CN113059347A - 小涵道比航空发动机脉动装配线的优化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种小涵道比航空发动机脉动装配线的优化方法，包括优化装配工艺流水、确定脉动节拍、确定脉动工位、确定工位间产品流转方式、配置工位资源、优化工艺布局和试点运行。本发明打破了原有的多人集体作业的“大锅饭”模式，各工位的工人数量大幅减少，实现了各工位的精细化管理和作业，杜绝了“窝工”现象，提升了人工利用率；简化了各工位的工序内容，工序分工更加明确，质量责任主体清晰，降低了对工人技能水平的要求，随着时间推移工人操作熟练度会大幅提升，提升了装配的一致性；实现了发动机装配由“离散模式”向“生产线模式”的改革，提升了现场管理水平、装配效率和装配质量。

Description

小涵道比航空发动机脉动装配线的优化方法
技术领域
本发明涉及航空发动机装配技术领域，尤其是一种小涵道比航空发动机脉动装配线的优化方法。
背景技术
航空发动机装配是发动机修理及制造过程中最为重要的环节之一，航空发动机装配技术的水平和质量直接影响发动机的工况特性。目前，国内小涵道比航空发动机的装配多年来一直采用传统的作业模式，以密集劳动为特征，围绕固定站位基于刚性型架进行手工装配，这种作业模式存在以下缺点：1、需多人进行集体作业，作业效率低，存在“窝工”现象；2、工序内容多，容易导致质量责任主体不清晰，对工人的技术水平要求高且装配的一致性较差；3、工艺布局在设计和管理上较为凌乱，无法形成“连续流”的生产作业方式。传统装配作业模式的上述缺点严重制约着我国航空工业的发展，影响航空装备供应的连续性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种小涵道比航空发动机脉动装配线的优化方法，能够有效提高小涵道比航空发动机装配效率和装配质量。
为解决上述技术问题本发明所采用的技术方案是：小涵道比航空发动机脉动装配线的优化方法，包括以下步骤：
步骤一、优化装配工艺流水
为独立于发动机总装配工序以外的并行装配工序设置单独的工位，总装配流水只保留串行装配工序，并行装配工序安排交付时间配合串行装配工序；
步骤二、确定脉动节拍
根据优化后的装配工艺流水来测定每个工序的单人标准作业时间，结合工序单人标准作业时间、人力资源情况和发动机计划的装配周期来确定单个工位的脉动装配节拍；
步骤三、确定脉动工位
根据发动机装配周期和脉动装配节拍的比值来确定脉动工位数量；
步骤四、确定工位间产品流转方式
根据整个装配过程中产品承力点的变化情况来选用流转方式，若在整个装配过程中产品的承力点不发生变化，则采用AGV进行发动机在工位之间的流转；若在整个装配过程中产品的承力点发生变化，则采用行车吊装的方式通过吊具进行发动机在工位之间的流转；
步骤五、配置工位资源
根据脉动节拍和工序的标准作业时间来确定各工位所需配置的人员数量，根据工序需要配置各工位的工装、设备、技术文件、辅助器材、量具和待装产品；
步骤六、优化工艺布局
脉动装配线采用“一字型”工艺布局进行连续流装配作业模式，定制各工位作业位置、划分工作区域；
步骤七、试点运行。
进一步的是：步骤一中，将发动机脉动装配线工序中的同轴度测量、低压单元体装配、燃烧室单元体装配、高压静子机匣装配、低压涡轮单元体装配作为并行装配工序，并行装配工序独立于串行装配工序前执行。
进一步的是：步骤二中，脉动节拍为2.5小时。
进一步的是：步骤三中，脉动工位的数量为6个，并配备5个并行工位。
进一步的是：步骤四中所述吊具包括主吊耳、横梁、副吊耳和法兰连接部，所述主吊耳可拆卸连接在横梁的中部，两个副吊耳的下端固定在法兰连接部上，两个副吊耳的顶端分别与横梁的两端连接。
进一步的是：所述法兰连接部由圆环和两个半环组成，圆环固定连接在两个副吊耳的下端，两个半环开口相对设置并可拆卸连接在圆环下方，半环与圆环之间留有间隙。
进一步的是：所述圆环和半环通过多个螺栓可拆卸连接，多个螺栓呈环形排布均匀设置在法兰连接部上。
进一步的是：所述横梁的两端各连接一根钢丝绳，钢丝绳的下端通过吊钩与副吊耳连接。
