液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)制造工藝穩(wěn)定性研究

◎西安航天發(fā)動(dòng)機(jī)廠 許藝峰 朱耀龍 劉友強(qiáng)

航天推進(jìn)技術(shù)研究院 張永

航天事業(yè)進(jìn)入新的發(fā)展時(shí)期后，科研生產(chǎn)任務(wù)極其繁重，多型號(hào)任務(wù)同步實(shí)施，研制批產(chǎn)交叉并行，各型號(hào)的研制生產(chǎn)交付和飛行試驗(yàn)任務(wù)總量快速攀升并屢創(chuàng)新高，航天推進(jìn)技術(shù)研究院完成高密度發(fā)射任務(wù)和各型號(hào)動(dòng)力系統(tǒng)的研制、試驗(yàn)、交付任務(wù)的壓力巨大。載人航天工程、探月工程、新一代運(yùn)載火箭等一系列重大工程進(jìn)入關(guān)鍵實(shí)施階段，彈、箭、星、船、器配套動(dòng)力系統(tǒng)必須嚴(yán)格按照計(jì)劃節(jié)點(diǎn)統(tǒng)籌安排，組織實(shí)施，空前緊張、繁重的研制交付任務(wù)給工藝工作帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。

多年來(lái)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明：工藝技術(shù)作為設(shè)計(jì)方案與最終產(chǎn)品之間的橋梁與紐帶，是把研究成果轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品實(shí)體的重要手段，是企業(yè)建設(shè)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)完成型號(hào)研制任務(wù)、保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高產(chǎn)品成熟度、提升發(fā)展能力都有著至關(guān)重要的保障作用。提高工藝技術(shù)能力，就是提高先進(jìn)制造能力，提高中國(guó)航天科技集團(tuán)公司的核心競(jìng)爭(zhēng)力，增強(qiáng)研究院的可持續(xù)發(fā)展能力。而提高和鞏固航天制造工藝技術(shù)在科學(xué)合理基礎(chǔ)上的穩(wěn)定性，則是提高工藝技術(shù)能力的一個(gè)重要方面。

在液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品研制生產(chǎn)的全過(guò)程中，最基本的內(nèi)容就是產(chǎn)品零、部、組件制造的工藝過(guò)程，工藝穩(wěn)定性對(duì)生產(chǎn)制造穩(wěn)定性具有至關(guān)重要的影響。毋庸質(zhì)疑，保持制造工藝的穩(wěn)定性是保持產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定和研制生產(chǎn)周期穩(wěn)定的必要條件。在嚴(yán)峻的科研生產(chǎn)形勢(shì)下，要“保成功、促發(fā)展”，要按計(jì)劃高質(zhì)量完成型號(hào)科研生產(chǎn)任務(wù)，確保發(fā)射和飛行試驗(yàn)成功，航天制造工藝不僅要保持穩(wěn)定，而且必須能夠適應(yīng)任務(wù)的發(fā)展變化，持續(xù)地進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，不斷改進(jìn)薄弱環(huán)節(jié)和排除制約因素，使工藝方案更加科學(xué)、合理，不斷提高液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品的成熟度。

在液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)研制過(guò)程中，經(jīng)過(guò)多次設(shè)計(jì)和工藝改進(jìn)，解決了許多突出的產(chǎn)品可靠性問(wèn)題，穩(wěn)定了質(zhì)量、提高了成熟度、提升了能力。但工藝薄弱環(huán)節(jié)的梳理和工藝攻關(guān)、工藝研究項(xiàng)目的確定依舊采用經(jīng)驗(yàn)式的方法，對(duì)產(chǎn)品工藝保證能力沒(méi)有量化的研究，工藝薄弱環(huán)節(jié)梳理和工藝攻關(guān)、工藝研究項(xiàng)目確定有很大的盲目性。而結(jié)合產(chǎn)品工程，充分利用產(chǎn)品數(shù)據(jù)包開展工藝穩(wěn)定性研究，可大大提高工藝攻關(guān)、工藝研究的針對(duì)性。

一、工藝穩(wěn)定性的概念及其內(nèi)涵

1.工藝穩(wěn)定性的概念

目前工藝穩(wěn)定性的概念大部分都是針對(duì)某一特定的過(guò)程進(jìn)行闡述的，尚無(wú)一個(gè)嚴(yán)格、標(biāo)準(zhǔn)和完整的定義，因此筆者經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)與思考，試圖給工藝穩(wěn)定性下一定義，以便劃清范疇、加深認(rèn)識(shí)并形成后續(xù)研究和論述的前提。

