渦輪葉片氣膜孔電加工數(shù)字化生產(chǎn)線

姬學(xué)莊，高 劍，孫 晗

（1.中國(guó)航空制造技術(shù)研究院，北京 100024；2.北京漢飛航空科技有限公司，北京 101307）

新一代信息技術(shù)正加速與制造業(yè)深度融合，以信息化和數(shù)字化方式驅(qū)動(dòng)制造業(yè)產(chǎn)品、裝備、工藝、管理、服務(wù)的智能制造已經(jīng)成為現(xiàn)代制造業(yè)的重要發(fā)展方向[1]。當(dāng)前，我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的智能制造推進(jìn)尚處于試點(diǎn)示范階段，亟須全面推進(jìn)數(shù)字化車(chē)間/生產(chǎn)線建設(shè)來(lái)大幅提升生產(chǎn)效率、縮短生產(chǎn)周期、降低成本，以滿足航空發(fā)動(dòng)機(jī)快速研發(fā)和高效低成本制造的要求。在此背景下，開(kāi)展渦輪葉片氣膜孔電加工數(shù)字化生產(chǎn)線的探索研究與建設(shè)，解決渦輪葉片氣膜孔批量加工的“卡脖子”難題，實(shí)現(xiàn)渦輪葉片高效低成本制造，對(duì)于穩(wěn)步推進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造數(shù)字化轉(zhuǎn)型，加速工業(yè)制造能力提升具有重要發(fā)展意義。

1 建設(shè)必要性分析

全球航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈面臨深度調(diào)整，未來(lái)新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品的高技術(shù)、復(fù)雜化對(duì)傳統(tǒng)制造模式提出了新挑戰(zhàn)，同時(shí)，高效低成本制造已成為未來(lái)航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品制造的發(fā)展趨勢(shì)。具有復(fù)雜型腔結(jié)構(gòu)的渦輪葉片是新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部件之一，渦輪葉片擁有數(shù)量多、孔徑小、軸線方向不同的異形氣膜孔（圖1），氣膜孔加工質(zhì)量直接影響葉片的合格率、冷卻效率和工作壽命，加工難度極高、合格率低、難以批量制造是制約航空發(fā)動(dòng)機(jī)批量生產(chǎn)的瓶頸[2–5]。傳統(tǒng)的渦輪葉片氣膜孔加工模式仍是以集群式布局為主體的粗放式制造模式，自動(dòng)化程度低導(dǎo)致生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量低下，信息化程度低導(dǎo)致協(xié)調(diào)時(shí)間長(zhǎng)、生產(chǎn)資源難以優(yōu)化配置，嚴(yán)重制約了渦輪葉片的批量化生產(chǎn)能力，亟須通過(guò)電加工數(shù)字化生產(chǎn)線建設(shè)提升渦輪葉片的批量生產(chǎn)能力，解決制約航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域多年來(lái)的“卡脖子”難題。

圖1 航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片氣膜孔示意圖Fig.1 Schematic diagram of air film holes in aero-engine turbine blades

渦輪葉片氣膜孔電加工數(shù)字化生產(chǎn)線建設(shè)既需要突破氣膜孔加工的關(guān)鍵工藝技術(shù)，又需要突破數(shù)字化生產(chǎn)線建設(shè)涉及的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接口改造、快速換型、生產(chǎn)線集成控制系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)。通過(guò)研究近年來(lái)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，電火花打孔是目前國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用的工藝成熟度高、低成本高效率的氣膜孔加工工藝方法，但電火花加工氣膜孔容易出現(xiàn)重熔層厚度超標(biāo)、微裂紋以及背壁損傷等問(wèn)題，這些缺陷嚴(yán)重影響葉片的疲勞壽命[6–8]。同時(shí)，關(guān)于渦輪葉片氣膜孔電加工數(shù)字化生產(chǎn)線建設(shè)方面的文獻(xiàn)較少，但陳貴林等[9]提出了葉片數(shù)字化生產(chǎn)線“集成化、數(shù)字化、自動(dòng)化、智能化”的“四化”建線原則。張森棠等[10]提出了數(shù)字化生產(chǎn)線建設(shè)的兩條主線，一是以工藝為主線的工藝技術(shù)鏈，二是以運(yùn)行為主線的加工技術(shù)鏈。張明德等[11]提出了數(shù)字化生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)的設(shè)備信息采集與監(jiān)控、數(shù)據(jù)建模以及智能調(diào)度算法等關(guān)鍵技術(shù)，為渦輪葉片氣膜孔電加工數(shù)字化生產(chǎn)線建設(shè)提供借鑒。

