直升机对场地要求较低，具有可垂直起降、空中悬停等特点，令其在军事和民用领域均得到广泛应用。我国直升机发展起步较晚，原来的技术较为落后，国产直升机占有率较低。在很多救援中直升机发挥了不可替代的作用，但用于救援的国产直升机机种单一，参与救援的多为进口直升机。我国直升机设计技术现已取得很大进步，但直升机制造方面还有很多瓶颈需要克服。传统直升机装配工装多以机械结构为主，自动化、智能化程度较低，制约了产品质量和生产效率的提升，难以满足各行业对直升机的巨大需求。
1 传统直升机装配工装设计技术存在的问题
我国传统直升机部装生产线装配工装的设计制造技术与发达国家航空企业相比存在一些不足，自动化程度低、操作复杂，工装制造质量和效率较低。
传统直升机部装生产线机身大部件对接型架大都采用专用刚性工装对接，机身大部件调姿与对接主要以手动操作为主；除了完成对接外还要实现其他很多功能，导致工装结构复杂，制造周期长。
在传统的直升机对接装配过程中，产品部段在各个装配工装间上下架时基本为裸上下架，二次装夹定位工作量大，误差累积大，经常导致产品外形、交点等超差。
2 直升机生产线先进装配工装设计技术
要提高直升机部装生产线的产品装配质量和效率，应优化工装结构，提高工装的模块化、自动化、柔性化程度，实现直升机产品在部装生产线中的快速精准上下架、定位等操作。
2.1 模块化设计
装配工装模块化设计是依据产品工艺分离面的划分及生产线上下游装配站位的功能及结构需求，将装配工装总体功能进行逐级分解，找出相关联装配工装之间相同或相近的功能单元，将相关度达到一定程度的功能单元划分到同一工装模块中，形成具有定位、保形、转运等功能的独立个体。装配工装的模块化设计相当于从传统的整体结构装配工装中分解、组合所需模块，每一模块有相对独立的功能，可以是独立的工装，也可以与其他工装结构组合成新的工装。模块化工装应具有标准的几何连接接口，为保证工装模块的稳定性，组合时一般需要四个接口，通过零点定位器等接口结构实现与装配工装主体结构的快速定位和连接，当需要分离模块时连接接口可以快速分离。
模块化工装通常连同其所定位的产品一同进入相关联的下一工位装配工装。工装模块带着产品在工装间转移时，需要用AGV车、数控吊车等实现工装模块移动、升降等动作。
直升机的主机身通常可分为前机身、中机身和过渡段三个大部件，通过两个工艺分离面进行对合装配。某型号直升机主机身总装站位采用了模块化工装实现三大部件的对合装配，中机身定位模块为中机身部装型架与主机身总装型架公用的模块，AGV载着装配好的中机身部件转运至总装型架，通过零点定位系统定位于总装型架。中机身定位模块为机身对接装配的基准部件，定位后不可移动。前机身和过渡段定位模块也是对应的前机身、过渡段部装型架与总装型架公用的模块，通过相同的方式连同部装产品一起分别转运、定位于总装型架中，但前机身和过渡段定位模块在总装型架中通过自动控制系统可以前后滑移一定距离，以满足前机身、过渡段与中机身的对合装配操作需求。
工装模块化设计减少了产品的二次定位装夹，提高了效率，降低了劳动强度，减少了产品在运转过程中的形变。模块化设计是实现装配工装自动化、柔性化、智能化的重要前提。
2.2 自动化设计
装配型架、对接型架等装配工装是部装生产线的主体，对产品装配质量和效率的提升至关重要。在传统装配型架的基础上通过增加电气、液压、气动等成品及控制单元，可将夹具中有关元件的平移、旋转、压紧等动作转变为自动运行方式，并能实现定位件自动准确定位，运行过程中只需按动启动按钮，无需过多的人力操作，提高了人机功效。
装配工装中有精确运动要求的定位器、模块等零部件，一般可以通过由伺服电机、减速机、滚珠丝杠、联轴器、控制系统等组成的伺服驱动系统来实现，控制系统将逻辑控制、运动控制以及工艺控制集成于系统中，对电机轴进行失量控制及伺服控制，准确控制电机转速及转动圈数，通过减速机及丝杠传动系统，将运动传递到所控制的工装零部件，实现运动零部件的启停及精准位移。
伺服电机是在伺服系统中控制机械元件运转的动力源，是一种间接变速装置。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速响应，在自动控制系统中用作执行元件。选择伺服电机时要综合考虑转速、扭矩及惯量等方面，工作时伺服电机的实际输出扭矩不能超过其额定扭矩，伺服电机的编码器系统形式应能满足控制要求，伺服电机防护等级应符合安全要求，与现场环境匹配。
在装配工装中需采用一些传感器，将检测到的被测量信息按一定规律变换为电信号或其它形式的输出信息。在自动化工装中用得最多的是位置传感器，保证工装运动模块的位移不超出规定的范围，以及检测定位销是否按要求已锁紧或解除，避免人为控制常出现的失误，造成工装、产品损坏。在自动化工装中还经常利用传感器进行安全控制，保证设备运行期间在行程范围内无人员或障碍物影响运动，造成人员或产品损伤。
2.3 柔性化设计
国内直升机制造和装配过程中所使用的传统工装多为专用工装，工装品种多、数量大，设计制造工作量大，协调关系复杂，装配检测难度大，生产准备周期长。工装基本为刚性结构，不具备调整能力，需要人工进行复杂的调整，否则产品对接装配时往往会带着应力。另外产品改型时，工装需要大量更改。
柔性工装技术是基于产品数字量尺寸协调体系可重组的模块化、自动化装配工装技术，它集成了工装结构、测量系统和控制系统，通过测量系统的实时数据测量反馈，经控制系统对伺服电机进行相应驱动，从而实现精准定位。采用柔性工装可减少各种零部件装配的专用型架、夹具的设计和制造。柔性工装的定位结构具有可调节性，可适应产品对象的变化，达到一套工装经过少量变化便可适应多种部件装配的需要，实现多种用途，减少工装设计制造周期，降低工装研制成本。
柔性工装是一种数字化工装，需要借助各个模块化结构定位相应的产品，确保模块化结构的位置准确才能保证其定位精度。工装柔性化设计在空客、波音等公司得到了普遍的应用，通过采用柔性装配技术，使飞机装配质量和效率得到大幅度提高。国内的飞机总装已有采用柔性化设计的装配工装，直升机的总装也可以采用类似的柔性工装，代替相应的专用装配夹具。
3 结论
通过装配工装的模块化、自动化、柔性化设计，可改变传统直升机生产线存在的设计周期长、质量不稳定、手工作业多、效率低等问题，提升生产线的自动化程度和人机功效，为直升机部装生产线的铆接装配奠定了基础，有利于产品装配质量和效率的提高。