現(xiàn)代質(zhì)量控制理論認(rèn)為，在產(chǎn)品制造過(guò)程中，對(duì)于同一工序，由同一操作者使用同一材料、工具和設(shè)備，按照同一標(biāo)準(zhǔn)與工藝方法生產(chǎn)出來(lái)的同一種產(chǎn)品，其質(zhì)量特性是有差別的，這就是產(chǎn)品質(zhì)量的波動(dòng)現(xiàn)象，引起這種質(zhì)量波動(dòng)現(xiàn)象的主要因素包括人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)等6個(gè)方面。由這些因素引起的質(zhì)量波動(dòng)可以分為正常波動(dòng)和異常波動(dòng)兩種。正常波動(dòng)是由于偶然性因素（如機(jī)床的正常振動(dòng)、刀具的正常磨損、材料硬度均勻性、電流的微小差異等）隨機(jī)、無(wú)規(guī)律的影響產(chǎn)生的質(zhì)量波動(dòng)，當(dāng)生產(chǎn)過(guò)程只存在正常波動(dòng)時(shí)，工藝過(guò)程是處于受控、穩(wěn)定狀態(tài)的。異常波動(dòng)是由于系統(tǒng)性因素（如工藝流程、工藝參數(shù)、設(shè)備、工具、操作者技能、材料規(guī)格等）的影響產(chǎn)生的質(zhì)量波動(dòng)，這種影響是有規(guī)律的、可以掌握并能夠消除的，如果生產(chǎn)過(guò)程存在異常波動(dòng)，則工藝過(guò)程處于不受控、不穩(wěn)定的狀態(tài)。

在此認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)上，筆者總結(jié)出了工藝穩(wěn)定性的概念：一個(gè)過(guò)程的工藝方案及其有關(guān)參數(shù)和要求確定后，在同一輸入條件下保持穩(wěn)定輸出，即不產(chǎn)生異常波動(dòng)并持續(xù)生產(chǎn)出合格產(chǎn)品的能力。

工藝穩(wěn)定是指在全生產(chǎn)周期中，人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)等諸因素均處于受控狀態(tài)下的穩(wěn)定運(yùn)行。也就是說(shuō)，過(guò)程只受到隨機(jī)因素的影響，處于統(tǒng)計(jì)受控狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，過(guò)程的波動(dòng)服從正態(tài)分布或其它形式分布的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。

2.工藝穩(wěn)定性的內(nèi)涵分析

工序是產(chǎn)品及其零、部、組件制造過(guò)程的基本環(huán)節(jié)，是機(jī)器設(shè)備、原材料、工藝方法和操作者技能等因素在特定環(huán)境條件下的結(jié)合。工藝穩(wěn)定性主要通過(guò)工序穩(wěn)定性表現(xiàn)出來(lái)，因此工序穩(wěn)定性就是工藝穩(wěn)定性研究和控制的基本對(duì)象。

工序穩(wěn)定性的衡量標(biāo)準(zhǔn)是過(guò)程（工序）能力指數(shù)（Process Capability Index），是在統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上通過(guò)計(jì)算得到的。工序穩(wěn)定的直觀標(biāo)志是產(chǎn)品符合設(shè)計(jì)要求的程度——合格率。對(duì)于穩(wěn)定的工藝過(guò)程而言，其產(chǎn)品各個(gè)工序的質(zhì)量波動(dòng)規(guī)律是收斂的，而不是發(fā)散的。在輸入條件不變的情況下，產(chǎn)品質(zhì)量具有在時(shí)間和空間上一致的規(guī)律性，即產(chǎn)品特性指標(biāo)在同批產(chǎn)品內(nèi)部的一致性以及不同批產(chǎn)品之間的一致性，并且總體上有穩(wěn)定的合格率。

產(chǎn)品可以制造出來(lái)并不等于工藝穩(wěn)定，穩(wěn)定的工藝必須經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間、多個(gè)批次生產(chǎn)的檢驗(yàn)，只有影響工藝的各項(xiàng)因素，如設(shè)備、環(huán)境條件、工裝、工具、工人的操作技能等都處于穩(wěn)定狀態(tài)，工藝才能穩(wěn)定。同時(shí)，作為提供基礎(chǔ)識(shí)別數(shù)據(jù)的測(cè)量方法也必須穩(wěn)定，才能證明工藝的穩(wěn)定。

對(duì)于穩(wěn)定的工藝過(guò)程，產(chǎn)品的質(zhì)量主要靠生產(chǎn)技術(shù)方法來(lái)保證，而不是靠操作者的高技能來(lái)保證。如果產(chǎn)品的質(zhì)量靠操作者特殊的技藝來(lái)保證，過(guò)程因素的較小變化就可能導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量的較大變化或存在較多的質(zhì)量問(wèn)題，產(chǎn)品特性參數(shù)發(fā)散，說(shuō)明工藝是不穩(wěn)定的。因此，工藝穩(wěn)定性控制的核心是工藝狀態(tài)，即工藝方法、流程、參數(shù)、設(shè)備、工藝裝備、檢測(cè)方法等的控制，如果工藝狀態(tài)穩(wěn)定、變更受控，則工藝穩(wěn)定性就有了保持的基礎(chǔ)。