进一步的是：还包括套环，所述横梁与钢丝绳之间以及钢丝绳与吊钩之间都通过套环进行连接，钢丝绳的上下两端各连接一个套环。
进一步的是：所述主吊耳的下端设有与横梁相配合的卡槽，横梁插入卡槽中；还包括穿过主吊耳和横梁的连接轴，所述连接轴的端头与螺母螺纹配合。
本发明的有益效果是：本发明通过对小涵道比航空发动机的脉动装配线进行改进，打破了原有的多人集体作业的“大锅饭”模式，各工位的工人数量大幅减少，实现了各工位的精细化管理和作业，杜绝了“窝工”现象，提升了人工利用率；简化了各工位的工序内容，工序分工更加明确，质量责任主体清晰，降低了对工人技能水平的要求，随着时间推移工人操作熟练度会大幅提升，提升了装配的一致性；实现了发动机装配由“离散模式”向“生产线模式”的改革，提升了现场管理水平、装配效率和装配质量。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图；
图2为本发明中所采用吊具的结构示意图；
图3为图2中A-A处的剖面图；
图中标记为：100-主吊耳、200-横梁、210-连接轴、220-螺母、300-副吊耳、410-圆环、420-半环、430-螺栓、500-钢丝绳、600-吊钩、700-套环。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明进行进一步的说明。
本发明所公开的小涵道比航空发动机脉动装配线的优化方法，包括以下步骤：
步骤一、优化装配工艺流水
为独立于发动机总装配工序以外的并行装配工序设置单独的工位，总装配流水只保留串行装配工序，并行装配工序安排交付时间配合串行装配工序；如图1所示，传装集件完成、装配四号轴承组件、装配高压静子机匣、装配燃烧室单元体、装配高压涡轮、测量高压转自间隙、装配低压涡轮单元体、装配外涵道前后段、装配中央锥、装配混合器组件、装配低压后支承、装配低压单元体、装配前后支点组件、整机滑油系统冲洗、装配前锋装置和支付总装这些工序依次进行，组成小涵道比航空发动机的串行装配工序；而将发动机脉动装配线工序中的同轴度测量、低压单元体装配、燃烧室单元体装配、高压静子机匣装配、低压涡轮单元体装配作为并行装配工序，并行装配工序独立于串行装配工序前执行，并行装配工序合理安排交付时间配合串行装配工序，从而大幅度提高生产效率。
步骤二、确定脉动节拍
根据优化后的装配工艺流水来测定每个工序的单人标准作业时间，结合工序单人标准作业时间、人力资源情况和发动机计划的装配周期，通过计算分析来确定单个工位的脉动装配节拍为2.5小时；由于装配过程中主要依靠手工作业，脉动节拍设计时应保留10～15％的裕度，以补足装配人员能力等差异导致的各工位装配节拍差异。
步骤三、确定脉动工位
根据发动机装配周期和脉动装配节拍的比值来确定脉动工位数量，脉动工位的数量为6个，并配备5个并行工位；为了匹配脉动装配节拍，可为每个工位分别配置自动化设备辅助工人进行作业。
步骤四、确定工位间产品流转方式
由于小涵道比航空发动机在设计时基本采用重力装配的方式，不具备民航大涵道比航空发动机所采用的上部悬挂系统进行运输的调节，本发明根据整个装配过程中产品承力点的变化情况来选用流转方式；若在整个装配过程中产品的承力点不发生变化，则采用AGV进行发动机在工位之间的流转；若在整个装配过程中产品的承力点发生变化，则采用行车吊装的方式通过吊具进行发动机在工位之间的流转；并且本发明中采用了全新的吊具来辅助进行发动机在各工位之间的流转，如图2和图3所示，本发明中所采用的吊具包括主吊耳100、横梁200、副吊耳300和法兰连接部，主吊耳100可拆卸连接在横梁200的中部，两个副吊耳300的下端固定在法兰连接部上，两个副吊耳300的顶端分别与横梁200的两端连接。
上述吊具中的法兰连接部用于连接航空发动机的法兰边，以航空发动机的法兰边作为吊装的承力点；法兰连接部由圆环410和两个半环420组成，圆环410固定连接在两个副吊耳300的下端，两个半环420开口相对设置并可拆卸连接在圆环410下方，半环420与圆环410之间留有间隙，航空发动机的法兰边就固定在此间隙中；圆环410和半环420通过多个螺栓430可拆卸连接，多个螺栓430呈环形排布均匀设置在法兰连接部上。