綜上所述，渦輪葉片氣膜孔加工的批量生產(chǎn)難題已成為制約航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸之一，迫切需要開(kāi)展渦輪葉片氣膜孔電加工數(shù)字化生產(chǎn)線的技術(shù)研究與建設(shè)，實(shí)現(xiàn)多型號(hào)渦輪葉片共線批量生產(chǎn)，大幅提升渦輪葉片氣膜孔的加工效率和合格率，滿足航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片高質(zhì)量、低成本的制造要求。

2 建設(shè)思路

2.1 建設(shè)目標(biāo)

數(shù)字化生產(chǎn)線主要是解決制造數(shù)據(jù)的精確表達(dá)和數(shù)字量傳遞，實(shí)現(xiàn)加工模型的數(shù)字化、生產(chǎn)信息集成化、生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化及智能化等，使得生產(chǎn)過(guò)程呈現(xiàn)出“動(dòng)態(tài)感知、實(shí)時(shí)分析、自主決策、精準(zhǔn)執(zhí)行”的智能化特征[12]，本文研究的數(shù)字化生產(chǎn)線建設(shè)目標(biāo)是遵循自動(dòng)化、數(shù)字化、集成化、智能化等特征，建設(shè)具備“24 h無(wú)人化生產(chǎn)”能力的氣膜孔電加工數(shù)字化生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片氣膜孔加工的多型號(hào)共線批量生產(chǎn)以及高效低成本制造。

2.2 生產(chǎn)線特征及解決方案

（1）生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。指在生產(chǎn)線自動(dòng)化物料轉(zhuǎn)運(yùn)、加工以及自動(dòng)化控制，主要包括零件型號(hào)自動(dòng)識(shí)別、設(shè)備自動(dòng)加工、自動(dòng)物料轉(zhuǎn)運(yùn)以及數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集與傳輸。生產(chǎn)線采用RFID芯片自動(dòng)識(shí)別技術(shù)自動(dòng)識(shí)別零件型號(hào)，并自動(dòng)調(diào)用指令和數(shù)控程序；設(shè)備具備自動(dòng)找正、加工、檢測(cè)及快速換型工裝，實(shí)現(xiàn)無(wú)人參與的自動(dòng)化加工、換型；采用機(jī)器人進(jìn)行自動(dòng)物料轉(zhuǎn)運(yùn)，并應(yīng)用智能化網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié)物流信息、制造數(shù)據(jù)、質(zhì)量數(shù)據(jù)信息傳遞和交換。

（2）加工模型數(shù)字化。指將以數(shù)字化產(chǎn)品的三維模型作為單一數(shù)據(jù)源，進(jìn)行氣膜孔電加工的工藝設(shè)計(jì)、加工、檢測(cè)工裝設(shè)計(jì)制造。生產(chǎn)線采用三維數(shù)字化在線檢測(cè)技術(shù)，構(gòu)建基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的渦輪葉片三維數(shù)字孿生模型，實(shí)現(xiàn)加工全過(guò)程的數(shù)字模型信息傳遞。

（3）生產(chǎn)信息集成化。指生產(chǎn)線的信息物理系統(tǒng)集成及信息系統(tǒng)間的集成，生產(chǎn)線采用RFID芯片及PLC集成技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能化網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)與零件、設(shè)備的信息物理系統(tǒng)集成，采用統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)接口實(shí)現(xiàn)智能化網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)與工藝CAPP系統(tǒng)的集成，從而實(shí)現(xiàn)毛坯測(cè)量、生產(chǎn)加工、檢測(cè)、工裝、物料等生產(chǎn)信息的集成化管理。

（4）生產(chǎn)過(guò)程智能化。指運(yùn)用先進(jìn)傳感器和裝置，實(shí)現(xiàn)“動(dòng)態(tài)感知、實(shí)時(shí)分析、自主決策、精準(zhǔn)執(zhí)行”的智能化特征，生產(chǎn)線采用基于數(shù)字孿生技術(shù)的氣膜孔自適應(yīng)加工系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的智能化及差錯(cuò)預(yù)防，提升渦輪葉片氣膜孔電加工的合格率。