二、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)工藝穩(wěn)定性的實(shí)踐

回顧30多年來(lái)“長(zhǎng)征”系列火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的研制歷程，結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)研制過(guò)程出現(xiàn)過(guò)的工藝和技術(shù)質(zhì)量問(wèn)題，航天推進(jìn)技術(shù)研究院在保持工藝穩(wěn)定性方面取得的主要經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)總結(jié)如下。

1.發(fā)動(dòng)機(jī)制造工藝特點(diǎn)

液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)是一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高昂、質(zhì)量要求高、制造難度大的航天產(chǎn)品。在運(yùn)載火箭發(fā)射和航天器工作的過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)可供即時(shí)監(jiān)測(cè)的性能參數(shù)很少，主要靠制造過(guò)程中形成的固有特性保證其工作效能的實(shí)現(xiàn)，是典型的事后不能經(jīng)濟(jì)地檢查其質(zhì)量特性的產(chǎn)品。發(fā)動(dòng)機(jī)的制造涉及到機(jī)械加工、鈑金、焊接、鑄造、鍛造、熱處理、表面處理、電加工、密封件制造、發(fā)動(dòng)機(jī)及其組合件裝配等多種加工專業(yè)，同時(shí)配備理化試驗(yàn)、計(jì)量檢測(cè)、無(wú)損檢測(cè)、液壓和氣壓試驗(yàn)等多種檢測(cè)手段，產(chǎn)品質(zhì)量依靠過(guò)程保證。同時(shí)，除了構(gòu)成產(chǎn)品本身的原材料外，這些特殊過(guò)程涉及到大量的輔助材料，隨著外部條件的變化，其品質(zhì)和規(guī)格的波動(dòng)很大，使得過(guò)程的輸入條件經(jīng)常變化。

在型號(hào)研制過(guò)程中，尤其是在型號(hào)研制初期，隨著產(chǎn)品薄弱環(huán)節(jié)的暴露和技術(shù)問(wèn)題認(rèn)識(shí)的深化，需要持續(xù)優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行可靠性增長(zhǎng)，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)狀態(tài)也會(huì)產(chǎn)生一定的改變，有可能從源頭上引起工藝狀態(tài)的調(diào)整。

為了應(yīng)對(duì)輸入條件的變化，必須及時(shí)調(diào)整工藝要求，否則就不能制造出合格的產(chǎn)品，這會(huì)給穩(wěn)定工藝帶來(lái)較大的困難。

2.保持工藝穩(wěn)定性的經(jīng)驗(yàn)

（1）做好設(shè)計(jì)文件的工藝性審查

合理準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)要求是保持工藝穩(wěn)定性的前提。工藝人員進(jìn)行設(shè)計(jì)文件的工藝性審查時(shí)，首先要充分了解產(chǎn)品的功能要求，認(rèn)清產(chǎn)品功能特性轉(zhuǎn)化為物理特性后需要保證的關(guān)鍵要素，然后結(jié)合研制條件和本專業(yè)特點(diǎn)逐項(xiàng)審查設(shè)計(jì)要求的合理性，協(xié)商更改不適當(dāng)?shù)膬?nèi)容。與設(shè)計(jì)人員的交流最好是面對(duì)面地進(jìn)行，切忌進(jìn)行猜測(cè)和臆斷，以免造成主次顛倒，給產(chǎn)品制造帶來(lái)困難，最終導(dǎo)致工藝文件要求的“合理性錯(cuò)誤”。

（2）正確把握工藝文件細(xì)化的程度

內(nèi)容合理的工藝文件是保持工藝穩(wěn)定性的基礎(chǔ)。工藝文件編制必須重點(diǎn)處理好以下3個(gè)方面的問(wèn)題：

一是編制工藝文件的依據(jù)正確和全面。編制工藝文件的依據(jù)包括設(shè)計(jì)文件，產(chǎn)品的合同及生產(chǎn)批量，工藝方案及流程，原材料標(biāo)準(zhǔn)及坯料、半成品或零件的供應(yīng)狀態(tài)，現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝條件，質(zhì)量管理規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)化要求，專業(yè)手冊(cè)和各種產(chǎn)品研制資料等，如果忽視了某項(xiàng)依據(jù)內(nèi)容，就有可能造成文件的不完善，使應(yīng)該有效控制的內(nèi)容出現(xiàn)遺漏。

二是技術(shù)要求的轉(zhuǎn)化要明確。產(chǎn)品的技術(shù)要求主要來(lái)自設(shè)計(jì)文件、設(shè)計(jì)文件引用的標(biāo)準(zhǔn)以及本專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)管理標(biāo)準(zhǔn)4個(gè)方面。一般來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)文件和本專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)都能得到較好的轉(zhuǎn)化，落實(shí)明確到工藝文件中，而設(shè)計(jì)文件引用的標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)管理標(biāo)準(zhǔn)中的要求會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)處理不到位的現(xiàn)象。當(dāng)設(shè)計(jì)引用標(biāo)準(zhǔn)和管理標(biāo)準(zhǔn)反映的內(nèi)容包含多種情況、分別規(guī)定不同的要求時(shí)，往往會(huì)在使用工藝文件的不同人員之間產(chǎn)生不同的理解，在具體執(zhí)行中采用不一致的技術(shù)指標(biāo)。