本发明的吊具中采用钢丝绳500和吊钩600进行横梁200与法兰连接部的连接，在横梁200的两端各连接一根钢丝绳500，钢丝绳500的下端通过吊钩600与副吊耳300连接；在钢丝绳500的上下两端各连接一个套环700，横梁200与钢丝绳500之间以及钢丝绳500与吊钩600之间都通过套环700进行连接；如图3所示，主吊耳100的下端设有与横梁200相配合的卡槽，横梁200插入卡槽中，通过连接轴210来实现主吊耳100和横梁200的连接固定，连接轴210的一端设有外螺纹，将连接轴210穿过主吊耳100和横梁200，利用与连接轴210螺纹配合的螺母220对主吊耳100和横梁200进行紧固。
采用上述吊具进行航空发动机在各工位之间的吊装流转后，航空发动机装配的安全性得到有效提高，同时降低了装配的成本。
步骤五、配置工位资源
根据脉动节拍和工序的标准作业时间来确定各工位所需配置的人员数量；根据工序需要配置各工位的工装、设备、辅助器材和量具，保证装配需求且存放位置采用就近原则；按照脉动装配工位的分工编制装配工艺规程和工作卡作为技术文件，工艺流程和工作卡的数量与脉动工位的数量相等；根据工序需要在工位附近设置待装产品存放点，减小产品转运距离和工人走动时间，使产品流转路径能够最小化。
步骤六、优化工艺布局
脉动装配线采用“一字型”工艺布局进行连续流装配作业模式，定制各工位作业位置、划分工作区域；重新设计约1000m2的装配场地，采用两条对称的装配线，产品由首个工位至末尾工位直线流通，能够缩短产品的流转路径，固定了装配工位并合理划分了装配区域。
步骤七、试点运行
完成资源配置和工艺布局后，开始进行脉动装配模式的试点运行。在运行过程中，通常会遇到以下问题：
1.脉动装配线运行过程中，若某个工位因为待装品不齐或装配故障，发动机无法按照设计的节拍正常流转，则会导致整条装配线瘫痪，解决办法：在各工位设置“暂存区”，用于暂时存放无法正常往下工序交付的发动机；
2.各工位的装配节拍无法保证，可能会超时，解决办法：(1)通过应用自动化、智能化设备，提升装配效率，降低劳动强度，匹配装配节拍；(2)通过操作技巧培训，提升工人的操作熟练度，从而提升装配效率，匹配装配节拍；
完成试点运行和细节改进后，脉动装配线可以投产应用。
实施例
按照上述内容中的工艺流程进行小涵道比航空发动机的装配，记录各个脉动工位的作业时间，以工艺流程优化后的第一天作为记录起点，以12天的总装配流程作为一个记录周期；以2号工位为例，每天的作业时间依次为195分钟、190分钟、185分钟、185分钟、180分钟、175分钟、170分钟、175分钟、165分钟、165分钟、160分钟、160分钟。在运行中发现，各工位的作业时间随着时间的推移呈下降趋势并逐渐趋于稳定，主要原因在于各工位内工序内容较传统装配模式更加简洁、操作难度降低，而且随着工人对本工位作业内容的熟悉，操作的熟练度快速上升；并且各工位的作业时间均超出了设计脉动装配节拍的150分钟，超出幅度为10分钟到30分钟不等。为了匹配脉动装配节拍，为每个工位均配置了自动化设备辅助工人进行作业，具体配置方案见下表1：
表1各工位自动化设备配置表
工位 配置的自动化设备 效果
1号脉动工位 大力矩螺母自动装配设备 效率提升20分钟
2号脉动工位 自动升降作业平台、叶尖间隙自动测量设备 效率提升30分钟
3号脉动工位 自动升降作业平台、高压涡轮自动装配及测量设备 效率提升30分钟
4号脉动工位 自动升降作业平台、自动拧紧轴 效率提升15分钟
5号脉动工位 整机变位机、大力矩螺母自动装配设备 效率提升25分钟
6号脉动工位 整机变位机 效率提升20分钟
采用上述配置后，各工位的装配效率得到有效提高，并且工人的劳动强度降低，最终测试各工位的装配节拍均满足设计需求，脉动装配线可按照设计正常运行。

Claims (10)

1.小涵道比航空发动机脉动装配线的优化方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、优化装配工艺流水