2.3 組成及架構(gòu)

與傳統(tǒng)生產(chǎn)線相比，數(shù)字化生產(chǎn)線主要體現(xiàn)制造數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、加工模型信息以及集成化管理，氣膜孔電加工數(shù)字化生產(chǎn)線組成及架構(gòu)如圖2所示，由資源層、控制層及用戶層3部分組成，資源層主要包括設(shè)備、工裝、機(jī)器人等生產(chǎn)線硬件以及數(shù)據(jù)采集裝置，硬件應(yīng)該開(kāi)放數(shù)據(jù)接口并具有統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，支持異構(gòu)設(shè)備數(shù)據(jù)采集與控制；控制層是生產(chǎn)線的中央控制單元，由交互系統(tǒng)、工藝參數(shù)庫(kù)、統(tǒng)一調(diào)度系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)等共同形成智能網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，完成生產(chǎn)線加工任務(wù)分配、運(yùn)行控制、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、零件狀態(tài)監(jiān)控等功能，統(tǒng)籌生產(chǎn)線無(wú)人化運(yùn)行管控；用戶層是與ERP集成并通過(guò)人機(jī)交互界面導(dǎo)入生產(chǎn)線加工訂單及排產(chǎn)計(jì)劃，并實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)及生產(chǎn)狀態(tài)的查詢，支持管理層的決策。

圖2 數(shù)字化生產(chǎn)線組成及架構(gòu)Fig.2 Digital production line composition and structure

3 關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)及解決方案

實(shí)施智能生產(chǎn)線需要解決生產(chǎn)線規(guī)劃、工藝優(yōu)化、生產(chǎn)線智能管控、裝備智能化和生產(chǎn)線的智能維護(hù)保障等關(guān)鍵技術(shù)[13]。本文研究的渦輪葉片氣膜孔電加工數(shù)字化生產(chǎn)線重點(diǎn)需要解決自適應(yīng)加工系統(tǒng)、異構(gòu)設(shè)備數(shù)據(jù)采集與控制、智能化網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)以及“24 h無(wú)人化生產(chǎn)”等關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)。

3.1 自適應(yīng)加工系統(tǒng)

數(shù)字化生產(chǎn)線采用工藝成熟度較高的電火花打孔工藝方案，但需要對(duì)電火花打孔工藝易出現(xiàn)的重熔層厚、微裂紋、灼傷零件后壁等問(wèn)題開(kāi)展工藝攻關(guān)。針對(duì)重熔層厚、微裂紋問(wèn)題，研發(fā)具有自適應(yīng)算法的自適應(yīng)加工系統(tǒng)，該系統(tǒng)在每件渦輪葉片氣膜孔加工前，對(duì)每個(gè)渦輪葉片的零件形面進(jìn)行特征探測(cè)，建立基于零件實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的數(shù)字孿生模型，與自適應(yīng)加工系統(tǒng)中的理論數(shù)學(xué)3D模型進(jìn)行多次擬合迭代計(jì)算，以達(dá)到最小擬合形面誤差并生成新的加工程序，對(duì)渦輪葉片的每個(gè)孔位獨(dú)立進(jìn)行五坐標(biāo)位置補(bǔ)償，確保即使每個(gè)零件存在形面誤差，打孔位置與型面的相對(duì)尺寸仍然正確，該自適應(yīng)系統(tǒng)有效解決了氣膜孔加工的重融層厚、微裂紋等問(wèn)題；針對(duì)零件后壁灼傷問(wèn)題，在設(shè)備上開(kāi)發(fā)穿透智能化檢測(cè)功能，在氣膜孔加工過(guò)程中對(duì)電流、電壓、水壓、進(jìn)給速率、深度位置5項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，再通過(guò)工業(yè)軟件對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、判斷和預(yù)警，以保證在≤0.5 mm的型腔內(nèi)不灼傷零件后壁，并保證氣膜孔的出口孔徑符合技術(shù)要求，通過(guò)以上攻關(guān)，使氣膜孔加工合格率達(dá)到95%以上，顯著節(jié)約了成本。