三是工藝文件的可操作性要好，細(xì)化的重點(diǎn)要突出。提升工藝文件可操作性的常用方法是細(xì)化工藝文件的內(nèi)容。一般來(lái)說(shuō)，產(chǎn)品對(duì)象明確，加工流程和加工內(nèi)容清晰，產(chǎn)品特性要求清楚，過(guò)程控制參數(shù)項(xiàng)目和取值范圍確定，過(guò)程記錄項(xiàng)目要求全面是工藝文件細(xì)化的主要方面。從理論上說(shuō)，工藝文件的細(xì)化是可以無(wú)限進(jìn)行的，但實(shí)際上不允許這樣去做，而是要結(jié)合本單位的特點(diǎn)、人員素質(zhì)水平、行之有效的傳統(tǒng)做法，突出重點(diǎn)進(jìn)行細(xì)化。

應(yīng)當(dāng)注意的是，對(duì)有關(guān)產(chǎn)品對(duì)象的直接要求應(yīng)盡可能在同一份文件中完整地表達(dá)出來(lái)，不再要求文件使用者去尋找其它的文件；對(duì)過(guò)程控制的主要參數(shù)應(yīng)明確項(xiàng)目和要求，盡可能避免由操作者通過(guò)計(jì)算后選定參數(shù)值；對(duì)涉及到產(chǎn)品特性、工藝關(guān)鍵等重要事項(xiàng)，應(yīng)當(dāng)明確地寫入工藝文件中，不可作為相關(guān)人員應(yīng)知應(yīng)會(huì)予以處理。

（3）保證工藝更改的合理性和正確性

合理和正確地更改工藝文件是保持工藝穩(wěn)定性的前提。工藝管理體系是制造企業(yè)的核心管理體系之一，必須具有全面、完善的管理制度加以規(guī)范，使各項(xiàng)工藝工作有章可循。有效控制工藝更改是保持工藝穩(wěn)定性的核心工作內(nèi)容之一，除了按照“原因清楚、更改合理、手續(xù)齊備、試驗(yàn)充分、評(píng)審?fù)ㄟ^(guò)”的原則進(jìn)行指導(dǎo)外，工藝文件的更改還必須重點(diǎn)做好以下兩點(diǎn)：

一是更改工藝文件的依據(jù)要正確、充分。對(duì)于已經(jīng)確定并經(jīng)過(guò)生產(chǎn)驗(yàn)證的工藝，改變工藝方案、流程、設(shè)備、工藝參數(shù)、工藝裝備、及檢測(cè)條件時(shí)，必須經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，切不可單純以專業(yè)手冊(cè)、工藝指導(dǎo)規(guī)范、理論分析等作為更改的依據(jù)。

二是更改要及時(shí)，更改的程序要規(guī)范。不應(yīng)以臨時(shí)偏離、簽字放行代替正式文件的更改，要切實(shí)落實(shí)文件更改的技術(shù)責(zé)任制。

（4）利用先進(jìn)技術(shù)穩(wěn)定工藝

采用先進(jìn)技術(shù)是提高工藝穩(wěn)定性的重要手段。除了提高效率以外，很多先進(jìn)的工藝技術(shù)都是著眼于提高產(chǎn)品質(zhì)量水平而研究產(chǎn)生的，因此應(yīng)當(dāng)積極開展此項(xiàng)工作。以真空熔煉替代常壓熔煉、模鍛替代自由鍛、氬弧焊替代無(wú)氣氛保護(hù)的普通焊接、自動(dòng)焊替代手工焊、真空熱處理替代空氣爐熱處理、數(shù)控加工替代普通機(jī)床加工等，使發(fā)動(dòng)機(jī)許多零、部、組件制造的工藝穩(wěn)定性躍升到新的水平。但由于研制歷史原因及發(fā)動(dòng)機(jī)零、部、組件品種繁多，不可能同時(shí)整體轉(zhuǎn)換成高水平的制造工藝，需要結(jié)合存在的問(wèn)題，抓住主要矛盾有步驟地進(jìn)行，并取得上級(jí)部門和本單位內(nèi)的廣泛支持。

3.工藝穩(wěn)定性實(shí)踐的教訓(xùn)和存在的主要問(wèn)題

（1）重視記錄的細(xì)化和資料的積累

研制資料的積累能為研究和解決工藝問(wèn)題提供可靠的、強(qiáng)有力的技術(shù)支持，它包括生產(chǎn)過(guò)程資料的積累和試驗(yàn)研究資料的積累兩個(gè)主要方面。

