自動翻轉(zhuǎn)吊掛在飛機裝配中的應(yīng)用

唐軍虎　于竹

摘要：近年來，國內(nèi)外涌現(xiàn)出一大批航空制造企業(yè)，其中有研發(fā)中國自己的大飛機項目的國有企業(yè)，也有和國外合作轉(zhuǎn)包生產(chǎn)的飛機大部件產(chǎn)品的民營企業(yè)。文章闡述了一種能實現(xiàn)飛機大部件在空中翻轉(zhuǎn)來調(diào)整裝配姿態(tài)的設(shè)備，這種設(shè)備用一些簡單的連桿結(jié)構(gòu)與產(chǎn)品連接，通過遠程遙控來控制產(chǎn)品的翻轉(zhuǎn)和姿態(tài)調(diào)整，最終達到產(chǎn)品的裝配需求狀態(tài)。

摘要：自動翻轉(zhuǎn)吊掛；飛機裝配；航空制造企業(yè)；裝配姿態(tài)；遠程控制 文獻標識碼：A

中圖分類號：TP393 文章編號：1009-2374（2017）04-0033-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.04.017

1 傳統(tǒng)飛機部件吊運方式

飛機裝配生產(chǎn)線和其他產(chǎn)品裝配生產(chǎn)線一樣，也是分站位、分工段來實現(xiàn)流水線作業(yè)，只是飛機屬于大型裝配部件，并且對它的姿態(tài)有更高的要求，在產(chǎn)品流轉(zhuǎn)過程中需要產(chǎn)品從一個站位移動到另一個站位，通常需要一些輔助設(shè)備來完成一系列動作，這種輔助設(shè)備也就是我們所說的吊掛，常見的有鋼管焊接結(jié)構(gòu)和桁架結(jié)構(gòu)。

2 傳統(tǒng)飛機部件姿態(tài)調(diào)整方式

在飛機設(shè)計時，其每個部件都有對應(yīng)的機身坐標，但是在飛機裝配中，其飛機的每個部件不可能完全在機身坐標下完成，而是以方便部件裝配的姿態(tài)來完成裝配，這時候從一個站位轉(zhuǎn)移至下一個站位時，就需要對飛機姿態(tài)進行調(diào)整，傳統(tǒng)的對飛機姿態(tài)的調(diào)整通常有以下方式：（1）在飛機裝配工裝上增加旋轉(zhuǎn)支撐裝置，當產(chǎn)品需要姿態(tài)調(diào)整時，手動旋轉(zhuǎn)羅盤，通過絲杠帶動產(chǎn)品旋轉(zhuǎn)或平移而發(fā)生位置變化，來實現(xiàn)產(chǎn)品兩種或多種姿態(tài)之間的變換，這種姿態(tài)調(diào)整適用于較小的部件，如某機型的半殼裝配；（2）在飛機裝配型架上設(shè)計伺服電機，電機通過軌道使產(chǎn)品在軌道上旋轉(zhuǎn)或平移，其操作可以手動和自動切換，適用于大部件之間裝配時其位移的調(diào)節(jié)，如某機型的機身對接裝配；（3）利用專用吊裝夾具，這種夾具能滿足飛機兩種姿態(tài)下的吊運，產(chǎn)品可以在一種姿態(tài)下吊起并保持平衡，當產(chǎn)品到下一站位時，利用產(chǎn)品上的某個支撐點與下一站位的工裝配合，通過降落吊車來完成產(chǎn)品邊下落邊姿態(tài)調(diào)整，如某機型的機身下半刻由側(cè)位調(diào)整為正位。

3 自動翻轉(zhuǎn)吊掛的技術(shù)標準

（1）滾輪采用電機控制，電機采用380V的三相電壓，頻率為50Hz，吊掛電源與外接電源采用標準插頭連接；（2）配備4個轉(zhuǎn)動滾輪，且可以沿軸移動并能鎖定位置；（3）吊裝時使用任意兩個滾輪的安全工作載荷為1000kg；（4）皮帶位置為下半殼的2個框位置，且用夾具與皮帶相連；（5）皮帶長寬度為50mm，長度為10000mm，并且長度可調(diào)節(jié)；（6）操作系統(tǒng)采用無線控制并配充電器和電池；（7）翻轉(zhuǎn)速度最大為8m/min，速度均勻；（8）利用4根吊繩防止產(chǎn)品擺動；（9）皮帶轉(zhuǎn)動過程需具有防滑結(jié)構(gòu)；（10）吊掛自重低于1000kg。

