自動翻轉吊掛在飛機裝配中的應用

唐軍虎　于竹

摘要：近年來，國內外涌現出一大批航空制造企業，其中有研發中國自己的大飛機項目的國有企業，也有和國外合作轉包生產的飛機大部件產品的民營企業。文章闡述了一種能實現飛機大部件在空中翻轉來調整裝配姿態的設備，這種設備用一些簡單的連桿結構與產品連接，通過遠程遙控來控制產品的翻轉和姿態調整，最終達到產品的裝配需求狀態。

摘要：自動翻轉吊掛；飛機裝配；航空制造企業；裝配姿態；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 傳統飛機部件吊運方式

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

2 傳統飛機部件姿態調整方式

在飛機設計時，其每個部件都有對應的機身坐標，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來完成裝配，這時候從一個站位轉移至下一個站位時，就需要對飛機姿態進行調整，傳統的對飛機姿態的調整通常有以下方式：（1）在飛機裝配工裝上增加旋轉支撐裝置，當產品需要姿態調整時，手動旋轉羅盤，通過絲杠帶動產品旋轉或平移而發生位置變化，來實現產品兩種或多種姿態之間的變換，這種姿態調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計伺服電機，電機通過軌道使產品在軌道上旋轉或平移，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節，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下的吊運，產品可以在一種姿態下吊起并保持平衡，當產品到下一站位時，利用產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品邊下落邊姿態調整，如某機型的機身下半刻由側位調整為正位。

3 自動翻轉吊掛的技術標準

（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，并且長度可調節；（6）操作系統采用無線控制并配充電器和電池；（7）翻轉速度最大為8m/min，速度均勻；（8）利用4根吊繩防止產品擺動；（9）皮帶轉動過程需具有防滑結構；（10）吊掛自重低于1000kg。

4 自動翻轉吊掛概述

隨著航空產品的迅速發展和自動化裝備和柔性技術的引進，用戶對大型客機的安全性、舒適性、實用性等要求越來越高，必然導致產品的結構尺寸大、零件數量多、復雜程度高。要解決這些問題，其傳統的吊裝形式已經滿足不了現代飛機裝配的要求，自動翻轉吊掛就是在此背景下，結合自動化裝備技術和柔性裝配技術，通過電機轉動和皮帶傳動方式實現飛機大部件的空中運輸和空中姿態調整。

采用飛機大部件空中運輸和空中姿態調整技術可實現飛機產品的低成本、高質量和快速響應制造，這對我國新一代大中型飛機的研制和批生產有著重要的意義。大中型飛機的設計空機重量都在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調整問題，考慮安全性，僅靠一般的單吊帶是很難實現的，大飛機的生產線都是按脈動式生產模式進行，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，結合大部件平臺建設和無線控制技術，實現一種大部件在空中既能運輸又能姿態調整就顯的至關重要。該自動翻轉吊掛就是在滿足以上要求下設計并制造，主要由5個部分組成：遠程控制系統、框架組件、旋轉機構、吊帶、產品連桿機構，如圖1所示：

5 自動翻轉吊掛的結構

5.1 支撐框架

自動翻轉吊掛的框架組件由吊索組件和支撐框架構成，材料為20#鋼，吊索組件為翻轉吊掛的起吊裝置，由鋼絲繩和吊環組成，支撐框架為翻轉吊掛承載主體。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和旋轉機構的安裝，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 旋轉機構

旋轉機構是自動翻轉吊掛的主要結構，主軸采用40Cr熱處理，結構包括傳動軸、滾輪、軸卡、驅動組件、軸承座和聯軸器，傳動軸與驅動組件連接，驅動組件是動力傳輸部件，帶動轉動軸旋轉，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動，聯軸器用于連接兩段傳動軸，使其保證轉速相同。對于不同的產品或部件，產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，從而使吊帶處于產品的起吊位置。

5.3 遠程控制系統

遠程控制系統采用無線遙控方式，由遙控發射機、接收機組成，遙控發射機有啟/停、正向/反向、快速/慢速和急停功能，將運行信號發射到接收機，接收機配備繼電器輸出控制變頻器的啟動、運轉方向和運轉速度，運轉速度可以根據用戶的要求進行設置和限制。在控制系統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

滾輪和吊帶是實現翻轉功能的主要結構，通過滾輪帶動吊帶這種傳遞方式實現產品或部件空中翻轉和運輸。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，吊帶的另一端與產品相連，滾輪轉動時，吊帶伸長或縮短，從而帶動產品進行翻轉。考慮到安全因素，吊帶采用高強度尼龍材質，其具有較強的耐摩和抗拉特性。

6 自動翻轉吊掛與產品連接結構

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

增強。

要實現產品的翻轉或空中運輸，首先要使產品與翻轉吊掛相連，翻轉是通過皮帶帶動的，那么在產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過程中對產品造成損傷，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 結語

在現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、翻轉及姿態調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雜環節，從而顯著提高了工作效率、降低了工作強度、節省了廠房空間。

隨著科技水平的不斷提升以及新型技術的成熟和廣泛應用，大型飛機自動裝配自動化裝配技術在組件、部件、總裝中發揮著重要作用，其經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、部件裝配中實現自動化裝配，并取得了顯著成效。而總裝生產線的建設正借鑒國外先進成功經驗，研究探索脈動生產線，并在技術上取得了較大進展。因此，自動翻轉吊掛在飛機裝配中的應用，不管是在總裝生產線建設上還是在脈動生產線的實現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。

（責任編輯：蔣建華）