發(fā)動(dòng)機(jī)制造工藝試驗(yàn)研究資料的積累相對(duì)薄弱。多年以來(lái)，受重成果、輕積累的觀念影響，許多不具備申報(bào)成果條件的試驗(yàn)研究資料隨著工藝人員的更替遺失了，雖然研究中行之有效的技術(shù)措施大多納入了定型工藝文件，但與在試驗(yàn)過(guò)程中形成的信息和資料相比，所占的比重過(guò)小，不利于后來(lái)者研究分析和解決工藝問(wèn)題。

2006年，某型號(hào)姿控發(fā)動(dòng)機(jī)在飛行試驗(yàn)中未按預(yù)定的時(shí)序正常工作，經(jīng)過(guò)歸零分析認(rèn)為是閥門中的彈簧力不滿足設(shè)計(jì)邊界值要求。作為舉一反三措施，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品研制過(guò)程的記錄要求進(jìn)行了全面細(xì)化，給通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析手段研究發(fā)動(dòng)機(jī)制造工藝的穩(wěn)定性建立了基礎(chǔ)條件，也給發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)特性的包絡(luò)分析打下了一定的基礎(chǔ)。

（2）深入研究工藝邊界條件

與產(chǎn)品設(shè)計(jì)對(duì)邊界條件進(jìn)行較為充分的試驗(yàn)驗(yàn)證不同，受資源配置和研制條件的制約，工藝邊界條件大部分是靠工藝人員參考專業(yè)手冊(cè)，結(jié)合在生產(chǎn)實(shí)踐中逐步摸索的經(jīng)驗(yàn)修正后得到的。如果過(guò)程的輸入條件和內(nèi)部要素發(fā)生變化，原有的邊界參數(shù)就會(huì)發(fā)生偏移。

在發(fā)動(dòng)機(jī)研制生產(chǎn)中，大多數(shù)產(chǎn)品制造的工藝邊界條件是清楚的，并通過(guò)工藝文件予以固化。遺留的項(xiàng)目包括少數(shù)技術(shù)難度大、過(guò)程復(fù)雜、驗(yàn)證成本高的難題和以往沒(méi)有引起足夠重視的邊緣性問(wèn)題，所占的比重也不小。

2007年，在某型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)試車中燃?xì)獍l(fā)生器燃料入口彎管加強(qiáng)片焊接部位產(chǎn)生的開裂故障，就與采用新的焊接驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)、強(qiáng)調(diào)焊透性和焊縫飽滿有一定的聯(lián)系。二級(jí)大噴管身部釬焊后變形、活門盤漏率超標(biāo)、泵殼體鑄件毛坯存在“黑線”等問(wèn)題也說(shuō)明了這一點(diǎn)。因此，對(duì)于工藝邊界條件的研究仍需要進(jìn)一步吃透技術(shù)，深化認(rèn)識(shí)，通過(guò)多種形式的研究和試驗(yàn)驗(yàn)證來(lái)解決。

（3）發(fā)動(dòng)機(jī)的工藝穩(wěn)定性有待進(jìn)一步提高

在目前的條件下，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)制造的工藝穩(wěn)定性在整體上作出定量的評(píng)價(jià)是不現(xiàn)實(shí)的。2009年通過(guò)對(duì)常溫運(yùn)載火箭發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵工序過(guò)程能力保證的研究，結(jié)合定性評(píng)估和定量分析，給出了“長(zhǎng)征”系列發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵工序整體上基本保持相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，過(guò)程能力尚可，但仍存在長(zhǎng)期過(guò)程能力嚴(yán)重不足的薄弱環(huán)節(jié)，需要進(jìn)行改進(jìn)的分析意見。這可以作為在整體上衡量發(fā)動(dòng)機(jī)制造工藝穩(wěn)定性的縮影，說(shuō)明發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品特性的長(zhǎng)期波動(dòng)范圍較大，工藝穩(wěn)定性有待進(jìn)一步提高。

推進(jìn)技術(shù)研究院將多年來(lái)在科研生產(chǎn)中遇到的問(wèn)題歸結(jié)起來(lái)，其產(chǎn)生的主要原因是工藝研究不夠深入、充分，技術(shù)沒(méi)有完全吃透，尤其是邊界工藝試驗(yàn)不充分，雖然一時(shí)滿足了交付任務(wù)的需求，但是工藝基礎(chǔ)不牢靠，易造成工藝不穩(wěn)定，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性。隨著型號(hào)產(chǎn)品研制批次的變換，工藝參數(shù)、工藝要求不能滿足產(chǎn)品加工和試驗(yàn)要求的問(wèn)題時(shí)有發(fā)生，部分常見、多發(fā)的工藝問(wèn)題長(zhǎng)期難以解決，有時(shí)產(chǎn)品臨近交付卻還在攻關(guān)，影響了交付進(jìn)度。

三、工藝穩(wěn)定性的影響因素分析

1.設(shè)計(jì)工藝性的影響

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，選用合理的結(jié)構(gòu)、合適的材料與工藝；在工藝方案論證階段，重點(diǎn)考慮產(chǎn)品可制造性的提高。這對(duì)保證產(chǎn)品的質(zhì)量與可靠性，提高快速研制能力，增強(qiáng)批生產(chǎn)能力和成本控制都有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

