多构型混线生产柔性切换及构型防差错技术研究

多构型混线生产柔性切换及构型防差错技术研究

张紫阳,石卫东

中航西安飞机工业集团有限公司 陕西省西安市 710089

【摘  要】防差错是一个庞大的系统工程，也是提高产品工艺性、使用性、稳定性、可靠性、安全性的基础工作，对提高质量、降低成本、提高效率具有深远意义。飞机部组件装配相较于其他装配件装配，具有批量小、集成度高的特点，而目前大多数复杂部组件的结构装配，手工作业占比仍然较高，对于生产现场的防错水平提出了更高的要求。本文结合某型机机翼翼盒的新构型研制，对新老构型的混线生产和柔性切换的多构型防错实施方案进行了讨论分析，并结合生产实际，对飞机装配生产线防差错技术的应用研究进行了简要分析。

【关键词】  混线生产  防差错  切换

0  引言

在航空产品研制生产过程中，设计、工艺、操作、检验、管理等各个环节均不可避免地会发生各种各样的疏漏和差错。尽管差错的形式多种多样，产生差错的原因很复杂，但是可通过梳理、总结，从中归纳出一些共性的原理，对他们进行讨论，提出具体的防差错方法，避免差错的发生，降低对人的技能、意识和经验等方面的过分依赖【1】。

1  技术背景

翼盒装配具有零件种类多、孔径规格多、工具/刀具类型复杂、标准件数量多、种类多、零件结构复杂、相似度高、手工作业占比大等特点。某单通道民航客机机翼翼盒组件，为节约生产成本，缩短研制周期，在新构型引入过程中采取了混线生产的技术方案，即由一台装配主型架实现两种或两种以上飞机部件的混合生产，新老构型机翼翼盒之间80%以上零组件进行了重新设计，但机翼整体气动外形及关键交点未发生变化，这也使得共用装配型架的方案成为可能。但若要实现多构型间的顺利切换，就需开展基于同一工装的装配不同机型产品的防差错技术研究，建立更完备的防差错体系。同时，结合现场零件、工装等的标识、隔离及行迹化定置，进一步提高机翼翼盒的防差错水平，为飞机装配的混线生产提供可推广借鉴的改进方案。

2 防差错的基本原则

（1）使作业的动作轻松

颜色区分使得容易看，或放大标示，或加上把手变得容易拿，或使用搬运器具使动作轻松。

（2）使作业不要技能与直觉

取代依靠人为记忆等制度规范行为，降低人为差错发生概率。进行机械化，降低工作人员的劳动强度，对其工作能力进行一定程度上的解放。

（3）使作业不会有危险

防止操作人员因为失误或其他原因而引起的安全隐患，保障生产流程的正常运行。装置无法马虎或勉强的装置。

（4）使作业不依赖感官

制作装置或使之机械化，减少用人的感官来判断的作业。如果一定要依赖感官的作业，当信号一红即同时有声音出现，设法使之能做二重三重的判断。

3  工装柔性切换技术实施方案

某型机机翼翼盒柔性混线生产方案，建立在整体两个飞机构型的关键交点位置不变的前提下，对装配型架进行模块化重构。主要涉及如下方面的关键技术研究：

3.1装配工装的柔性化、模块化设计改造

工装的柔性化、模块化设计理念是目前工装设计研制的主流趋势之一，柔性化、模块化设计最大优势就在于在一台工装上快速完成不同飞机产品的装配制造。【2】某型机研制结合梁外形、壁板内型、交点内径等产品变更情况，针对性进行差异化的工装可卸件模块化设计改造。其核心在于保证关重交点及梁、肋组件基准面等定位的稳定性和可靠性，工装位置检测仍基于传统旧构型的OTP光学检测系统，与更改位置发生关系的定位卡板、销轴均不设置光学检测点，设置工装可卸件通过定位面、定位销等进行切换并与传统工装的固定基准匹配，从而避免了工装构型切换对于位置稳定性的影响，实现了不需要激光调装即可满足装配型架快速切换的装配方案。

3.2模拟量与数字量工装的协调

某型机为20世纪90年代设计的飞机，由于当时设计能力及制造条件制约，在装配工装中大量材料量规、模线样板等传统标准工艺装备进行协调。而新构型的设计多以基于图纸尺寸建立的数字化工艺模型进行协调。在本次工装升级改造中，也存在大量同一定位位置设置多个机型定位器的情况，需解决数字化加工、安装手段替代传统标准工艺装备的协调问题。首先，通过模拟量与OTP点位的转换，基于产品模型及装配关系，协调统一传统工装与产品数模的设计基准，其次，沿用原OTP/OTS测量基准，进行新定位结构的制造安装。最后，结合产品结构及尺寸变化，得出新可卸件的结构设计及切换方案，并考虑切换间的防错要求。

4.混线生产的防差错设计

4.1基于装配流程的物理防错工艺性设计

型架的构型间防错往往需从产品供应状态、结构尺寸、相似件的防错管理等方面着手，根据断根原理优先采用物理防错手段，通过工艺流程的不可互换设计，保证安装时位置唯一性，进行差异化的工艺流程、工装/工具防错设计。

装配工装的防错一般从如下方面进行实施：为保证可拆卸件在重复安装时位置的唯一性，可卸件定位销采用不同的直径或定位孔采用不同的孔距；新旧构型间两定位销位置不对称设计；工装体上设置的防差错挡销、挡块等在定位错误时会与工装或零件主体发生干涉；可拆卸定位件外形设计成非对称件结构等，使可拆卸件在反复拆卸、复位时防止反向错装。

工艺流程防错一般主要有：定位阶段，通过对不同构型间的零件状态进行差异化工艺设计，如选用不同直径的K孔孔径，或选取不同的K孔位置，在零组件定位时确保定位器、定位销在错误定位状态下无法插入，或采用工装增加定位挡销等形式，防止零件混装。制孔阶段，主要结合自动制孔工具或钻套的不同规格孔径进行差异化的钻模及工具前导的配套直径设计。

4.2行迹化定置

行迹化定置，是飞机装配防错中的一大重要手段。飞机部件装配中，相似零件、工装可卸件、工位器具等种类繁杂，相似度高。行迹化管理即按照物料外形进行放置车、放置架的定置，实现物料的有序取用，避免用错、装错及漏装的问题，以达到防错和快速识别的目的。通常，也会在行迹化的附近标识物料图号。

4.3色标防差错

色标防错即利用视觉冲击，对操作人员做以警示提醒，色彩在装配线中可以用于表示左、右件，不同构型，不同规格。如某型机对孔径标识的管理中，一种颜色表示一个规格的工具/孔径，使用者根据颜色来判断工具的型号，大大减小工具的使用错误，也方便工具的管理。结合工具制孔规格，建立了一套完整的标准化工具防差错体系。对钻孔工具尾柄的涂色区别代表了它要钻的孔的尺寸，提高取用效率，对钻模也做对应颜色标记，同时， 不同孔径进行不同的钻模内径设计，与工具配合实现物理防错。

5  结束语

通过工装的模块化设计改造，实现了翼盒装配产线的多构型间柔性快速切换，并提高了现场的防差错管理水平。通过防差错活动的开展，提高了技术人员的防差错意识，在产品设计、工装设计、工艺设计过程中，自觉的进行防差错设计，通过现场改进、工艺文件、工装工具改进，保证了产品交付节点及产品质量，降低了制造成本。

参考文献：

【1】唐军虎.浅析硬防错技术在飞机装配生产线中的应用.军民两用技术与产品.2017.10（下）

【2】文宏.基于知识和模块化工装的快速设计研究.制造业自动化.2022-05

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