柔性加工在空客A320產(chǎn)品上的應(yīng)用

徐紅彥，舒曉君，徐光輝

(中航飛機(jī)股份有限公司 長沙起落架分公司，陜西 漢中 723200)

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柔性加工在空客A320產(chǎn)品上的應(yīng)用

徐紅彥，舒曉君，徐光輝

(中航飛機(jī)股份有限公司 長沙起落架分公司，陜西 漢中 723200)

柔性自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)是當(dāng)前機(jī)械制造業(yè)發(fā)展的方向，針對中航飛機(jī)股份有限公司長沙起落架分公司的轉(zhuǎn)包產(chǎn)品所具有的批量大、鍛件結(jié)構(gòu)規(guī)整和交付周期短等特點(diǎn)，建立了空客A320扭力臂柔性加工數(shù)控生產(chǎn)線。依據(jù)工作原理，對零件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，編制了適應(yīng)生產(chǎn)線加工的工藝流程、加工程序，設(shè)計(jì)并制造了相應(yīng)夾具，完成了柔性數(shù)控加工生產(chǎn)線的布局。通過項(xiàng)目的實(shí)施，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量，縮短了產(chǎn)品加工周期，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。

A320；機(jī)器人；柔性數(shù)控加工

柔性自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)技術(shù)，是當(dāng)前機(jī)械制造業(yè)適應(yīng)市場動(dòng)態(tài)需求及產(chǎn)品不斷迅速更新的主要手段。應(yīng)用由不同柔性自動(dòng)化水平構(gòu)成的制造系統(tǒng)可以使生產(chǎn)率提高1～4倍，新產(chǎn)品試制周期和費(fèi)用減少1/3～1/2，從而縮短了制造周期和交貨期，加快了產(chǎn)品更新?lián)Q代，大幅度降低了成本，提高了企業(yè)對市場變化的應(yīng)變能力和競爭能力，給企業(yè)帶來了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

1　背景

國內(nèi)柔性制造在不斷地推廣應(yīng)用，是時(shí)代發(fā)展的需要。柔性制造使零件自動(dòng)裝夾方便，并具有高效率，高精度，高穩(wěn)定性及可靠性，自控系統(tǒng)功能完善，人機(jī)界面易掌握、易操作，編程維修方便等優(yōu)勢。中航飛機(jī)股份有限公司長沙起落架分公司為空客A320飛機(jī)年產(chǎn)上千件扭力臂，其鍛件結(jié)構(gòu)規(guī)整，尺寸合適，交付周期短，適合柔性制造；因此，在System 3R公司的協(xié)助下，通過升級加工中心，引入柔性制造并以年產(chǎn)上千件的空客A320飛機(jī)扭力臂做為研究對象，利用高精度快速定位托盤系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)“輸入毛坯，輸出產(chǎn)品”的目標(biāo)。在確保產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，提高產(chǎn)品的加工效率是研究的主要方向。

2　工作原理

柔性加工的特點(diǎn)如下：1)柔性制造系統(tǒng)具有制造不同產(chǎn)品的特有柔性，不需要改變系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，能夠生產(chǎn)不同的產(chǎn)品，從而適應(yīng)市場變化，縮短新產(chǎn)品研發(fā)周期；2)借助計(jì)算機(jī)，柔性制造系統(tǒng)加工輔助時(shí)間大為減少，可以顯著提高機(jī)床利用率(可達(dá)75%～90%)；3)由于工序合并，所需裝夾次數(shù)和使用機(jī)床數(shù)量減少，降低設(shè)備成本，縮減系統(tǒng)在制品庫存量，工作循環(huán)時(shí)間減少，生產(chǎn)周期縮短；4)系統(tǒng)的控制、管理和傳輸都是依靠計(jì)算機(jī)，使得操作人員也減少。

柔性制造系統(tǒng)由物質(zhì)系統(tǒng)、能量系統(tǒng)和信息系統(tǒng)等3部分組成，各個(gè)系統(tǒng)又由許多子系統(tǒng)構(gòu)成。筆者所在公司的柔性制造系統(tǒng)主要由7臺加工中心組成，采用行走式工業(yè)機(jī)器人線形輸送裝置，儲存裝置采用立體倉庫和托盤站。托盤是一種隨行夾具，其上裝有工件夾具，工件裝夾在工件夾具上，托盤、工件夾具和工件形成一體，由輸送裝置輸送，托盤裝夾在機(jī)床的工作臺上。托盤站還可以配置在機(jī)床附近，起暫時(shí)存儲與緩沖作用。立體倉庫主要是夾具庫。

3　產(chǎn)品分析及設(shè)計(jì)

本文主要針對空客A320飛機(jī)扭力臂熱前加工進(jìn)行分析研究。

3.1產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)

該產(chǎn)品鍛件的長、寬、高分別為471、260和92 mm，兩孔中心距為350 mm，零件的外形公差為±0.15 mm，A320飛機(jī)扭力臂零件結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵尺寸如圖1所示。