設(shè)計(jì)人員大多存在單純追求技術(shù)的先進(jìn)性、高指標(biāo)的傾向，產(chǎn)品設(shè)計(jì)不顧生產(chǎn)條件，工藝性較差。例如，在產(chǎn)品從系統(tǒng)到單機(jī)，再到組合件、零部件分解的過(guò)程中，以精度保性能、指標(biāo)層層加碼、層層保留余度，造成特性的檢測(cè)及評(píng)價(jià)缺乏手段，技術(shù)要求與設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和材料不匹配等，由此造成大量的工藝攻關(guān)、大量的產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題、大量的技術(shù)故障、過(guò)長(zhǎng)的生產(chǎn)周期和過(guò)高的成本。

產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可制造性對(duì)生產(chǎn)成本、周期及產(chǎn)品質(zhì)量的影響至關(guān)重要。提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)可制造性最直接、最有效的方法就是通過(guò)設(shè)計(jì)與工藝的緊密結(jié)合，發(fā)揮各自的專業(yè)優(yōu)勢(shì)，在方案論證和產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段就充分考慮可制造性因素，選擇最便于生產(chǎn)的設(shè)計(jì)方案，同時(shí)做好產(chǎn)品制造方案的策劃和設(shè)計(jì)，即通過(guò)實(shí)行設(shè)計(jì)—工藝并行工程來(lái)提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可制造性。

2.工藝方案的影響

選擇工藝方案時(shí)，要以生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定性為目標(biāo)，針對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性的要求采取必要的技術(shù)措施予以保證。只有工藝穩(wěn)定了，產(chǎn)品質(zhì)量才有可能穩(wěn)定，才能保證產(chǎn)品有較高的合格率。因此，應(yīng)盡可能采用規(guī)范、成熟且經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的工藝，盡量降低制造的難度和復(fù)雜性。對(duì)繼承的工藝應(yīng)進(jìn)行充分的論證或驗(yàn)證，確認(rèn)其對(duì)當(dāng)前產(chǎn)品制造的適用性，尤其是對(duì)生產(chǎn)條件、研制階段、批量大小以及工藝參數(shù)的適用性，否則就可能對(duì)產(chǎn)品可靠性產(chǎn)生較大的影響。

突破關(guān)鍵工藝時(shí)，應(yīng)盡可能采用可復(fù)制、有利于穩(wěn)定工藝、適合批生產(chǎn)的技術(shù)，如采用模具、專用設(shè)備等降低對(duì)操作者技能的要求，避免因存在較多的遺留問(wèn)題而反復(fù)攻關(guān)。

3.工藝文件質(zhì)量的影響

每種工藝文件都有自己獨(dú)特的功能，而一個(gè)產(chǎn)品的各項(xiàng)工藝文件要保證完整、協(xié)調(diào)、一致和配套，全面地規(guī)定產(chǎn)品和全生產(chǎn)過(guò)程的技術(shù)狀態(tài)及實(shí)現(xiàn)方法、手段和條件，并保證其受控，進(jìn)而保證產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。工藝技術(shù)文件不完整、不協(xié)調(diào)、不一致、不配套，就會(huì)造成生產(chǎn)過(guò)程出現(xiàn)矛盾、沖突、漏洞，導(dǎo)致產(chǎn)品帶有缺陷或隱患。

在航天產(chǎn)品制造過(guò)程中，工藝規(guī)程是直接指導(dǎo)操作的技術(shù)文件，是進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備、安排作業(yè)計(jì)劃、組織生產(chǎn)、實(shí)施產(chǎn)品檢驗(yàn)的重要依據(jù)之一，其編制質(zhì)量關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、制造成本、技術(shù)安全，最終會(huì)對(duì)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生重大的影響。

工藝規(guī)程的編制應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的要求，準(zhǔn)確無(wú)歧義。不但要能夠確保產(chǎn)品設(shè)計(jì)指標(biāo)，具有可操作性，還要使工藝過(guò)程具有可檢測(cè)性。應(yīng)對(duì)工序操作方法、設(shè)備、工具、輔助材料的品種和用量、操作要點(diǎn)、檢測(cè)要求等以規(guī)范的格式和語(yǔ)言作出明確的敘述，不得采用帶有隨意性的術(shù)語(yǔ)，這樣才能排除不規(guī)范的操作和操作的隨意性帶來(lái)的各種產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題。

高質(zhì)量的工藝規(guī)程可以準(zhǔn)確體現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖，有效指導(dǎo)操作者的加工過(guò)程，保證加工過(guò)程順利進(jìn)行，完美地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品從圖紙到實(shí)物的轉(zhuǎn)化。相反，工序設(shè)計(jì)存在漏洞、工序先后安排混亂、操作要求含糊或過(guò)于繁瑣、脫離生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的工藝規(guī)程，根本無(wú)法起到指導(dǎo)操作的作用，令生產(chǎn)組織者和操作、執(zhí)行者無(wú)所適從，甚至?xí)?dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢、進(jìn)度耽誤，給型號(hào)研制生產(chǎn)造成損失。

