基于模块化设计的翻转运输装置及方法

基于模块化设计的翻转运输装置及方法

王新峰 陈程

（中航西安飞机工业集团股份有限公司 制造工程部，陕西 西安 710089）

摘 要：为解决飞机制造过程中,产品在厂区内不同厂房之间周转运输所需配套工装数量多，尺寸大，厂房占地面积大，利用率低、成本高等问题，基于模块化设计思路将工装设计成多个小工装，通过小工装的重组构成新工装以适应不同形状、不同尺寸产品，即研制了基于模块化设计的翻转运输装置及方法。

关键词：模块化设计；翻转；AGV运输车；零点定位器

1 引言

随着航空领域设计制造水平的提高，现飞机的尺寸越来越大，产量越来越高，因此对工艺装备的要求也愈发严格，节约成本、提高使用效率、自动化智能化转型是设计中首要考虑的^[1]。在飞机制造过程中，壁板、前后缘等大型部件在厂区内不同厂房之间的周转运输通常都是用该产品专用拖车实现的，产品尺寸形状各异因此不同产品必须要设计不同的拖车工装，数量多，尺寸大，厂房占地面积大，但是利用率并不高造成成本、资源上的浪费；另一方面通常同一飞机部件在不同站位的架上姿态也是不一样的，在转运前还需要借助翻转工装进行姿态转换^[2]，由此一来，产品的周转所需配套工装也存在种类多，数量大，通用性差，利用率低等问题急需解决。

2 模块化设计

模块化设计概念简单地说就是指将产品的某些要素组合在一起，构成一个具有特定功能的子系统，将这个子系统作为通用性的模块与其他产品要素进行多种组合，构成新系统，产生多种不同功能或相同功能、不同性能的系列产品^[3-5]。按上述概念所述，以模块化设计思路将工装设计成多个小工装，通过小工装的重组构成可以适应不同形状、不同尺寸产品的新工装，即研制了一种基于模块化设计的翻转运输装置及方法来解决产品周转问题。

3 翻转运输装置

翻转运输装置（如图1）基于模块化思路设计为多段式拼接结构，可通过AGV运输车带动单段框架快速移动重组，如图2所示，每段框架之间由零点定位器快速定位连接，由此可以适应不同尺寸大小的产品；翻转机构中翻转柱上的快卸机构设计为统一接口，可与不同产品的对应快卸卡板、压紧卡板连接即该翻转运输装置可以适应不同形状产品。

翻转运输装置结构主要由底部框架、翻转机构、快卸卡板、压紧卡板、辅助托架五部分组成，底部框架由三段框架通过零点定位器定位连接，每段主体框架为板焊结构，每段主体框架下部有四根方钢带可调支脚支撑；五套翻转机构（如图3）均布于底部框架上，中间段框架上安装有一套翻转机构，左右两侧段框架上各安装有两套翻转机构，翻转机构由翻转柱、旋转轴、轴承座、伺服电动缸、电机组成，其中伺服电动缸及电机等驱动部分安装于底部框架主体内部，伺服电动缸主体固定端与底部框架连接，伸缩杆端与翻转柱根部连接，翻转柱沿底部框架宽度方向水平放置于框架上表面，在翻转柱靠近根部处设置旋转轴，旋转轴其轴承座与底部框架连接固定，依靠安装在底部框架主体内部的五台伺服电动缸同步伸缩带动翻转柱同步翻转来实现产品90°的翻转，伺服电动缸中集成有位移传感器，实时检测五台电动缸推杆伸缩量实现闭环控制来保证同步翻转精度；快卸卡板通过快卸机构安装固定于翻转柱上，压紧卡板依靠其一端定位，一端锁紧安装固定于翻转柱上，通过快卸卡板与压紧卡板的组合实现产品在翻转柱上的安装固定；辅助托架由木托与升降机构组成，均匀布置于每两组翻转机构中间位置，用于辅助支撑产品，避免由于产品过长导致的下挠变形。

图1 翻转运输装置

图2 AGV运输车带动单段框架快速移动重组

图3 翻转机构

4 翻转运输方法

基于模块化设计的翻转运输装置的翻转运输方法，包含以下内容：1）依据产品尺寸确定翻转运输装置所需尺寸，AGV运输车带动单段框架快速移动重组，由零点定位器将每段框架快速连接；2）依据产品形状在翻转柱上快速安装该产品对应的快卸卡板、压紧卡板；3）产品吊装上架，依靠快卸卡板、压紧卡板完成定位固定；4）依据具体产品状态需求完成产品翻转或由AGV运输车带动翻转运输装置完成产品运输。

5 结语

利用了工艺装备的模块化设计实现了多元化产品在此专用工装上的翻转、运输，具有通用性强、相对成本低、全自动化等特点，提高工装利用率的同时保证了产品的安全，对航空制造行业中飞机部件的转运具有普遍适用性。

参考文献

[1]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，2001:1-15.

[2]王化清.大型工件翻转设备的设计与应用[J].金属加工，2012(1):42-45.

[3]祁卓娅.机械产品模块化设计方法研究[D]，机械科学研究总院，2006.

[4]张宝辉.模块化总体设计研究[D]，国防科学技术大学，2004.

[5]贾延林.模块化设计[M],北京:机械工业出版社，1993:9.