3.2 異構(gòu)設(shè)備數(shù)據(jù)采集與控制

異構(gòu)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集與控制是生產(chǎn)線建設(shè)的難題之一，由于設(shè)備數(shù)控系統(tǒng)的廠家不同，會(huì)造成系統(tǒng)集成困難、數(shù)據(jù)傳輸壁壘以及接口開(kāi)放不統(tǒng)一的問(wèn)題。因此，本方案采購(gòu)的設(shè)備、物料傳輸機(jī)器人及物料庫(kù)等均為同一廠家，避免了異構(gòu)設(shè)備集成的難題。

3.3 智能化網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)

數(shù)字化生產(chǎn)線的平穩(wěn)運(yùn)行需要統(tǒng)一的智能化網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱中央控制單元。本方案通過(guò)定制化開(kāi)發(fā)智能化網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，并配合數(shù)控設(shè)備及各類傳感器、數(shù)據(jù)采集裝置來(lái)完成生產(chǎn)線運(yùn)行控制、節(jié)拍控制、訂單輸入、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、零件狀態(tài)監(jiān)控等功能。

3.4 “24 h無(wú)人化生產(chǎn)”能力

數(shù)字化生產(chǎn)線的“24 h無(wú)人化生產(chǎn)”需要解決多型號(hào)零件共線的快速換型、設(shè)備自動(dòng)更換電極、物料庫(kù)存以及生產(chǎn)線無(wú)人干涉運(yùn)行等問(wèn)題。針對(duì)快速換型問(wèn)題，采用帶有RFID芯片及重復(fù)定位精度達(dá)到0.005 ～ 0.008 mm的零點(diǎn)定位工裝 （圖3）進(jìn)行多型號(hào)零件快速換型及零件識(shí)別，實(shí)現(xiàn)多型號(hào)共線生產(chǎn)；針對(duì)自動(dòng)更換電極問(wèn)題，在設(shè)備上設(shè)計(jì)自動(dòng)更換裝置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)更換電極絲，不僅降低了人力的消耗，而且提高了加工效率；采用兩個(gè)能夠存放24 h生產(chǎn)物料的上、下料庫(kù)解決物料庫(kù)存問(wèn)題；針對(duì)生產(chǎn)線無(wú)人干涉運(yùn)行問(wèn)題，綜合集成應(yīng)用RFID芯片、零點(diǎn)定位工裝、物料庫(kù)、機(jī)器人自動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)、智能化網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)等裝置和信息化系統(tǒng)，使數(shù)字化生產(chǎn)線具備多型號(hào)共線的“24 h無(wú)人化生產(chǎn)”能力。

圖3 零點(diǎn)定位工裝應(yīng)用示意圖Fig.3 Application diagram of zero positioning tooling

4 生產(chǎn)線建設(shè)步驟

生產(chǎn)線設(shè)計(jì)步驟一般包括確定產(chǎn)品對(duì)象及目標(biāo)、工藝方案及設(shè)備選型、設(shè)備數(shù)量計(jì)算、物料運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)線布局設(shè)計(jì)與仿真、生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及生產(chǎn)線集成運(yùn)行7個(gè)步驟。

（1）確定產(chǎn)品對(duì)象及目標(biāo)。

數(shù)字化生產(chǎn)線設(shè)計(jì)目標(biāo)至少應(yīng)包括產(chǎn)能、綜合效率、合格率等指標(biāo)，依據(jù)渦輪葉片氣膜孔電加工的生產(chǎn)特點(diǎn)以及型號(hào)加工需求，確定渦輪葉片氣膜孔電加工數(shù)字化生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)目標(biāo)：生產(chǎn)能力為2000件/年，生產(chǎn)線綜合效率 （OEE）≥85%，一次交檢合格率≥95%，并具備10種型號(hào)產(chǎn)品共線的“24 h無(wú)人化生產(chǎn)”能力。