4 自動翻轉(zhuǎn)吊掛概述

隨著航空產(chǎn)品的迅速發(fā)展和自動化裝備和柔性技術(shù)的引進，用戶對大型客機的安全性、舒適性、實用性等要求越來越高，必然導(dǎo)致產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)尺寸大、零件數(shù)量多、復(fù)雜程度高。要解決這些問題，其傳統(tǒng)的吊裝形式已經(jīng)滿足不了現(xiàn)代飛機裝配的要求，自動翻轉(zhuǎn)吊掛就是在此背景下，結(jié)合自動化裝備技術(shù)和柔性裝配技術(shù)，通過電機轉(zhuǎn)動和皮帶傳動方式實現(xiàn)飛機大部件的空中運輸和空中姿態(tài)調(diào)整。

采用飛機大部件空中運輸和空中姿態(tài)調(diào)整技術(shù)可實現(xiàn)飛機產(chǎn)品的低成本、高質(zhì)量和快速響應(yīng)制造，這對我國新一代大中型飛機的研制和批生產(chǎn)有著重要的意義。大中型飛機的設(shè)計空機重量都在40T以上，其中僅機身重量也都超過20T。對如此龐然大物的空中起吊和姿態(tài)調(diào)整問題，考慮安全性，僅靠一般的單吊帶是很難實現(xiàn)的，大飛機的生產(chǎn)線都是按脈動式生產(chǎn)模式進行，因此對飛機在各站位的移動就是必須要考慮的問題，并且要兼顧移動的安全性和方便性，結(jié)合大部件平臺建設(shè)和無線控制技術(shù)，實現(xiàn)一種大部件在空中既能運輸又能姿態(tài)調(diào)整就顯的至關(guān)重要。該自動翻轉(zhuǎn)吊掛就是在滿足以上要求下設(shè)計并制造，主要由5個部分組成：遠程控制系統(tǒng)、框架組件、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、吊帶、產(chǎn)品連桿機構(gòu)，如圖1所示：

5 自動翻轉(zhuǎn)吊掛的結(jié)構(gòu)

5.1 支撐框架

自動翻轉(zhuǎn)吊掛的框架組件由吊索組件和支撐框架構(gòu)成，材料為20#鋼，吊索組件為翻轉(zhuǎn)吊掛的起吊裝置，由鋼絲繩和吊環(huán)組成，支撐框架為翻轉(zhuǎn)吊掛承載主體。吊索組件一端與車間的起吊行車相連，一端與支撐框架連接，支撐框架同時用于承載遠程控制系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的安裝，車間起吊行車可以通過吊索組件對支撐框架進行吊起或運輸。專門為支撐框架制作一個移動托架，用于支撐框架的存放和地面移動。

5.2 旋轉(zhuǎn)機構(gòu)

旋轉(zhuǎn)機構(gòu)是自動翻轉(zhuǎn)吊掛的主要結(jié)構(gòu)，主軸采用40Cr熱處理，結(jié)構(gòu)包括傳動軸、滾輪、軸卡、驅(qū)動組件、軸承座和聯(lián)軸器，傳動軸與驅(qū)動組件連接，驅(qū)動組件是動力傳輸部件，帶動轉(zhuǎn)動軸旋轉(zhuǎn)，滾輪通過鍵連接在傳動軸上，軸卡限制滾輪軸向移動，軸承座支撐傳動軸，同時保證傳動軸無障礙轉(zhuǎn)動，聯(lián)軸器用于連接兩段傳動軸，使其保證轉(zhuǎn)速相同。對于不同的產(chǎn)品或部件，產(chǎn)品或部件吊掛點變化時，可以通過松動軸卡改變滾輪的位置，從而使吊帶處于產(chǎn)品的起吊位置。

5.3 遠程控制系統(tǒng)

