发 AEC
14、C三、预期成效与未来展望 数字化生产线中，零件的毛料和成品状态均采用了数字字母码和二维码两种标记。零件进线后通过扫描零件标识的二维码，对零件进行识别。通过生产管理软件通过零件身份信息，对零件进行生产管理和信息收集。零件加工完成后，会在零件上标记二维码和数字字母码，该标识信息可以进行加工过程数据和检测结论的追溯。此外，工装、刀具均采用RFID识别方式。中国航发 AECC检验员人工测量，工作强度大；测具和标准样件目视进行检测；定性测量多，定量测量少；操作工自检、工长互检、检验员专检，人为因素多。全尺寸在线检测，全过程无人干预；光学测量，以数字化测量结果为评判标准；自动生成检测报告；SPC质量预警。
15、三、预期成效与未来展望1、工艺技术提升促进生产模式的转型 中国航发 AECC生产工人、检验人员多，技术人员少，总体人员31人；现生产线人均班产件；现生产线作业仅开班次；机床操作技能工人工作能力水平要求较高。生产工人、检验人员少，技术人员多，总体人员约为22人，相比现阶段减少约。数字化线人均班产件，工作产量提升%；常开班，仅需值守人员，成本降低。技术人员工作能力要求提高，技能工人要求低。三、预期成效与未来展望1、工艺技术提升促进生产模式的转型 中国航发 AECC2、“数字化、自动化、集成化、智能化”的落地实践毛料检测硬装夹机械加工清洗检测成品1）主要工艺流程2）零件模型3D模型2D图形三、预期成
16、效与未来展望 中国航发 AECC自动扫描数字芯片人工记录毛料信息零件号零件顺序号工装编号数控程序号切削参数检测结果数字芯片3）毛料信息自动定量检测人工定性检测各种专用测具人工测量自动测量4）在线检测三、预期成效与未来展望 中国航发 AECC硬装夹浇注定位5）装夹零件标准快换卡盘人工找正夹具6）找正夹具三、预期成效与未来展望 中国航发 AECC智能系统自动调用程序人工调用程序7）调用程序自适应加工重新设定程序原点因零件个体差异，导致坐标系各不相同感知零件实际坐标，自动调整自适应加工8）基准重构三、预期成效与未来展望 中国航发 AECC机器感知自动补偿人工设定9）刀具补偿SPC自动预警控制质控员1
17、0）质量控制三、预期成效与未来展望 中国航发 AECC零件装卸零件中转工装更换减少等待、操作时间11）物流工人机器人智能系统生产主任调度员安排零件生产计划准备工装安排中转零件安排检测任务优化节拍，大幅减少等待时间 12）控制总线三、预期成效与未来展望 中国航发 AECC智能系统自动重新组织生产设备故障等待4台机加设备+2台三坐标测量机3台机加设备+2台三坐标测量机4台机加设备+1台三坐标测量机生产线不停可任意组合13）设备状态智能系统自动分析原因零件超差刀具磨损？设备故障？装夹问题？自动处置or报警14）零件超差处理三、预期成效与未来展望 中国航发 AECC3、其他生产线的探索与实践三、预期成
18、效与未来展望 实现一次装夹完成多种尺寸和规格的发动机叶片叶尖、型面、进/排气边、叶根圆角和凸台过渡区部位的自适应磨削集成加工，相对手工抛光，提升加工效率近300%。1台精锻叶片自适应砂带磨削中心1台三坐标测量机1套轨道机械手、1个预装台1个循环料仓、2个上下料道1套单元控制器，1个控制操作台（正在现场调试中）案例一：航空发动机精锻叶片自适应砂带磨削单元 中国航发 AECC三、预期成效与未来展望自适应砂带磨削柔性单元自适应磨削测量集成自动单机自动磨削-三坐标测量手工操作手工打磨-样板测量3、其他生产线的探索与实践（正在现场调试中）案例一：航空发动机精锻叶片自适应砂带磨削单元 中国航发 AECC三
19、、预期成效与未来展望（已完成技术论证，待实施）通过机器人配置，实现自动焊接u 少人化操作；u 生产效率提升50%；u 一次焊接合格率大于80%。案例二：燃气轮机机匣氩弧焊自动生产线3、其他生产线的探索与实践 中国航发 AECC三、预期成效与未来展望（方案论证阶段）案例三：中央齿轮机匣壳体智能生成线u 不规则铸造壳体最佳包容性智能化匹配技术u 机内自适应集成制造技术u 零件自动定位及夹持技术u 基于感知的混线生产智能管控总线技术 实现从毛料评定、装夹定位、机内检测、机内制造、物料传输全过程的数字化传递、自动化运作、智能化决策。关键技术：3、其他生产线的探索与实践 中国航发 AECC三、预期成效与未来展望（正在实施中）案例四：发动机水平脉动装配生产线实现脉动式移动、发动机水平装配、2小时/台节拍（总装配实际40小时/台）高效装配方式，提升航空发动机研制和生产发动机的质量、生产效率、自动化水平和整体制造水平。u 吊运单元u 中介机匣装配单元u 核心机单元体装配单元u 低压涡轮装配单元u 外部管路装配单元u 外围电缆装配单元u 数字化管控单元u 库房单元3、其他生产线的探索与实践 中国航发 AECC4、未来叶片数字化工厂展望三、预期成效与未来展望 中国航发 AECC结束语
