柔性加工在空客A320产品上的应用

徐红彦，舒晓君，徐光辉

(中航飞机股份有限公司 长沙起落架分公司，陕西 汉中 723200)



柔性加工在空客A320产品上的应用

徐红彦，舒晓君，徐光辉

(中航飞机股份有限公司 长沙起落架分公司，陕西 汉中 723200)

柔性自动化生产技术是当前机械制造业发展的方向，针对中航飞机股份有限公司长沙起落架分公司的转包产品所具有的批量大、锻件结构规整和交付周期短等特点，建立了空客A320扭力臂柔性加工数控生产线。依据工作原理，对零件的结构进行了分析，编制了适应生产线加工的工艺流程、加工程序，设计并制造了相应夹具，完成了柔性数控加工生产线的布局。通过项目的实施，保证了产品的质量，缩短了产品加工周期，降低了劳动强度。

A320；机器人；柔性数控加工

柔性自动化生产技术是先进制造技术的基础技术，是当前机械制造业适应市场动态需求及产品不断迅速更新的主要手段。应用由不同柔性自动化水平构成的制造系统可以使生产率提高1～4倍，新产品试制周期和费用减少1/3～1/2，从而缩短了制造周期和交货期，加快了产品更新换代，大幅度降低了成本，提高了企业对市场变化的应变能力和竞争能力，给企业带来了明显的经济效益。

1　背景

国内柔性制造在不断地推广应用，是时代发展的需要。柔性制造使零件自动装夹方便，并具有高效率，高精度，高稳定性及可靠性，自控系统功能完善，人机界面易掌握、易操作，编程维修方便等优势。中航飞机股份有限公司长沙起落架分公司为空客A320飞机年产上千件扭力臂，其锻件结构规整，尺寸合适，交付周期短，适合柔性制造；因此，在System 3R公司的协助下，通过升级加工中心，引入柔性制造并以年产上千件的空客A320飞机扭力臂做为研究对象，利用高精度快速定位托盘系统，实现“输入毛坯，输出产品”的目标。在确保产品质量的前提下，提高产品的加工效率是研究的主要方向。

2　工作原理

柔性加工的特点如下：1)柔性制造系统具有制造不同产品的特有柔性，不需要改变系统硬件结构，能够生产不同的产品，从而适应市场变化，缩短新产品研发周期；2)借助计算机，柔性制造系统加工辅助时间大为减少，可以显著提高机床利用率(可达75%～90%)；3)由于工序合并，所需装夹次数和使用机床数量减少，降低设备成本，缩减系统在制品库存量，工作循环时间减少，生产周期缩短；4)系统的控制、管理和传输都是依靠计算机，使得操作人员也减少。

柔性制造系统由物质系统、能量系统和信息系统等3部分组成，各个系统又由许多子系统构成。笔者所在公司的柔性制造系统主要由7台加工中心组成，采用行走式工业机器人线形输送装置，储存装置采用立体仓库和托盘站。托盘是一种随行夹具，其上装有工件夹具，工件装夹在工件夹具上，托盘、工件夹具和工件形成一体，由输送装置输送，托盘装夹在机床的工作台上。托盘站还可以配置在机床附近，起暂时存储与缓冲作用。立体仓库主要是夹具库。

3　产品分析及设计

本文主要针对空客A320飞机扭力臂热前加工进行分析研究。

3.1产品的结构

该产品锻件的长、宽、高分别为471、260和92 mm，两孔中心距为350 mm，零件的外形公差为±0.15 mm，A320飞机扭力臂零件结构及关键尺寸如图1所示。

图1　A320飞机扭力臂零件结构及关键尺寸

3.2产品热前加工流程编制

在柔性加工生产线上，产品加工流程安排原则是主要采用工序合并，以装夹次数和使用机床数量最少的原则进行工艺流程编制[1]。

扭力臂热前加工流程为：领料→钳工(标识)→数控(加工端面、孔基准)→数控(加工零件上表面)→数控(翻面加工零件另一上表面)→数控(加工零件油嘴、锪窝)→钳工(打磨)。其中，领料、钳工(2处)为线下操作。

3.3夹具设计

1)柔性线上零件的装夹示意图如图2所示，采用组合式夹具系统[2]，实现零件快速装夹和定位。

图2　柔性线上零件的装夹示意图

2)高精度基准定位基座。采用8孔定位基座(见图3)。基准定位基座重复定位精度≤0.005 mm，最大承重2 000 kg，安装在机床上。在8孔定位基座上有一个高精度定位孔，其余为定向孔，以实现同一设备、相同夹具快速定位。由于基座重复定位精度≤0.005 mm，确保了相同设备、相同夹具，加工程序原点的统一性。

图3　8孔定位基座

3)精确定位工件托盘。根据8孔定位基座，采用8个定位拉杆的工件托盘(见图4)，它是定位基座与夹具体之间的连接板。

图4　8个定位拉杆的工件托盘

3.4组合式夹具

根据零件的结构，夹具采用以零件孔与端面定位夹紧的方式，线下以φ64、φ40 mm孔定位(见图5)，采用胀开式心轴(见图6)以及锁紧的方法实现零件的快速装夹、压紧。

图5　自动化生产线下进行零件的装夹

图6　φ64 mm胀开式心轴示意图

4　柔性数控加工生产线的布局

柔性数控加工生产线主要由2台卧式和5台立式加工中心组成，机床和工件存放区安装在机器人过道的一侧或两侧。机器人沿着导轨往复运动用来搬运工件和托盘。

5　产品柔性数控加工过程

1)将夹具吊入机床装载库，由机器人将装载好的夹具带零件放入机床，进行基准孔、面的加工(见图7)。

图7　热前基准加工过程

2)以加工后的基准孔、面定位，进行零件正、反面和油嘴型面的加工，完成零件的热前尺寸加工(见图8)。

图8　热前外形加工过程

6　柔性加工工作流程图

柔性加工工作流程如图9所示。

图9　柔性加工工作流程图

7　结语

通过对空客A320飞机扭力臂在柔性加工生产线上的应用，初步实现了零件的快速定位和装夹，提高了产品的加工效率，降低了人工成本，但是在产品尺寸补偿、在线测量方面还未开展工作，需要进一步摸索。

[1] 周丽,王巍.航空高筋薄壁类铝合金零件加工方法研究[J].新技术新工艺,2014(10):23-25.

[2] 张国立,吴若仟,王岩. 车床组合夹具的实际应用[J]. 新技术新工艺, 2014(1):9-11.

责任编辑郑练

Application of Flexible Automatic Production in the Airbus A320

XU Hongyan, SHU Xiaojun, XU Guanghui

(Changsha Branch, AVIC Aircraft Landing Gear Co., Ltd., Hanzhong 723200, China)

Flexible automatic production technology is the developing direction of the current machinery manufacturing industry. The characteristic of our subcontract products are large batch, regular forgings structure, short delivery cycle. In view of this characteristic, the airbus A320 torque link flexible manufacturing CNC production line was established. According to the working principle, analyzed the parts structure, created the machining process and procedure which adapted production line, designed and manufactured the corresponding fixtures, completed the layout of flexible CNC machining production line. Through the implementation of the project, to ensure the quality of the products, shorten the Product processing cycle, and reduce the labor intensity.

A320, robots, flexible automatic production

V 260.6

A

徐红彦(1968-)，女，高级工程师，主要从事飞机复杂零件的研制、航空产品机械加工、NC程序编制及工艺管理等方面的研究。

2016-04-28