为独立于发动机总装配工序以外的并行装配工序设置单独的工位，总装配流水只保留串行装配工序，并行装配工序安排交付时间配合串行装配工序；
步骤二、确定脉动节拍
根据优化后的装配工艺流水来测定每个工序的单人标准作业时间，结合工序单人标准作业时间、人力资源情况和发动机计划的装配周期来确定单个工位的脉动装配节拍；
步骤三、确定脉动工位
根据发动机装配周期和脉动装配节拍的比值来确定脉动工位数量；
步骤四、确定工位间产品流转方式
根据整个装配过程中产品承力点的变化情况来选用流转方式，若在整个装配过程中产品的承力点不发生变化，则采用AGV进行发动机在工位之间的流转；若在整个装配过程中产品的承力点发生变化，则采用行车吊装的方式通过吊具进行发动机在工位之间的流转；
步骤五、配置工位资源
根据脉动节拍和工序的标准作业时间来确定各工位所需配置的人员数量，根据工序需要配置各工位的工装、设备、技术文件、辅助器材、量具和待装产品；
步骤六、优化工艺布局
脉动装配线采用“一字型”工艺布局进行连续流装配作业模式，定制各工位作业位置、划分工作区域；
步骤七、试点运行。
2.如权利要求1所述的小涵道比航空发动机脉动装配线的优化方法，其特征在于：步骤一中，将发动机脉动装配线工序中的同轴度测量、低压单元体装配、燃烧室单元体装配、高压静子机匣装配、低压涡轮单元体装配作为并行装配工序，并行装配工序独立于串行装配工序前执行。
3.如权利要求1所述的小涵道比航空发动机脉动装配线的优化方法，其特征在于：步骤二中，脉动节拍为2.5小时。
4.如权利要求1所述的小涵道比航空发动机脉动装配线的优化方法，其特征在于：步骤三中，脉动工位的数量为6个，并配备5个并行工位。
5.如权利要求1所述的小涵道比航空发动机脉动装配线的优化方法，其特征在于：步骤四中所述吊具包括主吊耳(100)、横梁(200)、副吊耳(300)和法兰连接部，所述主吊耳(100)可拆卸连接在横梁(200)的中部，两个副吊耳(300)的下端固定在法兰连接部上，两个副吊耳(300)的顶端分别与横梁(200)的两端连接。
6.如权利要求5所述的小涵道比航空发动机脉动装配线的优化方法，其特征在于：所述法兰连接部由圆环(410)和两个半环(420)组成，圆环(410)固定连接在两个副吊耳(300)的下端，两个半环(420)开口相对设置并可拆卸连接在圆环(410)下方，半环(420)与圆环(410)之间留有间隙。
7.如权利要求5所述的小涵道比航空发动机脉动装配线的优化方法，其特征在于：所述圆环(410)和半环(420)通过多个螺栓(430)可拆卸连接，多个螺栓(430)呈环形排布均匀设置在法兰连接部上。
8.如权利要求5所述的小涵道比航空发动机脉动装配线的优化方法，其特征在于：所述横梁(200)的两端各连接一根钢丝绳(500)，钢丝绳(500)的下端通过吊钩(600)与副吊耳(300)连接。
9.如权利要求8所述的小涵道比航空发动机脉动装配线的优化方法，其特征在于：还包括套环(700)，所述横梁(200)与钢丝绳(500)之间以及钢丝绳(500)与吊钩(600)之间都通过套环(700)进行连接，钢丝绳(500)的上下两端各连接一个套环(700)。
10.如权利要求5所述的小涵道比航空发动机脉动装配线的优化方法，其特征在于：所述主吊耳(100)的下端设有与横梁(200)相配合的卡槽，横梁(200)插入卡槽中；还包括穿过主吊耳(100)和横梁(200)的连接轴(210)，所述连接轴(210)的端头与螺母(220)螺纹配合。
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魏方剑: "飞机脉动生产线的建模仿真与优化方法研究", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)工程科技Ⅱ辑》 *

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CN113059347B (zh) 2022-03-11

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