CN110893547B - 一种民用客机复合材料垂直尾翼装配生产线布局方法 - Google Patents

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Abstract

一种民用客机复合材料垂直尾翼装配生产线布局方法，包括有翼盒装配线、方向舵装配线、翻转站、自动化加工线和架下流转线；所述的翻转站设置在整个生产线中间位置，翼盒装配线设置在翻转站的左侧，方向舵装配线设置在翻转站的右侧，自动化加工线设置在自动化加工线的前侧，架下流转线设置在翻转站的后侧。本发明通过上述布局，采用对应加工方法，能够采用一套自动加工设备和翻转设备，实现对翼盒和方向舵的加工。将低了设备成本和占用面积，显小了前期投入。

Description

一种民用客机复合材料垂直尾翼装配生产线布局方法
技术领域
本发明创造针飞机装配工作领域，尤其是民用客机复合材料垂直尾翼装配，对其生产线的设计提出了一种全新的布局方法。
背景技术
民用客机复合材料垂直尾翼装配在国外已采用先进的自动化装配技术，如空客A350飞机垂尾，俄罗斯MS21飞机垂尾都采用了生产线中集成自动化技术，实现装配站位的自动流转，紧固件孔自动加工以及紧固件自动铆接，以形成生产效率很高的脉冲移动式自动化装配生产线。国内对该种生产线的研究尚处于初始阶段，有很多挖掘潜力可以挖掘，迫切需要形成占地面积小，设备利用率高，装配效率高的生产线布局设计方法。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本发明提供一种一种民用客机复合材料垂直尾翼装配生产线布局方法。
为了实现上述目的，本发明创造采用的技术方案为：
一种民用客机复合材料垂直尾翼装配生产线布局方法，包括有翼盒装配线、方向舵装配线、翻转站、自动化加工线和架下流转线；
所述的翻转站设置在整个生产线中间位置，翼盒装配线设置在翻转站的左侧，方向舵装配线设置在翻转站的右侧，自动化加工线设置在自动化加工线的前侧，架下流转线设置在翻转站的后侧。
所述的翼盒装配线中包括有自翼盒装配站位和翼盒前缘装配及下架站位，所述的翼盒装配站位前后均设置有翼盒装配平台I，所述的翼盒前缘装配及下架站位前设有翼盒装配平台 II。
所述的方向舵装配线包括有方向舵装配站位，所述的方向舵装配站位前后均设置有方向舵装配平台。
利用所述的一种民用客机复合材料垂直尾翼装配生产线布局方法进行加工的方法，其特征在于，包括以下加工步骤：
a)翼盒装配：所述的翼盒装配线自翼盒装配站位开始，完成安装工作后向左沿翼盒移动路径进入自动化加工线中的翼盒自动加工站位进行一侧自动制孔；完成后，向后沿翼盒移动路径进入翻转站；翻转180度后，沿翼盒移动路径向前回到自动化加工线进行另一侧自动制孔；完成后，沿翼盒移动路径向右移动至翼盒前缘装配及下架站位；完成安装后，翼盒由AGV车抓举下架并由AGV车移动路径输送至架下流转线；
b)方向舵装配：所述的方向舵装配线自方向舵装配站位开始，完成工作后向右沿方向舵移动路径进入自动化加工线中的方向舵自动加工站位进行一侧自动制孔；完成后，向后沿方向舵移动路径进入翻转站；翻转180度后，沿方向舵移动路径向前回到自动化加工线进行另一侧自动制孔；完成后，沿方向舵移动路径移动至方向舵下架站位；完成安装后，方向舵由翼盒由AGV车抓举下架并由AGV车移动路径输送至架下流转线；
c)翻转站：所述的步骤a)与步骤b)中使用同一个翻转站；待翻转的翼盒工件和方向舵工件交替移动至翻转站位进行翻转；
d)自动化加工线：在对翻转站正前方为内带自动加工设备的驻车位，自动加工设备能够沿左侧加工设备轨道移动至方向舵加工 站位，对方向舵自动加工站位中的方向舵进行加工；自动加工设备能够沿右侧加工设备轨道移动至翼盒加工 站位，对翼盒自动加工站位中的翼盒进行加工；自动加工设备交替对翼盒或方向舵进行加工；