遠程控制系統(tǒng)采用無線遙控方式，由遙控發(fā)射機、接收機組成，遙控發(fā)射機有啟/停、正向/反向、快速/慢速和急停功能，將運行信號發(fā)射到接收機，接收機配備繼電器輸出控制變頻器的啟動、運轉(zhuǎn)方向和運轉(zhuǎn)速度，運轉(zhuǎn)速度可以根據(jù)用戶的要求進行設(shè)置和限制。在控制系統(tǒng)上安裝有聲光自動報警裝置，會自動進行電機故障的檢測，聲光報警器會及時揭示故障信息，提示用戶進行檢修。

5.4 滾輪和吊帶

滾輪和吊帶是實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)功能的主要結(jié)構(gòu)，通過滾輪帶動吊帶這種傳遞方式實現(xiàn)產(chǎn)品或部件空中翻轉(zhuǎn)和運輸。兩組滾輪與吊帶采用反向相對纏繞，兩根吊帶的一端分別固定纏繞在兩滾輪的槽口中，吊帶的另一端與產(chǎn)品相連，滾輪轉(zhuǎn)動時，吊帶伸長或縮短，從而帶動產(chǎn)品進行翻轉(zhuǎn)。考慮到安全因素，吊帶采用高強度尼龍材質(zhì)，其具有較強的耐摩和抗拉特性。

6 自動翻轉(zhuǎn)吊掛與產(chǎn)品連接結(jié)構(gòu)

飛機裝配對其質(zhì)量和安全性要求非常高，一般的組件或部件結(jié)構(gòu)比較柔軟，為了使產(chǎn)品在起吊或翻轉(zhuǎn)產(chǎn)品時產(chǎn)品不變形，在產(chǎn)品上加支撐裝置來保證其外形。對于壁板或半殼部件，用一根可調(diào)節(jié)長度的連桿，連桿的兩端與壁板或者半殼上框的定位孔相連，通過中間的調(diào)節(jié)螺母將連桿拉直，這樣整個壁板或半殼的剛性就會

增強。

要實現(xiàn)產(chǎn)品的翻轉(zhuǎn)或空中運輸，首先要使產(chǎn)品與翻轉(zhuǎn)吊掛相連，翻轉(zhuǎn)是通過皮帶帶動的，那么在產(chǎn)品上必須有一個與皮帶連接的接頭，此接頭依然采用壁板上框的定位器來進行定位，同時為了防止起吊和翻轉(zhuǎn)過程中對產(chǎn)品造成損傷，在接頭上增加了蒙皮保護板，這樣吊帶就可以和接頭進行可拆卸的連接。

7 結(jié)語

在現(xiàn)代飛機制造的裝配工藝過程中，吊掛的使用越來越廣泛，尤其在飛機部件總裝過程中，吊掛對大部件的對接、翻轉(zhuǎn)及姿態(tài)調(diào)整等工作起著越來越重要的作用。吊掛的使用減少了大量采用對接車進行對接飛機各部件的復(fù)雜環(huán)節(jié)，從而顯著提高了工作效率、降低了工作強度、節(jié)省了廠房空間。

隨著科技水平的不斷提升以及新型技術(shù)的成熟和廣泛應(yīng)用，大型飛機自動裝配自動化裝配技術(shù)在組件、部件、總裝中發(fā)揮著重要作用，其經(jīng)濟和社會效益非常顯著，在我們大飛機研制和制造中，通過廠、所、高校等多家合作，在部分型號飛機的組件、部件裝配中實現(xiàn)自動化裝配，并取得了顯著成效。而總裝生產(chǎn)線的建設(shè)正借鑒國外先進成功經(jīng)驗，研究探索脈動生產(chǎn)線，并在技術(shù)上取得了較大進展。因此，自動翻轉(zhuǎn)吊掛在飛機裝配中的應(yīng)用，不管是在總裝生產(chǎn)線建設(shè)上還是在脈動生產(chǎn)線的實現(xiàn)上都有很重要的作用。

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作者簡介：唐軍虎（1983-），男，中航沈飛民用飛機有限責任公司工程師，研究方向：大型客機裝配技術(shù)。

（責任編輯：蔣建華）