（2）工藝方案及設(shè)備選型。

依據(jù)數(shù)字化生產(chǎn)線的智能化特征要求，生產(chǎn)線采用以自動(dòng)化、數(shù)字化裝備為支撐的工藝方案，通過(guò)工藝攻關(guān)解決了電火花打孔工藝引起的重熔層厚、微裂紋、零件后壁灼傷等問(wèn)題，使一次交檢合格率≥95%，并選擇產(chǎn)量大、包含所有型號(hào)工藝特征的典型產(chǎn)品進(jìn)行工藝方案設(shè)計(jì)、工序時(shí)間測(cè)算及設(shè)備選型 （表1），數(shù)字化生產(chǎn)線加工的工序內(nèi)容為5 ～ 25工序，設(shè)備為多維數(shù)控測(cè)量設(shè)備和多軸數(shù)控電火花小孔機(jī)兩類設(shè)備。

（3）設(shè)備數(shù)量計(jì)算。

在生產(chǎn)線設(shè)計(jì)中，一般全年有效工作時(shí)間250天，每天雙班有效工作時(shí)間按14 h計(jì)算設(shè)備數(shù)量，以保證生產(chǎn)線綜合效率 （OEE）≥85%。依據(jù)表1來(lái)計(jì)算生產(chǎn)線所需的設(shè)備數(shù)量，計(jì)算公式如下。

表1 典型工藝方案及工序時(shí)間Table 1 Typical process plan and process time

多維數(shù)控測(cè)量機(jī)所需臺(tái)數(shù)：（年產(chǎn)能×工序時(shí)間）/單臺(tái)設(shè)備的年有效工作時(shí)間，即（ 2000×3.3 h）/（250×14 h）= 1.9臺(tái)，因此生產(chǎn)線選用兩臺(tái)多維數(shù)控測(cè)量設(shè)備。

多軸數(shù)控電火花小孔機(jī)所需臺(tái)數(shù)：（年產(chǎn)能×工序時(shí)間）/單臺(tái)設(shè)備的年有效工作時(shí)，即（2000×7.4 h） /（250×14 h）= 4.2臺(tái)，為保證生產(chǎn)線綜合效率，生產(chǎn)線選用4臺(tái)多軸數(shù)控電火花小孔機(jī)，產(chǎn)能略微不足可以通過(guò)加班彌補(bǔ)。

（4）物料運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

生產(chǎn)線物料運(yùn)輸系統(tǒng)由上下料機(jī)器人和加工零件庫(kù)組成。生產(chǎn)線總長(zhǎng)度約8 m，上下料機(jī)器人選用便于長(zhǎng)距離移動(dòng)的桁架機(jī)器人 （圖4），機(jī)械部分包括桁架地軌、旋轉(zhuǎn)軸基座單元、直線軸線臂、機(jī)械夾爪及無(wú)觸點(diǎn)檢測(cè)模塊等，控制部分包括下位控制機(jī)單元及上位顯示控制機(jī)單元。加工零件庫(kù)分為零件毛坯庫(kù)和零件成品庫(kù)，由多組庫(kù)架單元、運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸單元及無(wú)觸點(diǎn)檢測(cè)模塊等組成，為滿足“24 h無(wú)人化生產(chǎn)”能力，每個(gè)零件庫(kù)設(shè)計(jì)存放10個(gè)零件。

圖4 上下料機(jī)器人示意圖Fig.4 Diagram of loading and unloading robot

（5）生產(chǎn)線布局設(shè)計(jì)與仿真。

數(shù)字化生產(chǎn)線設(shè)備包括多維數(shù)控測(cè)量設(shè)備兩臺(tái)、多軸數(shù)控電火花小孔機(jī)4臺(tái)、物料運(yùn)輸系統(tǒng)一套、線邊零件庫(kù)兩套以及一套安全護(hù)欄。按照物流距離最短、占地面積最小的精益原則，生產(chǎn)線采用精益“U型”布局，并運(yùn)用設(shè)備及裝置三維模型進(jìn)行了運(yùn)行過(guò)程干涉仿真以及多型號(hào)產(chǎn)品的節(jié)拍仿真，最終確定數(shù)字化生產(chǎn)線布局圖，如圖5所示。