e)架下流转线：由厂房主通道依次经过翼盒装配线后方、方向舵装配线后方，将加工成品输出。
本发明创造的有益效果为：
通过双环生产线布局，并在双环拼接处设置自动加工站位和翻转站位，实现加工设备和翻转站位的共用，大大节省了装配生产面积，较正常的直线型布局脉冲式装配生产线，面积节省约20％。同时相对支线布局脉冲式装配生产线，每条线减少一套自动化加工设备，可有效降低研制批的资金投入，并且能够实现等同的自动化加工效果。
附图说明
图1为本发明创造整体布局示意图。
图2为翼盒装配线布局示意图。
图3为方向舵装配线布局示意图
图4为翻转站布局示意图。
图5为自动化加工线布局示意图。
图6为架下流转线布局示意图。
具体实施方式
一种民用客机复合材料垂直尾翼装配生产线布局方法，包括有翼盒装配线、方向舵装配线、翻转站、自动化加工线和架下流转线；
所述的翻转站设置在整个生产线中间位置，翼盒装配线设置在翻转站的左侧，方向舵装配线设置在翻转站的右侧，自动化加工线设置在自动化加工线的前侧，架下流转线设置在翻转站的后侧。
所述的翼盒装配线中包括有自翼盒装配站位7和翼盒前缘装配及下架站位8，所述的翼盒装配站位7前后均设置有翼盒装配平台I19，所述的翼盒前缘装配及下架站位8前设有翼盒装配平台II20。
所述的方向舵装配线包括有方向舵装配站位2，所述的方向舵装配站位2前后均设置有方向舵装配平台13。
翼盒装配线和方向舵装配线中设有工装移动轨道4，所述的工装移动轨道4为框型环绕结构。
利用所述的一种民用客机复合材料垂直尾翼装配生产线布局方法进行加工的方法，其特征在于，包括以下加工步骤：
a)翼盒装配：所述的翼盒装配线自翼盒装配站位7开始，完成安装工作后向左沿翼盒移动路径21进入自动化加工线中的翼盒自动加工站位6进行一侧自动制孔；完成后，向后沿翼盒移动路径21进入翻转站；翻转180度后，沿翼盒移动路径21向前回到自动化加工线进行另一侧自动制孔；完成后，沿翼盒移动路径21向右移动至翼盒前缘装配及下架站位8；完成安装后，翼盒由AGV车9抓举下架并由AGV车移动路径10输送至架下流转线；
b)方向舵装配：所述的方向舵装配线自方向舵装配站位2开始，完成工作后向右沿方向舵移动路径12进入自动化加工线中的方向舵自动加工站位3进行一侧自动制孔；完成后，向后沿方向舵移动路径12进入翻转站；翻转180度后，沿方向舵移动路径12向前回到自动化加工线进行另一侧自动制孔；完成后，沿方向舵移动路径12移动至方向舵下架站位1；完成安装后，方向舵由AGV车9抓举下架并由AGV车移动路径10输送至架下流转线；
c)翻转站：所述的步骤a)与步骤b)中使用同一个翻转站；待翻转的翼盒工件和方向舵工件交替移动至翻转站位5进行翻转；
d)自动化加工线：在对翻转站正前方为内带自动加工设备的驻车位16，自动加工设备能够沿左侧加工设备轨道15移动至方向舵加工 站位14，对方向舵自动加工站位3中的方向舵进行加工；自动加工设备能够沿右侧加工设备轨道17移动至翼盒加工 站位18，对翼盒自动加工站位6中的翼盒进行加工；自动加工设备交替对翼盒或方向舵进行加工；
e)架下流转线：由厂房主通道11依次经过翼盒装配线后方、方向舵装配线后方，将加工成品输出。
本发明创造的目的是提供一种民用客机复合材料垂直尾翼装配生产线布局方法的设计方法。通过设计两条环形移动通道和一个翻转站位，使垂直安定面和方向舵在各自的生产线上装配流转的同时，又能够共用同一台自动加工设备，而且能够实现双面制孔、装钉工作。该布局方法具有占地面积小，物流路径清晰，设备利用率高，装配节拍分配均衡等特点，适合新机型研制生产时优化投入资金，同时具备转批生产上速率的扩展能力。首先，将垂直安定面和方向舵生产线各站位设计成环形流转布局，产品随工装在各个站位进行流转，直至装配完成离开生产线。工装移动选用地轨和电机驱动方式，定位选用激光定位，信息识别采用 RIFD技术，运用独立的控制系统，操控生产线运转，同时与加工设备保持数据通信。