◎北京宇航系統(tǒng)工程研究所 馬飛等

首飛閥門產(chǎn)品質(zhì)量控制探索與實(shí)踐

◎北京宇航系統(tǒng)工程研究所 馬飛等*

對(duì)參加運(yùn)載火箭首飛的增壓輸送系統(tǒng)閥門產(chǎn)品的質(zhì)量控制方法進(jìn)行探索，分別在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、裝配、試驗(yàn)和使用環(huán)節(jié)建立質(zhì)量控制措施，提出零組件驗(yàn)收、極限裝配、指標(biāo)分級(jí)管理和首飛包絡(luò)等要求，形成首飛閥門產(chǎn)品質(zhì)量控制方法體系，并成功應(yīng)用到運(yùn)載火箭研制實(shí)踐工作中。

作為航天型號(hào)典型機(jī)械類單機(jī)產(chǎn)品，閥門產(chǎn)品是一個(gè)具備特定功能的機(jī)械系統(tǒng)，而這一系統(tǒng)的完成須有自上而下的產(chǎn)品質(zhì)量信息管理策劃和自下而上的數(shù)據(jù)、過程控制保障。閥門產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、試驗(yàn)和交付等各環(huán)節(jié)涉及多個(gè)獨(dú)立性較強(qiáng)的部門，在產(chǎn)品質(zhì)量信息管理沒有明確要求、又缺乏落實(shí)的情況下，較難實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的系統(tǒng)管理，無法對(duì)完成生產(chǎn)后的閥門產(chǎn)品的生產(chǎn)狀態(tài)和質(zhì)量進(jìn)行綜合判斷。因此，亟待探索閥門產(chǎn)品質(zhì)量控制方法體系，以實(shí)現(xiàn)對(duì)閥門產(chǎn)品的全過程質(zhì)量管理。

目前，通過統(tǒng)計(jì)多次飛行試驗(yàn)過程中閥門產(chǎn)品的關(guān)鍵性能數(shù)據(jù)進(jìn)行包絡(luò)分析，以達(dá)到控制閥門產(chǎn)品質(zhì)量的目的。然而，對(duì)于首次飛行試驗(yàn)的運(yùn)載火箭型號(hào)則無法通過飛行數(shù)據(jù)進(jìn)行包絡(luò)分析，如何保證首飛閥門產(chǎn)品狀態(tài)可控是擺在型號(hào)研制過程中的重要問題。

一、閥門產(chǎn)品質(zhì)量控制方法體系

為確保用于運(yùn)載火箭首飛的閥門產(chǎn)品質(zhì)量，根據(jù)對(duì)產(chǎn)品精細(xì)化管理、質(zhì)量全過程控制的要求，在產(chǎn)品方案、初樣研制階段就開始落實(shí)產(chǎn)品質(zhì)量控制方法，記錄產(chǎn)品全過程質(zhì)量信息，并對(duì)產(chǎn)品開展全生命周期質(zhì)量綜合分析，以確保閥門產(chǎn)品質(zhì)量。

在方案、初樣研制階段，以設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、裝配、試驗(yàn)、驗(yàn)收和使用各環(huán)節(jié)為主線落實(shí)質(zhì)量控制要求，各環(huán)節(jié)質(zhì)量控制方法分為以下幾個(gè)方面。

1.產(chǎn)品設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)

為保證型號(hào)閥門產(chǎn)品設(shè)計(jì)與生產(chǎn)狀態(tài)的穩(wěn)定性和可控性，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)提出以下幾個(gè)方面的質(zhì)量控制要求：

一是確定關(guān)鍵零組件的原材料性能要求。在閥門產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段，根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)關(guān)鍵零件(如彈簧、敏感元件、切破件和導(dǎo)磁結(jié)構(gòu)等)的原材料力學(xué)性能(抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率等)、磁性能和電性能等提出控制要求。

二是識(shí)別閥門設(shè)計(jì)關(guān)注特性項(xiàng)目。根據(jù)閥門產(chǎn)品在使用過程中的功能要求，在零件、組件、整閥不同層面分別確定影響閥門性能的設(shè)計(jì)要求，并將這些要求作為閥門的關(guān)注特性項(xiàng)目落實(shí)到圖紙和技術(shù)文件中。

三是設(shè)置強(qiáng)制檢驗(yàn)點(diǎn)。為確保產(chǎn)品質(zhì)量，在電磁閥的制造、驗(yàn)收過程中設(shè)置強(qiáng)制檢驗(yàn)點(diǎn)，可以采用數(shù)據(jù)確認(rèn)和過程確認(rèn)2種方式對(duì)強(qiáng)制檢驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行檢查。其中，數(shù)據(jù)確認(rèn)為設(shè)計(jì)人員對(duì)該檢驗(yàn)點(diǎn)的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查；過程確認(rèn)是在設(shè)計(jì)全程參加該檢驗(yàn)點(diǎn)測(cè)試過程，并對(duì)測(cè)試過程和測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查。