圖1　A320飛機(jī)扭力臂零件結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵尺寸

3.2產(chǎn)品熱前加工流程編制

在柔性加工生產(chǎn)線上，產(chǎn)品加工流程安排原則是主要采用工序合并，以裝夾次數(shù)和使用機(jī)床數(shù)量最少的原則進(jìn)行工藝流程編制[1]。

扭力臂熱前加工流程為：領(lǐng)料→鉗工(標(biāo)識)→數(shù)控(加工端面、孔基準(zhǔn))→數(shù)控(加工零件上表面)→數(shù)控(翻面加工零件另一上表面)→數(shù)控(加工零件油嘴、锪窩)→鉗工(打磨)。其中，領(lǐng)料、鉗工(2處)為線下操作。

3.3夾具設(shè)計(jì)

1)柔性線上零件的裝夾示意圖如圖2所示，采用組合式夾具系統(tǒng)[2]，實(shí)現(xiàn)零件快速裝夾和定位。

圖2　柔性線上零件的裝夾示意圖

2)高精度基準(zhǔn)定位基座。采用8孔定位基座(見圖3)。基準(zhǔn)定位基座重復(fù)定位精度≤0.005 mm，最大承重2 000 kg，安裝在機(jī)床上。在8孔定位基座上有一個(gè)高精度定位孔，其余為定向孔，以實(shí)現(xiàn)同一設(shè)備、相同夾具快速定位。由于基座重復(fù)定位精度≤0.005 mm，確保了相同設(shè)備、相同夾具，加工程序原點(diǎn)的統(tǒng)一性。

圖3　8孔定位基座

3)精確定位工件托盤。根據(jù)8孔定位基座，采用8個(gè)定位拉桿的工件托盤(見圖4)，它是定位基座與夾具體之間的連接板。

圖4　8個(gè)定位拉桿的工件托盤

3.4組合式夾具

根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)，夾具采用以零件孔與端面定位夾緊的方式，線下以φ64、φ40 mm孔定位(見圖5)，采用脹開式心軸(見圖6)以及鎖緊的方法實(shí)現(xiàn)零件的快速裝夾、壓緊。

圖5　自動(dòng)化生產(chǎn)線下進(jìn)行零件的裝夾

圖6　φ64 mm脹開式心軸示意圖

4　柔性數(shù)控加工生產(chǎn)線的布局

柔性數(shù)控加工生產(chǎn)線主要由2臺臥式和5臺立式加工中心組成，機(jī)床和工件存放區(qū)安裝在機(jī)器人過道的一側(cè)或兩側(cè)。機(jī)器人沿著導(dǎo)軌往復(fù)運(yùn)動(dòng)用來搬運(yùn)工件和托盤。

5　產(chǎn)品柔性數(shù)控加工過程

1)將夾具吊入機(jī)床裝載庫，由機(jī)器人將裝載好的夾具帶零件放入機(jī)床，進(jìn)行基準(zhǔn)孔、面的加工(見圖7)。

圖7　熱前基準(zhǔn)加工過程

2)以加工后的基準(zhǔn)孔、面定位，進(jìn)行零件正、反面和油嘴型面的加工，完成零件的熱前尺寸加工(見圖8)。

圖8　熱前外形加工過程

6　柔性加工工作流程圖

柔性加工工作流程如圖9所示。

圖9　柔性加工工作流程圖

7　結(jié)語

通過對空客A320飛機(jī)扭力臂在柔性加工生產(chǎn)線上的應(yīng)用，初步實(shí)現(xiàn)了零件的快速定位和裝夾，提高了產(chǎn)品的加工效率，降低了人工成本，但是在產(chǎn)品尺寸補(bǔ)償、在線測量方面還未開展工作，需要進(jìn)一步摸索。

[1] 周麗,王巍.航空高筋薄壁類鋁合金零件加工方法研究[J].新技術(shù)新工藝,2014(10):23-25.

[2] 張國立,吳若仟,王巖. 車床組合夾具的實(shí)際應(yīng)用[J]. 新技術(shù)新工藝, 2014(1):9-11.

責(zé)任編輯鄭練

Application of Flexible Automatic Production in the Airbus A320

XU Hongyan, SHU Xiaojun, XU Guanghui

(Changsha Branch, AVIC Aircraft Landing Gear Co., Ltd., Hanzhong 723200, China)

Flexible automatic production technology is the developing direction of the current machinery manufacturing industry. The characteristic of our subcontract products are large batch, regular forgings structure, short delivery cycle. In view of this characteristic, the airbus A320 torque link flexible manufacturing CNC production line was established. According to the working principle, analyzed the parts structure, created the machining process and procedure which adapted production line, designed and manufactured the corresponding fixtures, completed the layout of flexible CNC machining production line. Through the implementation of the project, to ensure the quality of the products, shorten the Product processing cycle, and reduce the labor intensity.

A320, robots, flexible automatic production

V 260.6

A

徐紅彥(1968-)，女，高級工程師，主要從事飛機(jī)復(fù)雜零件的研制、航空產(chǎn)品機(jī)械加工、NC程序編制及工藝管理等方面的研究。

2016-04-28