在两条环形生产线接近的一端设置2个自动化加工站位，实现使用一台设备对垂直安定面和方向舵进行自动制孔和自动紧固件安装工作。在两条环形生产线中间设置一个垂直安定面和方向舵共用的翻转站位，用于旋转垂直安定面工装和方向舵工装，带动产品转换工作面，使自动化加工设备可以对翼面两侧进行制孔。翻转站位使用地轨与两条生产线相连，可实现垂直安定面工装和方向舵工装逐一进行翻转。整个生产线实现垂直安定面和方向舵的脉冲式装配生产，本布局方法实现一台设备加工两个产品，符合产品研制初期对低成本投入自动化装配的需求，同时降低研制风险。在产品生产需要上速率的时候，可以通过增加加工设备和工装来实现，不需对生产线布局进行调整，从布局方案上即实现了从研制批到批产的无缝过渡。
具体的：
翼盒生产线采用环形工作布局，包括两个站位，即翼盒装配站位和前缘安装及下架站位。包括的主要系统有：自行走装配主型架系统，轨道系统，工作平台系统以及机电控制系统等。
其布局方法如下：
如图2所示，翼盒工装带有自行走功能，通过电池提供电力，在站位之间进行循环移动。在站位内定位时，通过激光靶标进行精确定位，通过RFID芯片通知控制系统工装位置，通过无线局域网与主控系统和自动化加工设备等其他系统进行通信。站位内定位通过杯锥装置固定，同时自动接入电气供应插头，为翼盒工装充电并提供压缩空气。壁板型架与翼盒工装能够实现闭合和打开的功能，可实现垂尾壁板与骨架的定位。壁板型架通过轨道移动，并通过杯锥装置实现精确定位。
轨道系统采用截面为圆形的钢质材料轨道，精确调平后，埋设在地面下方。
工作平台系统围绕在各工作站位四周，实现人员装配操作可达性，同时搭载可升降平台便利操作者登高操作。为方便产品下架，在AGV工作位设置可移动工作平台。
机电控制系统控制整个垂直安定面装配状态，可在操作HMI面板控制工作平台打开，翼盒工装入位和移动，壁板型架开合等操作。
产量需要提升时，可增加翼盒移动型架数量，最大容量为3套。
如图3所示，方向舵装配布生产线同样采用环形工作布局，包括两个站位，即方向舵装配站位和方向舵下架站位。包括的主要系统有：自行走装配主型架系统，轨道系统，工作平台系统以及机电控制系统等。其布局方法如下：
方向舵工装带有自行走功能，通过电池提供电力，在站位之间进行循环移动。在站位内定位时，通过激光靶标进行精确定位，通过RFID芯片通知控制系统工装位置，通过无线局域网与主控系统和自动化加工设备等其他系统进行通信。站位内定位通过杯锥装置固定，同时自动接入电气供应插头，为自行走方向舵工装充电并提供压缩空气。壁板型架与方向舵工装能够实现闭合和打开的功能，可实现方向舵壁板与骨架的定位。壁板型架通过轨道移动，并通过杯锥装置实现精确定位。
轨道系统采用截面为圆形的钢质材料轨道，精确调平后，埋设在地面下方。
工作平台系统围绕在各工作站位四周，实现人员装配操作可达性，同时搭载可升降平台便利操作者登高操作。
机电控制系统控制整个方向舵装配状态，可在操作HMI面板控制工作平台打开，方向舵工装入位和移动，壁板型架开合等操作。
产量需要提升时，可增加翼盒移动型架数量，最大容量为2套。
如图4所示，翻转站位布局采用直线工作布局，包括一个站位，即翻转站位。包括的主要系统有：定位翻转系统和轨道系统。其布局方法如下：
翼盒或方向舵自行走装配型架由各自生产线依次进入翻转站位，通过激光靶标定位后，停在准确的中心位置并与中心转轴对正。中心转轴由地下深处，插入装配型架的孔中，并达到使其中心轴线固定的作用。然后翼盒或方向舵自动走工装动力轮组接触环形垫板并进行相向移动，实现翻转功能，并在翻转180度后停止，在松开中心旋转轴之后，翼盒或方向舵工装驶离翻转站位。
如图5所示，自动化加工站位采用直线式工作布局，包括三个站位，即翼盒自动加工站位、方向舵自动加工站位和设备驻车位。包括的主要系统有：自动化加工设备系统，轨道系统以及机电控制系统等。其布局方法如下：