圖5 數(shù)字化生產(chǎn)線布局圖Fig.5 Digital production line layout diagram

（6）生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

生產(chǎn)線控制系統(tǒng)是由一套生產(chǎn)線控制系統(tǒng)軟件和一臺(tái)中央數(shù)據(jù)處理服務(wù)器組成的智能化網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，具有多設(shè)備互聯(lián)互通、數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)、加工自動(dòng)完成、工序自動(dòng)流轉(zhuǎn)、工序節(jié)拍控制、自動(dòng)物料傳遞等功能，實(shí)現(xiàn)設(shè)備與設(shè)備、設(shè)備與控制系統(tǒng)、物料與設(shè)備及控制系統(tǒng)等系統(tǒng)間的集成與信息交互，由智能化網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)統(tǒng)一管理分發(fā)作業(yè)指令，并對(duì)各設(shè)備執(zhí)行狀態(tài)、執(zhí)行結(jié)果的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，將必要數(shù)據(jù)傳遞至下一道工序，完成生產(chǎn)線的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)以及節(jié)拍控制。

（7）生產(chǎn)線集成運(yùn)行。

數(shù)字化生產(chǎn)線建設(shè)周期為10個(gè)月，設(shè)備采購(gòu)到廠后，按照仿真過(guò)的生產(chǎn)線布局進(jìn)行設(shè)備調(diào)整，并開(kāi)展設(shè)備與設(shè)備集成、設(shè)備與信息系統(tǒng)集成以及生產(chǎn)線試運(yùn)行與驗(yàn)收。生產(chǎn)線已經(jīng)過(guò)兩年的批產(chǎn)運(yùn)行，完全滿足生產(chǎn)線規(guī)劃的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

5 結(jié)論與展望

渦輪葉片氣膜孔電加工數(shù)字化生產(chǎn)線經(jīng)過(guò)兩年的運(yùn)行和優(yōu)化，經(jīng)過(guò)5000余件零件的生產(chǎn)驗(yàn)證，已實(shí)現(xiàn)10種以上型號(hào)產(chǎn)品共線的“24 h無(wú)人化生產(chǎn)”，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)顯著提升。

（1）生產(chǎn)線已實(shí)現(xiàn)10種以上型號(hào)共線生產(chǎn)，年產(chǎn)量達(dá)到2000件以上，一次交檢合格率達(dá)到99%，生產(chǎn)線綜合效率 （OEE）達(dá)到88%，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到數(shù)字化生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

（2）生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)“24 h無(wú)人化生產(chǎn)”能力。通過(guò)智能化網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)管理整個(gè)生產(chǎn)線，自動(dòng)完成生產(chǎn)派工、加工節(jié)拍分配，自動(dòng)調(diào)用夾具、刀具、程序，自動(dòng)開(kāi)展測(cè)量、自適應(yīng)加工和異常報(bào)警、SPC分析監(jiān)控、檢測(cè)報(bào)告等功能。

（3）基于自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片電加工數(shù)字化生產(chǎn)線建設(shè)打破了發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片加工技術(shù)和先進(jìn)裝備的壟斷地位，解決了發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片加工領(lǐng)域多年來(lái)的“卡脖子”難題，積累了專業(yè)化的建線經(jīng)驗(yàn)，為電加工數(shù)字化生產(chǎn)線在航空領(lǐng)域的推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

數(shù)字化轉(zhuǎn)型是企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的必選題，數(shù)字化、智能化技術(shù)的應(yīng)用必將催生制造業(yè)生產(chǎn)組織模式和商業(yè)模式變革。未來(lái)，將規(guī)劃和建設(shè)渦輪葉片數(shù)字化車(chē)間，應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)實(shí)現(xiàn)虛擬車(chē)間的資源數(shù)字孿生模型與物理實(shí)體車(chē)間的產(chǎn)品和生產(chǎn)設(shè)備集成，打通虛擬車(chē)間與物理實(shí)體車(chē)間的數(shù)據(jù)傳遞渠道，實(shí)現(xiàn)制造過(guò)程中ERP、MES等信息系統(tǒng)與設(shè)備和產(chǎn)品之間的信息交互，對(duì)整個(gè)制造過(guò)程進(jìn)行全面建模分析與優(yōu)化。同時(shí)，構(gòu)建基于渦輪葉片實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的全生命周期三維模型及數(shù)據(jù)包，支持開(kāi)展航空發(fā)動(dòng)機(jī)基于實(shí)測(cè)三維模型的裝配仿真和維修仿真，顯著提升航空發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配效率和產(chǎn)品質(zhì)量。