專利名稱：用于飛機整機精加工及裝配的生產線的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及機械制造裝備，用于飛機制造行業(yè)的專用設備。
背景技術：
航空航天、軍工、汽車、機械制造等行業(yè)是一個國家的核心支柱產業(yè)，在 廣泛運用 新材料的背景下，要求制造技術與工藝手段不斷提高，具有高速、多軸聯動、工序復合化特 點的高檔數控機床越來越受到關注。國外飛機制造公司非常重視應用高自動化水平的制造系統，提高新飛機研制生產 能力，加強企業(yè)競爭力。上世紀70年代末80年代先后建立了柔性制造系統(FMS)用于飛 機結構件柔性加工，在新機研制中發(fā)揮了重要作用。90年代中后期，由于高速切削機床技術 的發(fā)展和進步，飛機整體加工件的增多，開始較廣泛應用柔性加工單元或以柔性加工單元 組成柔性生產線來加工飛機整體結構件。國內飛機制造業(yè)在上世紀引進了許多的國外生產技術和工藝裝備。但是同一時期 國產的精密機床等生產裝備并未得到很大提高。結果造成中國飛機制造業(yè)的精密機床嚴重 依賴國外進口機床的情況。所謂的國產新型飛機實際上是用進口機床生產的，國內飛機制 造企業(yè)大多采用單臺設備單件加工，固定工裝型架，以手工裝配為主的方法，飛機數字化柔 性加工和裝配的研究和應用基本處于空白。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一條用于飛機整機精加工及裝配的生產線，多臺機床相對加 工部位對稱放置，并且編程及操作與工藝流程一致，布局合理。用于飛機整機精加工及裝配的生產線，包括多臺立、臥式加工中心及移動平臺，25 米移動平臺上安裝六個帶夾具的運動小平臺，飛機預裝部件通過小平臺的移動在對合裝配 工作區(qū)內對合為整機后，25米移動平臺將整機機身從對合裝配工作區(qū)A區(qū)移動到加工工作 區(qū)及機器人操作作業(yè)區(qū)B區(qū)；其特征在于兩個工作區(qū)設同一移動平臺軌道，在B區(qū)的25米 移動平臺兩側，依次對稱布置左、右兩臺十字移動平臺、用于安裝機器人、隨行升降操作臺 以及系統件安裝機架和推力裝置，左、右兩臺臥式加工中心、用于機身精加工；一臺立式加 工中心位于右側，用于機身垂尾精加工，左、右各側分別共用同一側的床身；各臺機床的數 控系統、電器柜、液壓氣動系統都是各自獨立的，電器柜位于右側床身外，作業(yè)程序都受機 身主控中心控制。另外設置臥式加工中心，位于該移動平臺延長線的后方，用于加工機翼垂 尾，此機床的數控系統、電器柜、液壓氣動系統都是各自獨立的，電器柜位于機床右側，作業(yè) 程序受機翼主控中心控制，共同組成生產線。本發(fā)明根據加工對象特點將機床分布在加工對象的兩側，根據不同的加工位置選 擇了不同的加工機床，又因加工對象加工位置是對稱的，機床也采用對稱放置，便于編程及 操作，布局合理。該生產線布局中設置的精加工專用機床是為了適應未來飛機制造/裝配技術的發(fā)展，為滿足我國軍機/民機柔性化裝配研究和應用需求的高新技術產品，主要用于飛機 機身鴨翼孔、機身機翼交點孔/面、機身垂尾交點孔/面精加工及檢測，本發(fā)明能夠提高飛 機制造的自動化程度、及飛機組裝后整機的精度、增強飛機制造過程中的可靠性和智能性， 是國內首創(chuàng)的飛機整機加工專用機床。