翼盒或方向舵工装带有自行走功能，通过电池提供电力，通过自行走轮进出站位。在站位内定位时，通过激光靶标进行精确定位，通过RFID芯片通知控制系统工装位置，通过无线局域网与主控系统和自动化加工设备等其他系统进行通信。站位内定位通过杯锥装置固定，同时自动接入电气供应插头，为自行走工装充电并提供压缩空气。自动化加工设备与工装通过无线网络进行通讯，识别工装类别，并识别工装或产品上的定位基准后，进行自动化制孔和装钉工作。
自动化加工设备在辅助轨道上移动，可实现在翼盒和方向舵两个工作站位的切换，也可在驻车站位进行维护和试切工作。
需要提高产量时，可增加自动加工设备数量，最大容量为2台。
如图6所示，动流转布局采用直线工作布局，包括一个厂房主通道和两个AGV进入站位路径。包括的主要系统有：AGV车，标识线。其布局方法如下：
通过AGV车进入翼盒或方向舵下架站位，抓举产品离开工作站位，通过地面标识线进行导引，将产品转出生产线。
需要提高产量时，可增加AGV车数量，最大容量为2台。

Claims (2)

1.一种民用客机复合材料垂直尾翼装配生产线布局方法，其特征在于，包括有翼盒装配线、方向舵装配线、翻转站、自动化加工线和架下流转线；
所述的翻转站设置在整个生产线中间位置，翼盒装配线设置在翻转站的左侧，方向舵装配线设置在翻转站的右侧，自动化加工线设置在翻转站的前侧，架下流转线设置在翻转站的后侧；
所述的翼盒装配线中包括有翼盒装配站位(7)和翼盒前缘装配及下架站位(8)，所述的翼盒装配站位(7)前后均设置有翼盒装配平台I(19)，所述的翼盒前缘装配及下架站位(8)前设有翼盒装配平台II(20)；
所述的一种民用客机复合材料垂直尾翼装配生产线布局方法进行加工的方法，包括以下加工步骤：
a)翼盒装配：所述的翼盒装配线自翼盒装配站位(7)开始，完成安装工作后向左沿翼盒移动路径(21)进入自动化加工线中的翼盒自动加工站位(6)进行一侧自动制孔；完成后，向后沿翼盒移动路径(21)进入翻转站；翻转180度后，沿翼盒移动路径(21)向前回到自动化加工线进行另一侧自动制孔；完成后，沿翼盒移动路径(21)向右移动至翼盒前缘装配及下架站位(8)；完成安装后，翼盒由AGV车(9)抓举下架并由AGV车移动路径(10)输送至架下流转线；
b)方向舵装配：所述的方向舵装配线自方向舵装配站位(2)开始，完成工作后向右沿方向舵移动路径(12)进入自动化加工线中的方向舵自动加工站位(3)进行一侧自动制孔；完成后，向后沿方向舵移动路径(12)进入翻转站；翻转180度后，沿方向舵移动路径(12)向前回到自动化加工线进行另一侧自动制孔；完成后，沿方向舵移动路径(12)移动至方向舵下架站位(1)；完成安装后，方向舵由AGV车(9)抓举下架并由AGV车移动路径(10)输送至架下流转线；
c)翻转站：所述的步骤a)与步骤b)中使用同一个翻转站；待翻转的翼盒工件和方向舵工件交替移动至翻转站位(5)进行翻转；
d)自动化加工线：在对翻转站正前方为内带自动加工设备的驻车位(16)，自动加工设备能够沿左侧加工设备轨道(15)移动至方向舵加工站位(14)，对方向舵自动加工站位(3)中的方向舵进行加工；自动加工设备能够沿右侧加工设备轨道(17)移动至翼盒加工站位(18)，对翼盒自动加工站位(6)中的翼盒进行加工；自动加工设备交替对翼盒或方向舵进行加工；
e)架下流转线：由厂房主通道(11)依次经过翼盒装配线后方、方向舵装配线后方，将加工成品输出。
2.根据权利要求1所述的一种民用客机复合材料垂直尾翼装配生产线布局方法，其特征在于：所述的方向舵装配线包括有方向舵装配站位(2)，所述的方向舵装配站位(2)前后均设置有方向舵装配平台(13)。
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