四是提出零組件驗(yàn)收要求。為確保閥門產(chǎn)品裝配的質(zhì)量，降低閥門裝配后出現(xiàn)反復(fù)的風(fēng)險(xiǎn)，提出閥門零組件驗(yàn)收要求。零組件完成加工后，生產(chǎn)部門在正式裝配前按設(shè)計(jì)要求準(zhǔn)備零組件實(shí)物和相關(guān)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，供設(shè)計(jì)人員進(jìn)行檢查、驗(yàn)收。

五是提出批次極限裝配要求。根據(jù)閥門產(chǎn)品特點(diǎn)，明確閥門批次極限裝配要求，如導(dǎo)向配合部位、行程關(guān)聯(lián)尺寸部位、阻尼力、摩擦力和切斷部位厚度等。

六是確定首次工藝保證項(xiàng)目。針對(duì)新研制閥門產(chǎn)品中首次采用工藝保證的項(xiàng)目，如圖樣中的焊縫、圓角、閥座等無法直接檢測(cè)的尺寸、形位要求，形成檢測(cè)表格。

2.產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)

為保證產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)的質(zhì)量，對(duì)生產(chǎn)過程提出以下幾方面要求：

一是復(fù)驗(yàn)關(guān)鍵零組件原材料性能數(shù)據(jù)。物資部門按圖樣和技術(shù)文件要求進(jìn)行關(guān)鍵零組件的原材料性能數(shù)據(jù)復(fù)驗(yàn)，并記錄實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。

二是實(shí)測(cè)零組件關(guān)注特性項(xiàng)目。生產(chǎn)部門按閥門圖樣和技術(shù)文件要求將零組件關(guān)注特性項(xiàng)目落實(shí)在工藝文件中，保證每項(xiàng)工序進(jìn)行過程中按要求實(shí)測(cè)零組件的關(guān)注特性數(shù)據(jù)，并記錄實(shí)測(cè)值。

三是落實(shí)強(qiáng)制檢驗(yàn)點(diǎn)要求。根據(jù)閥門產(chǎn)品設(shè)定的強(qiáng)制檢查點(diǎn)要求，設(shè)計(jì)與生產(chǎn)部門人員共同對(duì)強(qiáng)制檢驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行檢查，并進(jìn)行狀態(tài)簽署確認(rèn)。

四是落實(shí)首次工藝保證措施。針對(duì)新研閥門產(chǎn)品中的首次工藝保證項(xiàng)目，生產(chǎn)部門提出工藝保證措施，并落實(shí)到工藝控制文件中，同時(shí)將實(shí)測(cè)結(jié)果反饋給設(shè)計(jì)人員進(jìn)行檢查確認(rèn)。

3.產(chǎn)品裝配環(huán)節(jié)

為有效控制批次產(chǎn)品裝配的質(zhì)量，在裝配環(huán)節(jié)提出以下幾方面的要求：

一是開展零組件驗(yàn)收。一方面，在零組件加工完進(jìn)行裝配前，設(shè)計(jì)下廠對(duì)零件的生產(chǎn)質(zhì)量情況進(jìn)行檢查，對(duì)實(shí)物特別是導(dǎo)向和密封部位進(jìn)行檢查，確保產(chǎn)品表面不存在缺陷或多余物等情況；另一方面，比對(duì)設(shè)計(jì)關(guān)注特性和工藝記錄的實(shí)測(cè)情況，檢查是否存在缺項(xiàng)或不滿足設(shè)計(jì)要求的情況，保證閥門零組件生產(chǎn)狀態(tài)的可控性。

二是進(jìn)行閥門極限裝配。針對(duì)影響閥門性能的關(guān)鍵部位，如導(dǎo)向配合部位、行程關(guān)聯(lián)尺寸部位、阻尼力、摩擦力和切斷部位厚度等，通過設(shè)計(jì)選配保證裝配出的極限狀態(tài)產(chǎn)品能夠表征批次產(chǎn)品的質(zhì)量。

三是實(shí)測(cè)整閥關(guān)注特性項(xiàng)目。閥門產(chǎn)品裝配過程中，按閥門圖樣和技術(shù)文件要求實(shí)測(cè)整閥關(guān)注特性項(xiàng)目的關(guān)注特性數(shù)據(jù)，如行程、摩擦力和力矩等，并記錄實(shí)測(cè)值。

4.產(chǎn)品試驗(yàn)環(huán)節(jié)