附圖1是用于飛機整機精加工及裝配生產線的總體布局圖；附圖2是生產線的控制布局示意方框圖；附圖3是生產線的控制流程圖；附圖4a是左立加工中心、左、右臥式加工中心與機身主控中心電路連接示意圖；附圖4b是機身主控中心與左、右平臺及機翼主控中心與機加工機翼垂尾臥式加 工中心電路連接示意圖。
具體實施例方式用于飛機整機精加工及裝配的生產線，包括臥式加工中心3、5、立式加工中心6及 移動平臺1、2、4，分為兩個工作區(qū)，見圖1，其特征在于兩個工作區(qū)設同一移動平臺軌道，齒 輪齒條驅動的25米移動平臺1上將安裝六個帶夾具的運動小平臺，六個帶夾具的運動小平 臺用于機身對合裝配(帶夾具的運動小平臺不在此詳細說明)，25米移動平臺1的行程為 17米，運動方向與飛機平行，可將對合裝配好的飛機從對合裝配工作區(qū)A移動到加工工作 區(qū)及機器人操作作業(yè)區(qū)B，在加工工作區(qū)及機器人操作作業(yè)區(qū)B，沿25米移動平臺兩側依次 對稱布置用于安裝機器人、隨行升降操作臺以及系統件安裝機架和推力裝置的兩個十字移 動平臺左側十字移動平臺2、右側十字移動平臺4，用于機身精加工的兩臺臥式加工中心 左側臥式加工中心3、右側臥式加工中心5，它們分別排列于飛機機身兩側，用于機身垂尾 精加工的立式加工中心6位于右側；加工機翼垂尾用臥式加工中心及安裝機翼、垂尾的平 臺另外設置在該移動平臺延長線的后方；機身主控中心I，機翼主控中心VIII，機器人控制 臺IV、X V，機身控制操作臺XII，機翼控制操作臺X及各部電器柜包括25米移動平臺電器 柜II，左、右側十字平臺電器柜III、XIV，左、右側臥式加工中心電器柜V、VI，立式加式中心 電器柜VII，加工機翼垂尾用臥式加工中心IX分別設置在生產線的兩側，機身主控中心與 作為子單元的各機床雙向通訊，控制協同或獨立作業(yè)，機翼主控中心與加工機翼垂尾用臥 式加工中心雙向通訊，控制其獨立作業(yè)，共同組成生產線。位于飛機機身右側有十字移動平臺、臥式加工中心及立式加工中心，其特征在于 三臺機床共用同一右側的床身，在同一套床身上做平行于飛機機身方向的運動，床身總長 22. 4米，三臺機床行程分別為11米、8米和3米，三臺機床的數控系統、電器柜、液壓氣動系 統都是各自獨立的，可單獨進行工作，也可在接受機身主控中心控制后同時進行工作，由于 機床行程有重疊區(qū)，所以各臺機床相對端都配有防撞開關，以保證機床的可靠性和運行安 全性。右側十字移動平臺4將安裝外購機器人、隨行升降操作臺以及系統件安裝機架和推 力裝置。因加工件的特殊要求，右側臥式加工中心5的主軸頭為45°萬能頭，可完成機身右 側面上多個方向上的孔加工；主軸形式為電主軸，最高轉速為12000rpm，以滿足機身特殊 材料的加工要求。臥式加工中心和立式加工中心配置三坐標測量頭，可進行加工前孔定位、加工后孔測量；臥式加工中心同時配有刀具測量功能部件，以提高機床的自動化和可靠性。位于飛機機身左側有十字移動平臺2和臥式加工中心3，兩臺機床也共用同一床身，在左側的同一套床身上做平行于飛機機身方向的運行，床身總長為22. 4米，兩臺機床 行程分別為11米和8米，兩臺機床上也都各自配有單獨的數控系統、電器柜、液壓氣動系 統，可獨立進行工作，也可在接受機身主控中心控制后同時進行工作，由于機床行程有重疊 區(qū)，所以各臺機床相對端都配有防撞開關，以保證機床的可靠性和運行安全性。左側臥式加 工中心主軸頭也為45°萬能頭，可完成機身左側面上多個方向上的孔加工；主軸形式也為 電主軸，最高轉速為12000rpm，以滿足機身特殊材料的加工要求。