自动翻转吊挂在飞机装配中的应用

唐军虎　于竹

摘要：近年来，国内外涌现出一大批航空制造企业，其中有研发中国自己的大飞机项目的国有企业，也有和国外合作转包生产的飞机大部件产品的民营企业。文章阐述了一种能实现飞机大部件在空中翻转来调整装配姿态的设备，这种设备用一些简单的连杆结构与产品连接，通过远程遥控来控制产品的翻转和姿态调整，最终达到产品的装配需求状态。

摘要：自动翻转吊挂；飞机装配；航空制造企业；装配姿态；远程控制 文献标识码：A

中图分类号：TP393 文章编号：1009-2374（2017）04-0033-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.04.017

1 传统飞机部件吊运方式

飞机装配生产线和其他产品装配生产线一样，也是分站位、分工段来实现流水线作业，只是飞机属于大型装配部件，并且对它的姿态有更高的要求，在产品流转过程中需要产品从一个站位移动到另一个站位，通常需要一些辅助设备来完成一系列动作，这种辅助设备也就是我们所说的吊挂，常见的有钢管焊接结构和桁架结构。

2 传统飞机部件姿态调整方式

在飞机设计时，其每个部件都有对应的机身坐标，但是在飞机装配中，其飞机的每个部件不可能完全在机身坐标下完成，而是以方便部件装配的姿态来完成装配，这时候从一个站位转移至下一个站位时，就需要对飞机姿态进行调整，传统的对飞机姿态的调整通常有以下方式：（1）在飞机装配工装上增加旋转支撑装置，当产品需要姿态调整时，手动旋转罗盘，通过丝杠带动产品旋转或平移而发生位置变化，来实现产品两种或多种姿态之间的变换，这种姿态调整适用于较小的部件，如某机型的半壳装配；（2）在飞机装配型架上设计伺服电机，电机通过轨道使产品在轨道上旋转或平移，其操作可以手动和自动切换，适用于大部件之间装配时其位移的调节，如某机型的机身对接装配；（3）利用专用吊装夹具，这种夹具能满足飞机两种姿态下的吊运，产品可以在一种姿态下吊起并保持平衡，当产品到下一站位时，利用产品上的某个支撑点与下一站位的工装配合，通过降落吊车来完成产品边下落边姿态调整，如某机型的机身下半刻由侧位调整为正位。

3 自动翻转吊挂的技术标准

（1）滚轮采用电机控制，电机采用380V的三相电压，频率为50Hz，吊挂电源与外接电源采用标准插头连接；（2）配备4个转动滚轮，且可以沿轴移动并能锁定位置；（3）吊装时使用任意两个滚轮的安全工作载荷为1000kg；（4）皮带位置为下半壳的2个框位置，且用夹具与皮带相连；（5）皮带长宽度为50mm，长度为10000mm，并且长度可调节；（6）操作系统采用无线控制并配充电器和电池；（7）翻转速度最大为8m/min，速度均匀；（8）利用4根吊绳防止产品摆动；（9）皮带转动过程需具有防滑结构；（10）吊挂自重低于1000kg。

4 自动翻转吊挂概述

随着航空产品的迅速发展和自动化装备和柔性技术的引进，用户对大型客机的安全性、舒适性、实用性等要求越来越高，必然导致产品的结构尺寸大、零件数量多、复杂程度高。要解决这些问题，其传统的吊装形式已经满足不了现代飞机装配的要求，自动翻转吊挂就是在此背景下，结合自动化装备技术和柔性装配技术，通过电机转动和皮带传动方式实现飞机大部件的空中运输和空中姿态调整。

采用飞机大部件空中运输和空中姿态调整技术可实现飞机产品的低成本、高质量和快速响应制造，这对我国新一代大中型飞机的研制和批生产有着重要的意义。大中型飞机的设计空机重量都在40T以上，其中仅机身重量也都超过20T。对如此庞然大物的空中起吊和姿态调整问题，考虑安全性，仅靠一般的单吊带是很难实现的，大飞机的生产线都是按脉动式生产模式进行，因此对飞机在各站位的移动就是必须要考虑的问题，并且要兼顾移动的安全性和方便性，结合大部件平台建设和无線控制技术，实现一种大部件在空中既能运输又能姿态调整就显的至关重要。该自动翻转吊挂就是在满足以上要求下设计并制造，主要由5个部分组成：远程控制系统、框架组件、旋转机构、吊带、产品连杆机构，如图1所示：

