飛機(jī)自動化裝配工裝技術(shù)研究

郭峰 蔡繼釗

摘 要 本文簡要闡述了一種民用飛機(jī)活動翼面產(chǎn)品裝配定位方案，并對裝配工裝的自動定位結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)分析。

關(guān)鍵詞 自動化;裝配工裝;定位

引言

近年來，國家新機(jī)研制項(xiàng)目大幅度增加，飛機(jī)產(chǎn)能需求不斷提升，產(chǎn)品裝配車間工作任務(wù)極其繁重，為了滿足產(chǎn)品下架需求，活動翼面?zhèn)鹘y(tǒng)定位器結(jié)構(gòu)被設(shè)計(jì)成可拆卸形式，這些可拆卸定位組件不但拆卸費(fèi)時費(fèi)力而且極容易產(chǎn)生用錯現(xiàn)象，同時大量的拆卸工作導(dǎo)致了生產(chǎn)效率非常低下。裝配工裝如果沿用傳統(tǒng)工裝研制方案會導(dǎo)致工人操作煩瑣，裝配流程增加，無法提高生產(chǎn)效率。因此迫切需要針對飛機(jī)裝配工裝定位結(jié)構(gòu)進(jìn)行自動化改進(jìn)，降低人工干預(yù)度，提高產(chǎn)品裝配質(zhì)量及生產(chǎn)效率，并且隨著精益制造理念的不斷深入，復(fù)雜的天價(jià)自動定位模式將不復(fù)存在，取而代之的是結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、維保性高的定位結(jié)構(gòu)。因此針對活動翼面自動化裝配工裝進(jìn)行技術(shù)研究是非常必要的[1]。

1 民機(jī)活動翼面產(chǎn)品裝配簡介

該活動翼面產(chǎn)品包含前梁、后梁、上下翼面壁板、梁間肋、兩側(cè)端肋、尾緣、滑輪架、操縱接頭等，是典型的外翼小盒段結(jié)構(gòu)。其裝配順序?yàn)椋呵傲骸罅骸鷥蓚?cè)端肋→梁間肋→操縱接頭→下壁板→上壁板→滑輪架。整個產(chǎn)品采用骨架定位，所有零件均有裝配工藝孔[2]。

2 典型定位結(jié)構(gòu)方案分析

以前梁定位組件為例，對該自動化方案進(jìn)行詳細(xì)說明，前梁平面上設(shè)置有多處定位孔，在定位產(chǎn)品的時候，傳統(tǒng)方案是采用在工裝框架上梁設(shè)置伸根角座，產(chǎn)品定位模塊末端置于角座對合面上，為了滿足產(chǎn)品定位及上下架需求，定位模塊一般采用可拆卸形式或者安裝導(dǎo)向滑軌及助力氣彈簧依靠人工進(jìn)行定位器的推拉升降動作，這兩種方案雖然能夠較好地完成前梁的裝配以及產(chǎn)品上下架需求，但是存在工人勞動強(qiáng)度大、安全隱患大、裝配效率和自動化程度低等缺陷;新的自動化方案是利用低價(jià)氣缸或者電動缸作為驅(qū)動媒介完成定位器升降動作，該方案與高端數(shù)控定位器區(qū)別在于，僅是利用驅(qū)動部件完成助力定位動作，不需要光柵尺等昂貴部件進(jìn)行反饋閉環(huán)操作，整個驅(qū)動部件整合在定位器模塊里，安裝時利用激光跟蹤儀對定位末端進(jìn)行調(diào)整從而保證定位精度[3]，自動定位器見圖1。

3 驅(qū)動電機(jī)選擇的相關(guān)計(jì)算

已知條件：

導(dǎo)程p=5mm，負(fù)載W=30kg，行程S=350mm，運(yùn)行時間t=0.2min，摩擦系數(shù)： f=0.15，絲杠密度γ=0.0078kg/cm3，絲杠直徑D=20mm，絲杠長度：L=500mm。

推動運(yùn)行速度：V=S/t=350mm/12=0.02917 mm/s。

絲杠轉(zhuǎn)一圈所用時間：t=p/v=5/29.17=0.172s。

絲杠工作轉(zhuǎn)速：n工作=60/0.172=349r/min。

推動支撐結(jié)構(gòu)重：G=W×g=30×10=300N，推桿推力：F=G×f=300×0.15=45N。

P負(fù)載=（F1×v）/（1000×0.8）=（255×0.02917）/（1000×0.8）=0.0093kW。

P額定≥2×P負(fù)載=0.2kW。

TL=（F1×p）/（2πη）+0.1=255×0.005/（2π×0.8）=0.254 N.m。

電機(jī)扭矩為 T電機(jī)= TL/50=0.0051N.m。

匹配關(guān)系應(yīng)滿足 T額定≥（2倍）T電機(jī)=0.01 N.m。

4 滑軌當(dāng)量載荷及等價(jià)系數(shù)的計(jì)算

通過設(shè)計(jì)確定其中L0=105mm，L1=135mm，L2=50mm，L3=20mm，mg取定位模塊重量極值300N，計(jì)算結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于滑軌的額定載荷[4]。

4 結(jié)束語

本文通過對民機(jī)活動翼面產(chǎn)品裝配規(guī)劃，研究分析了一種氣缸/電缸驅(qū)動的定位器結(jié)構(gòu)形式，并針對驅(qū)動電機(jī)的選型及直線導(dǎo)軌負(fù)載進(jìn)行了推導(dǎo)驗(yàn)證計(jì)算，

為飛機(jī)活動翼面裝配工裝定位結(jié)構(gòu)自動化研究提供了指導(dǎo)方向。

參考文獻(xiàn)

[1] 許國康. 大型飛機(jī)自動化裝配技術(shù)[J]. 航空學(xué)報(bào)，2008（3）：35-38.

[2] 侯兆珂. 國內(nèi)外飛機(jī)裝配技術(shù)發(fā)展對比研究解析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2015（8）：18-22.

[3] 薛翔，張彤陽.現(xiàn)代飛機(jī)裝配工藝及展望[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2018（10）：184-185.

[4] 丘宏俊，陶華，高曉兵，等.飛機(jī)裝配工藝設(shè)計(jì)知識本體[J].西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007（1）：32-36.