“黑灯工厂”大揭秘
——实现精密铝合金结构件无人化制造
日夜不停转的机器，无数机械臂上下飞舞，带有ID的物料以稳定速率前进，流水线有条不紊运行，当工序依次走完，成品由自动化小车分拣送至无人仓库.....生产车间热火朝天，却见不到几个工人。这就是现代“黑灯工厂”的真实场景。
“黑灯工厂”直译自英文Dark Factory，即智慧工厂，亦即从原材料到最终成品，所有的加工、运输、检测过程均在空无一人的工厂内完成，无需人工操作，把工厂交给机器，所以可以关灯运行。故得名“黑灯工厂”。
2021年年初，由武汉华中数控股份有限公司、沈阳华飞智能科技有限公司、沈阳精锐数控机床有限公司等企业与某重点电子通讯企业联合，针对电子行业铝合金复杂精密结构件加工材料的切削去除率高、薄壁深腔加工易变形、六面特征装夹频繁等工艺难点，以及由此造成的加工设备利用率低、加工周期长、应急响应迟缓、自动化水平低的瓶颈问题，研发出国产高档数控机床和智能柔性加工生产线，实现了对铝合金复杂精密结构件的高效、多品种、变批量、多工艺融合的柔性化、规模化、自动化、智能化、无人化加工生产，达到了“黑灯工厂”的运行效果。经过了一年的运行试生产，加工制造出数千件各类铝合金精密结构件，加工质量完全满足生产需求，加工效率大幅提升。
该工厂由两条数控柔性智能加工生产线组成，每条生产线由配置华中8型数控系统的4台五轴卧式加工中心、1套生产线中央刀库及刀具机械手、1套生产线物料库及物料机械手和生产线管控系统组成。
现场实景图
那么，
这些铝合金精密结构件应用于在哪些领域？
有什么工艺特点和市场需求？
对数控系统关键技术有什么要求？
该“黑灯工厂”在加工这些铝合金精密结构件上又有哪些优势？
黑灯工厂如何实现自动化和智能化加工生产？
下面为您一一揭晓！
一、精密铝合金组件的市场需求
随着我国经济结构的转型，即渐渐由制造大国向制造强国转型的，精密结构件产业面临着新的发展机遇，我国铝合金精密结构件的产量在金属精密结构件中的占比已经大幅度提升。随着航空航天、汽车、通讯等技术的飞速发展，航空结构件、消费类电子精密结构件及模组、新能源汽车结构件及模组等产品市场爆发，我国铝合金精密结构制造行业迎来前所未有的发展机遇。
1．航空航天领域的铝合金、钛合金和辅材的复杂结构件市场需求
航空复杂结构件的梁、框、肋、壁板、接头、长桁等主要以铝合金、钛合金和复合材料组成，航天复杂结构件的壳体类、复杂筒类、功能关键部件等主要以铝合金和复合材料组成。
2. 通讯、电子领域精密铝合金组件市场需求
在通讯领域，随着5G的发展，以手机、智能手表、笔记本电脑等为代表的5G智能终端的需求也越来越大，所需的铝合金结构件需求量增长较多。
而5G基站的快速建设，5G散热壳体、5G通讯腔体滤波器、天线底板、5G接插件等结构件的需求加大。
3．汽车领域精密铝合金组件市场需求
随着汽车产业的快速发展，轻量化技术、材料、工艺的研究和开发已经成为世界各大汽车生产厂家提高竞争能力的关键之一。铝合金作为关键的轻量化材料，被各大汽车企业用于替换原有的钢制件。目前，铝合金主要用于制造发动机的缸体、缸盖、轴承座、离合器壳、变速箱壳、活塞、汽车轮毂等。
此外，随着中国新能源汽车的高速发展，用于新能源汽车铝合金组件的加工需求将越来越大。这其中，以电驱、电池、电控为代表的“三电”产品，对铝合金组件的需求最为明显，主要包括电机壳、电机端盖，电池箱体、电池箱上盖、电池箱底壳，高压盒PEU壳体，减速箱壳体等。
二、精密铝合金组件的加工工艺特点
由于铝合金材料去除量大、刚性低、强度弱，容易产生较大变形，加工后难以保证零件的加工精度和表面质量，精密铝合金结构件制造加工工艺要求较高，具有以下技术特点：
1. 钻攻、攻丝加工多
通讯类精密铝合金组件，由于需要安装各种电子元器件，所以零件上的孔位多，钻孔攻丝占比大。
2．同一个工件需完成多个面多道工序加工，对效率要求高
铝合金精密组件一般有多个面经过多道工序加工，有的零件6个面都需要加工，工件在工艺编排不好时，重复装拆频率较高。
3. 材料去除率大，对精度要求高
由于铝合金组件小型化、轻量化、高精度需求，一般零件都是从一整块铝件直接加工，材料去除率高，有的零件甚至达到95%以上的去除率。同时，有很多薄壁、小圆柱等造型，对精度的要求非常高。
三、精密铝合金组件的加工对数控机床和系统的要求
针对铝合金复杂精密结构件加工材料的切削去除率高、薄壁深腔加工易变形、六面特征装夹频繁的工序复杂等工艺难点问题，数控加工工艺方法发生了根本性的变化，对数控机床和数控系统提出了新的要求，数控机床从传统的低转速、大扭矩切削加工向高转速、高进给、轻负荷切削加工、高效五轴联动方向发展。同时，由于高速五轴卧式加工中心具有高效、高精度、高复合化等特点，高速五轴卧式加工中心的需求越来越大。因此，高加速度（﹥1G）、高速高精控制、多轴虚拟轴的RTCP控制、同步轴（水平/垂直）全闭环控制、主从消隙控制、大功率伺服驱动、高速主轴控制等成为数控系统的必备技术。
1. 黑灯工厂如何实现精密铝合金零件的高效、高精加工？
黑灯工厂中，华中数控与沈阳精锐合作研发的JW5040a5、JW5080a5五轴卧式加工中心，针对铝合金组件需要高效率、高精度加工的特点，采用3+2的结构布局，装夹一次最多可以完成6个面的加工，1次装夹就可以完成整个零件的加工，1台卧式五轴加工中心的效率相当于传统的6台三轴加工中心，由此确保大部分特征在一次装夹中完成精加工。