5 自动翻转吊挂的结构

5.1 支撑框架

自动翻转吊挂的框架组件由吊索组件和支撑框架构成，材料为20#钢，吊索组件为翻转吊挂的起吊装置，由钢丝绳和吊环组成，支撑框架为翻转吊挂承载主体。吊索组件一端与车间的起吊行车相连，一端与支撑框架连接，支撑框架同时用于承载远程控制系统和旋转机构的安装，车间起吊行车可以通过吊索组件对支撑框架进行吊起或运输。专门为支撑框架制作一个移动托架，用于支撑框架的存放和地面移动。

5.2 旋转机构

旋转机构是自动翻转吊挂的主要结构，主轴采用40Cr热处理，结构包括传动轴、滚轮、轴卡、驱动组件、轴承座和联轴器，传动轴与驱动组件连接，驱动组件是动力传输部件，带动转动轴旋转，滚轮通过键连接在传动轴上，轴卡限制滚轮轴向移动，轴承座支撑传动轴，同时保证传动轴无障碍转动，联轴器用于连接两段传动轴，使其保证转速相同。对于不同的产品或部件，产品或部件吊挂点变化时，可以通过松动轴卡改变滚轮的位置，从而使吊带处于产品的起吊位置。

5.3 远程控制系统

远程控制系统采用无线遥控方式，由遥控发射机、接收机组成，遥控发射机有启/停、正向/反向、快速/慢速和急停功能，将运行信号发射到接收机，接收机配备继电器输出控制变频器的启动、运转方向和运转速度，运转速度可以根据用户的要求进行设置和限制。在控制系统上安装有声光自动报警装置，会自动进行电机故障的检测，声光报警器会及时揭示故障信息，提示用户进行检修。

5.4 滚轮和吊带

滚轮和吊带是实现翻转功能的主要结构，通过滚轮带动吊带这种传递方式实现产品或部件空中翻转和运输。两组滚轮与吊带采用反向相对缠绕，两根吊带的一端分别固定缠绕在两滚轮的槽口中，吊带的另一端与产品相连，滚轮转动时，吊带伸长或缩短，从而带动产品进行翻转。考虑到安全因素，吊带采用高强度尼龙材质，其具有较强的耐摩和抗拉特性。

6 自动翻转吊挂与产品连接结构

飞机装配对其质量和安全性要求非常高，一般的组件或部件结构比较柔软，为了使产品在起吊或翻转产品时产品不变形，在产品上加支撑装置来保证其外形。对于壁板或半壳部件，用一根可调节长度的连杆，连杆的两端与壁板或者半壳上框的定位孔相连，通过中间的调节螺母将连杆拉直，这样整个壁板或半壳的刚性就会

增强。

要实现产品的翻转或空中运输，首先要使产品与翻转吊挂相连，翻转是通过皮带带动的，那么在产品上必须有一个与皮带连接的接头，此接头依然采用壁板上框的定位器来进行定位，同时为了防止起吊和翻转过程中对产品造成损伤，在接头上增加了蒙皮保護板，这样吊带就可以和接头进行可拆卸的连接。

7 结语

在现代飞机制造的装配工艺过程中，吊挂的使用越来越广泛，尤其在飞机部件总装过程中，吊挂对大部件的对接、翻转及姿态调整等工作起着越来越重要的作用。吊挂的使用减少了大量采用对接车进行对接飞机各部件的复杂环节，从而显著提高了工作效率、降低了工作强度、节省了厂房空间。

随着科技水平的不断提升以及新型技术的成熟和广泛应用，大型飞机自动装配自动化装配技术在组件、部件、总装中发挥着重要作用，其经济和社会效益非常显著，在我们大飞机研制和制造中，通过厂、所、高校等多家合作，在部分型号飞机的组件、部件装配中实现自动化装配，并取得了显著成效。而总装生产线的建设正借鉴国外先进成功经验，研究探索脉动生产线，并在技术上取得了较大进展。因此，自动翻转吊挂在飞机装配中的应用，不管是在总装生产线建设上还是在脉动生产线的实现上都有很重要的作用。

参考文献

[1] 谢良兵.国产大飞机：不确定的起跑线.2006.

[2] 范玉青.现代飞机制造技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2001.

[3] 任晓华.新型飞机自动化装配技术[J].航空制造技术，2005，（12）.

[4] 王建华.飞机总装对接技术[J].航空制造技术，2012，（2）.

[5] 郭福萍.翻转吊具[J].电机技术，2011，（2）.

[6] 薄超.谈现代飞机制造的装配工艺翻转吊挂[J].工业技术，2012，（24）.

作者简介：唐军虎（1983-），男，中航沈飞民用飞机有限责任公司工程师，研究方向：大型客机装配技术。

（责任编辑：蒋建华）