工藝技術(shù)的水平最終體現(xiàn)在工藝方案的制定和工藝文件的編制質(zhì)量上。如果確定工藝方案時(shí)隨意性較大，工藝文件過(guò)于簡(jiǎn)略，細(xì)化和優(yōu)化不夠，就會(huì)造成指導(dǎo)性不強(qiáng)、產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)大，無(wú)法適應(yīng)目前形勢(shì)的要求。

4.工裝設(shè)備的影響

工藝裝備是實(shí)現(xiàn)工藝意圖所需要的各種刀具、夾具、量具、模具、輔助工具和工位器具等的總稱。它是制造產(chǎn)品，提高質(zhì)量和生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量一致性和穩(wěn)定性所必不可少的技術(shù)裝備。工藝裝備設(shè)計(jì)和生產(chǎn)質(zhì)量的優(yōu)劣，對(duì)工序能力起著很大的作用。

機(jī)床設(shè)備是保證工序生產(chǎn)出符合質(zhì)量要求的產(chǎn)品的主要條件之一，其精度及性能的穩(wěn)定性、可靠性、準(zhǔn)確性等都直接影響到工序質(zhì)量特性的波動(dòng)幅度。

5.產(chǎn)品批量的影響

目前航天產(chǎn)品的生產(chǎn)模式已完成了從“多研制、少生產(chǎn)、單件作業(yè)”向“多型號(hào)并舉、研制與生產(chǎn)并重、單件和批量并存”的轉(zhuǎn)變。產(chǎn)品批量在一定程度上反映了企業(yè)的工藝穩(wěn)定性和制造能力，其大小在很大程度上取決于生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、工藝流程和工藝裝備等生產(chǎn)工藝條件。通常產(chǎn)品批量越大，品種越少，專業(yè)化程度越高，生產(chǎn)的穩(wěn)定性和可重復(fù)性就越高。產(chǎn)品批量小、批次少，則制造工藝得不到充分驗(yàn)證，工藝技術(shù)問(wèn)題不能充分暴露，在工藝優(yōu)化和改進(jìn)方面的投入也會(huì)相對(duì)減少，不利于保證工藝穩(wěn)定性。

成熟技術(shù)是實(shí)現(xiàn)批生產(chǎn)的必要條件，是實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造到管理標(biāo)準(zhǔn)化和專業(yè)化的綜合體現(xiàn)。

6.人員素質(zhì)的影響

人員素質(zhì)主要表現(xiàn)在工藝人員和操作人員兩個(gè)方面。工藝人員要把設(shè)計(jì)意圖轉(zhuǎn)化為可操作的工藝文件，而產(chǎn)品最終都是在操作者手中實(shí)現(xiàn)的，工藝人員的技術(shù)水平和操作人員的操作技能在制造過(guò)程中都起著決定性的作用。在研究院近年來(lái)的個(gè)別科研生產(chǎn)技術(shù)問(wèn)題處理中，已暴露出遇到問(wèn)題束手無(wú)策，缺乏分析和解決問(wèn)題的能力，甚至延誤生產(chǎn)進(jìn)度的不利局面。其主要原因是工藝技術(shù)人員整體技術(shù)水平不高，工作主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性沒(méi)有得到充分調(diào)動(dòng)，忙于現(xiàn)場(chǎng)、疲于應(yīng)付，對(duì)技術(shù)的鉆研不夠，“啃硬骨頭”的能力下降，對(duì)產(chǎn)品超差的原因不深究、不改進(jìn)，認(rèn)為只要設(shè)計(jì)師系統(tǒng)審批通過(guò)就萬(wàn)事大吉，造成工藝上的“常見病、多發(fā)病”長(zhǎng)期存在。

四、保持工藝穩(wěn)定性的措施

在保持工藝穩(wěn)定性方面，首先應(yīng)加強(qiáng)工序管理和跟蹤，利用各種方法和統(tǒng)計(jì)工具判斷并消除異常波動(dòng)，使工序處于受控狀態(tài)。對(duì)工序（特別是關(guān)鍵、重要、復(fù)雜、特殊的工序）不斷地進(jìn)行分析，提出工藝改進(jìn)的目標(biāo)，經(jīng)過(guò)“改進(jìn)→維持→改進(jìn)→維持”的多次反復(fù)循環(huán)提高工序能力，保證工序穩(wěn)定地生產(chǎn)合格品，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的最終質(zhì)量要求。

其次，保持工藝穩(wěn)定性應(yīng)重點(diǎn)做好以下工作：

一是抓住一個(gè)核心——將工藝狀態(tài)控制作為核心，避免工藝狀態(tài)的隨意變更，嚴(yán)格執(zhí)行工藝文件要求，重點(diǎn)關(guān)注人員、材料和設(shè)備的變化，保持工藝狀態(tài)嚴(yán)格受控合理、有效的穩(wěn)定。