左側臥式加工中心也配置 有三坐標測量頭，可進行加工前孔定位、加工后孔測量；同時也配有刀具測量功能以提高機 床的自動化和可靠性。機身加工延長線的后方設置有一臺獨立完整的臥式加工中心7和安裝機翼、垂尾 的平臺8，用于加工飛機左右機翼和飛機垂尾上面和孔，此臥式加工中心與左右側臥式加工 中心一樣配有45°萬能、主軸型式也為電主軸、配置有三坐標測量頭、刀具測量功能器件。采用此布局的飛機整機精加工及裝配生產線，可簡單、方便的采用現有成熟的網 絡化加工技術實施精密自動化作業(yè)，完成飛機整機精加工及裝配?？刂葡到y將生產線設備 分為協作工作單元和獨立工作單元，按圖2所示，協作工作單元由作為子單元的左、右十字 移動平臺、25米移動平臺、左右臥式加工中心、左側立式加工中心共同組成，具體加工內容 由機身主控中心統一調度，獨立作業(yè)或協作加工。獨立工作單元即是加工機翼垂尾臥式加 工中心，與協作工作單元相互獨立，由機翼主控中心控制，獨立工作?？刂葡到y可采用串口、 現場總線、局域網等方式實現機身主控中心與各個子單元的雙向通訊。具體流程如圖3所示，下面根據圖3說明控制的實施過程機身、機翼主控中心下 發(fā)工作任務，各個子單元分別執(zhí)行并反饋信號給機身、機翼主控中心，次序是1)機身主控中心給各個子單元下發(fā)工作任務；2)協作單元內各個子單元及獨立單元分別接受工作任務并作準備工作，具體如 下a)協作單元內的25米移動平臺1移動至設置在B區(qū)的機械零點，并發(fā)出25米移 動平臺2準備就緒信號反饋至機身主控中心；b)協作單元內的左、右側十字移動平臺2、4各坐標軸回到坐標零點，動作完成后 將準備就緒信號反饋至機身主控中心；c)協作單元內的左、右側臥式加工中心3、5各坐標軸回到坐標零點，動作完成后 將準備就緒信號反饋至機身主控中心；d)協作單元內的立式加工中心6各坐標軸回到坐標零點，動作完成后將準備就緒 信號反饋至機身主控中心；e)獨立單元內的加工機翼垂尾用臥式加工中心7各坐標軸回到坐標零點，動作完 成后將準備就緒信號反饋至機翼主控中心；3)協作單元的所有子單元準備就緒后，各個子單元開始執(zhí)行各自的加工工作任 務；獨立單元準備就緒后開始執(zhí)行加工工作任務；4)如果協作單元及獨立單元任務完成，則工作任務結束。圖4a及圖4b為機身和機翼主控中心與各子控制單元的電路連接示意圖，在生產線機身與機翼主控中心上安裝有局域網控制系統，此控制系統利用RPC SINUMERIK軟 件提供的控件編制而成，通過基于Ethernet/TCP-IP的接口與各個子單元安裝的RPC SINUMERIK連接通訊，實現對各個單元的狀態(tài)監(jiān)控、任務下達、及信息交互等功能。圖4a及 圖4b的前部均是由機身主控中心通過網口與左側立式電器柜、左、右側臥式加工中心電器 柜、左、右側十字移動平臺電器柜通過網口連通，附圖4b是機翼主控中心與獨立通過網口 與機翼垂尾臥式加工中心電器柜連通；各個子單元內的電路連接方式相同，操作控制單元P⑶通過X600總線接口連接各自的數控單元NCU的XlOl總線接口，數控單元NCU通過X102 接口連接PLC輸入輸出模塊的IM151接口，通過X130接口連接驅動模塊的X141接口，實現 對電機及輔助設備的控制。
權利要求