二是處理好“二個(gè)關(guān)系”——成熟與先進(jìn)、穩(wěn)定與改進(jìn)的關(guān)系。航天產(chǎn)品的工藝過(guò)程具有保持穩(wěn)定性的需求，但并不能成為“固步自封”的理由。對(duì)某些工藝過(guò)程而言，雖然沿用研制時(shí)期的傳統(tǒng)的成熟工藝可以滿足生產(chǎn)要求，但與技術(shù)革新浪潮中出現(xiàn)的先進(jìn)工藝相比已呈落伍之勢(shì)，完全可以被適用的、更為先進(jìn)的工藝技術(shù)所替代。因此，應(yīng)積極學(xué)習(xí)掌握、大膽推廣應(yīng)用經(jīng)過(guò)鑒定合格的新工藝，按照“總體上延續(xù)、局部上改進(jìn)”的原則，優(yōu)化現(xiàn)有工序并逐步淘汰落后工藝，促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步，將工藝的穩(wěn)定性建立在一個(gè)更高的基礎(chǔ)之上，保證工序質(zhì)量和產(chǎn)品質(zhì)量的持續(xù)提高。

三是抓住“三個(gè)環(huán)節(jié)”——生產(chǎn)前的準(zhǔn)備環(huán)節(jié)、生產(chǎn)中的管理環(huán)節(jié)、生產(chǎn)后的總結(jié)環(huán)節(jié)。生產(chǎn)前應(yīng)檢查工藝控制措施落實(shí)情況，做好工藝文件完善等工藝準(zhǔn)備工作；生產(chǎn)中應(yīng)及時(shí)處理技術(shù)問(wèn)題，做好工序質(zhì)量控制工作；生產(chǎn)結(jié)束后應(yīng)對(duì)工藝技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行清理、總結(jié)，提出后續(xù)生產(chǎn)控制措施，形成“不斷完善，持續(xù)提高”的長(zhǎng)效機(jī)制。

四是管好“四個(gè)要素”——要高度重視規(guī)章制度、工藝隊(duì)伍、工藝文件、工藝裝備的管理，尤其要特別重視規(guī)章制度的建設(shè)和執(zhí)行。制定和建立各項(xiàng)規(guī)章制度，是為了保證“在正確的時(shí)間，把正確的信息傳達(dá)給正確的人，使其正確地做正確的事”（“5R”定理）。工藝管理方面的規(guī)章制度（或工藝管理標(biāo)準(zhǔn)），對(duì)于型號(hào)工藝管理工作具有很強(qiáng)的指導(dǎo)和規(guī)范作用，可以為保證工藝穩(wěn)定性提供制度上的基礎(chǔ)，從源頭杜絕工藝技術(shù)工作中的隨意性。要保證型號(hào)工藝規(guī)范化、科學(xué)化，使型號(hào)工藝工作嚴(yán)格受控，就必須對(duì)工藝規(guī)章制度進(jìn)行廣泛宣貫并嚴(yán)格執(zhí)行，解決好規(guī)章制度“落實(shí)不下去，嚴(yán)格不起來(lái)”的問(wèn)題，保證執(zhí)行過(guò)程中無(wú)疏漏、不走樣，從而避免型號(hào)工藝人員在工作中“靠習(xí)慣、憑印象、想當(dāng)然”的傾向。

五是控制“五個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)”——包括工藝薄弱環(huán)節(jié)治理，工藝技術(shù)問(wèn)題處理，特種工藝過(guò)程控制，關(guān)鍵件、重要件和關(guān)鍵工序控制，外協(xié)外購(gòu)件的質(zhì)量控制。

五、結(jié)束語(yǔ)

穩(wěn)健、先進(jìn)的工藝過(guò)程是形成強(qiáng)大制造能力的重要基礎(chǔ)，也是應(yīng)對(duì)高密度發(fā)射和多型號(hào)并行研制批產(chǎn)任務(wù)的嚴(yán)峻形勢(shì)、確保國(guó)家重大專項(xiàng)和重點(diǎn)航天工程任務(wù)圓滿完成的根本保證。在型號(hào)多、批量大、難度高、周期緊的情況下，應(yīng)以治理影響型號(hào)產(chǎn)品質(zhì)量與研制進(jìn)度的工藝薄弱環(huán)節(jié)為切入點(diǎn)，以開闊的思路和認(rèn)真的態(tài)度，研究和分析制約研制生產(chǎn)的工藝穩(wěn)定性問(wèn)題，采取有效解決措施提高和鞏固制造工藝的穩(wěn)定性，切實(shí)提高液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)制造工藝穩(wěn)定性，為圓滿完成各項(xiàng)科研生產(chǎn)任務(wù)提供基礎(chǔ)支撐。