一種用于飛機整機精加工及裝配的生產線，包括多臺立、臥式加工中心及移動平臺，25米移動平臺上安裝六個帶夾具的運動小平臺，飛機預裝部件通過小平臺的移動在對合裝配工作區(qū)內對合為整機后，25米移動平臺將整機機身從對合裝配工作區(qū)A區(qū)移動到加工工作區(qū)及機器人操作作業(yè)區(qū)B區(qū)；其特征在于兩個工作區(qū)設同一移動平臺軌道，在B區(qū)的25米移動平臺兩側，依次對稱布置左、右兩臺十字移動平臺、用于安裝機器人、隨行升降操作臺以及系統件安裝機架和推力裝置，左、右兩臺臥式加工中心、用于機身精加工；一臺立式加工中心位于右側，用于機身垂尾精加工，左、右各側分別共用同一側的床身；另外設置臥式加工中心，位于該移動平臺延長線的后方，用于加工機翼垂尾，各臺機床的數控系統、電器柜、液壓氣動系統都是各自獨立的，電器柜位于右側床身外，作業(yè)程序都受機身主控系統控制，共同組成生產線。
2.根據權利要求1所述的用于飛機整機精加工及裝配的生產線，其特征在于控制系統 將生產線設備分為協作工作單元和獨立工作單元協作工作單元由作為子單元的左、右十 字移動平臺、25米移動平臺、左右臥式加工中心、左側立式加工中心共同組成，具體加工內 容由機身主控中心統一調度，獨立作業(yè)或協作加工；獨立工作單元即是加工機翼垂尾臥式 加工中心，由機翼主控中心控制，獨立工作；控制系統采用串口、現場總線或局域網方式實 現機身主控中心與各個子單元的雙向通訊。
3.根據權利要求1所述的用于飛機整機精加工及裝配的生產線，其特征在于總控制臺 控制作業(yè)程序總控制臺發(fā)出信號控制協作工作單元兩側床身上的各臺機床動作，次序是 首先向25米移動平臺發(fā)出移動信號，并得到到位信號反饋，再依次向下一位置的機床發(fā)布 下一信號左、右側十字移動平臺、左、右側臥式加工中心、左側立式加工中心；總控制臺單 獨為獨立工作單元加工機翼垂尾的臥式加工中心發(fā)送信號；總控制臺接收所有到位反饋信 號后，可發(fā)出使所有機床同時或分別工作指令，工作順序依所加工件決定。
4.根據權利要求1所述的用于飛機整機精加工及裝配的生產線，其特征在于主控系統 利用RPC SINUMERIK軟件提供的控件編制而成，通過基于Ethernet/TCP-IP的接口與各個 子單元安裝的RPC SINUMERIK連接通訊，實現對各個單元的狀態(tài)監(jiān)控、任務下達、及信息交 互等功能；各個子單元的操作控制單元P⑶通過X600總線接口連接各自的數控單元NCU 的XlOl總線接口，數控單元NCU通過X102接口連接PLC輸入輸出模塊的IM151接口，通過 X130接口連接驅動模塊的X141接口，實現對電機及輔助設備的控制。
全文摘要
用于飛機整機精加工及裝配的生產線，其特征在于在25米移動平臺及軌道兩側，依次對稱布置用于安裝機器人、隨行升降操作臺以及系統件安裝機架和推力裝置的左、右兩臺十字移動平臺；用于機身精加工的左、右兩臺臥式加工中心；位于右側用于機身垂尾精加工的立式加工中心。左、右側設備分別共用同一側的床身；各臺機床的數控系統、電、液系統都是獨立的，作業(yè)程序都受機身主控中心控制，另外設置用于加工機翼垂尾的臥式加工中心，位于該移動平臺延長線的后方，此機床的數控系統、電、液系統都是獨立的，作業(yè)程序受機翼主控中心控制，共同組成生產線。本生產線為了使移動平臺適應生產線上飛機機身方向加長的行程，采用了齒輪齒條的驅動方式；完全滿足用戶提出的不同的機型的需要。
文檔編號B23P23/06GK101804565SQ20101010769
公開日2010年8月18日 申請日期2010年2月10日 優(yōu)先權日2010年2月10日
發(fā)明者嚴昊明, 呂恒, 姜嘉偉, 張麗麗, 李麗麗, 楊寧, 林鵬, 王紅亮, 申國峰, 賀鑫元 申請人:中捷機床有限公司