為保證批次驗(yàn)證試驗(yàn)的有效性，對(duì)產(chǎn)品試驗(yàn)環(huán)節(jié)的要求包括以下幾個(gè)方面：

一是實(shí)測(cè)閥門性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)。按閥門技術(shù)文件要求開展閥門性能試驗(yàn)，記錄批次每件閥門產(chǎn)品的性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

二是開展極限環(huán)境試驗(yàn)。將閥門極限裝配出的極限狀態(tài)產(chǎn)品作為批次典試試驗(yàn)件，按極限環(huán)境條件(如高低溫、振動(dòng)條件、工作壓力、工作電壓等)進(jìn)行試驗(yàn)，考核極限裝配狀態(tài)產(chǎn)品在極限環(huán)境條件下的性能，從而形成批次產(chǎn)品狀態(tài)有效包絡(luò)。

三是性能指標(biāo)分級(jí)管理。為將閥門性能質(zhì)量控制點(diǎn)前移，結(jié)合產(chǎn)品先期多批次研制情況對(duì)影響產(chǎn)品性能的關(guān)鍵項(xiàng)目按單機(jī)、典試、總裝和靶場(chǎng)逐級(jí)放寬管理的方式，在閥門制造驗(yàn)收技術(shù)條件中進(jìn)行明確。

5.產(chǎn)品驗(yàn)收環(huán)節(jié)

為確保閥門產(chǎn)品批次驗(yàn)收質(zhì)量，在驗(yàn)收環(huán)節(jié)制定以下幾方面要求：

一是表格化預(yù)驗(yàn)收。由于閥門產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝流程較多，在驗(yàn)收過程中需要檢查的資料較多，如產(chǎn)品原加工質(zhì)控卡、材料入廠復(fù)驗(yàn)情況、關(guān)鍵特性數(shù)據(jù)、閥門試驗(yàn)數(shù)據(jù)以及“舉一反三”情況等。為了保證閥門產(chǎn)品驗(yàn)收工作的完整性，針對(duì)在預(yù)驗(yàn)收環(huán)節(jié)需要檢查項(xiàng)目形成閥門產(chǎn)品預(yù)驗(yàn)收表格。

二是驗(yàn)收過程問題跟蹤。在批次產(chǎn)品驗(yàn)收的過程中重點(diǎn)關(guān)注產(chǎn)品生產(chǎn)、裝配和試驗(yàn)環(huán)節(jié)的不合格品或不滿足設(shè)計(jì)要求項(xiàng)目，并對(duì)具體原因進(jìn)行分析。同時(shí)，在驗(yàn)收過程中嚴(yán)格執(zhí)行驗(yàn)收資料準(zhǔn)備不全不進(jìn)行產(chǎn)品驗(yàn)收和驗(yàn)收發(fā)現(xiàn)的問題不解決不簽合格證的原則。

6.首飛產(chǎn)品包絡(luò)分析

由于用于首飛的閥門產(chǎn)品不同于成熟型號(hào)的產(chǎn)品，沒有可進(jìn)行成功包絡(luò)分析的飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為有效控制首飛閥門產(chǎn)品的狀態(tài)，筆者提出了基于閥門產(chǎn)品研制階段數(shù)據(jù)開展用于型號(hào)首飛的閥門產(chǎn)品包絡(luò)分析方法，包絡(luò)分析項(xiàng)目的選取原則如下：

重要原材料數(shù)據(jù)包括強(qiáng)度薄弱零件或敏感元件的原材料數(shù)據(jù)，影響動(dòng)作、密封性能和承壓強(qiáng)度等閥門關(guān)鍵性能的原材料數(shù)據(jù)，影響閥門裕度、壽命的關(guān)鍵原材料數(shù)據(jù)。

組件測(cè)試數(shù)據(jù)包括電爆閥液壓切斷壓力、電磁鐵的吸力、敏感元件壽命試驗(yàn)次數(shù)和濾芯起泡點(diǎn)壓力等。

裝配數(shù)據(jù)是指對(duì)性能、功能有重要影響的裝配數(shù)據(jù)，包括行程、空程、氣隙、導(dǎo)向間隙、摩擦力、擰緊力矩等。

性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)是指系統(tǒng)關(guān)注的重要單機(jī)數(shù)據(jù)(如閥門響應(yīng)時(shí)間、流阻等)。

典試件試驗(yàn)數(shù)據(jù)是指首飛批次典試件中關(guān)鍵數(shù)據(jù)與研制數(shù)據(jù)的比對(duì)，如動(dòng)作次數(shù)、高低溫關(guān)鍵數(shù)據(jù)等。

7.交付、使用環(huán)節(jié)

根據(jù)閥門研制階段包絡(luò)分析結(jié)果，確定交付用于首飛的閥門產(chǎn)品。為保證產(chǎn)品的正確使用、操作和對(duì)使用過程中的現(xiàn)象準(zhǔn)確判定，編制每項(xiàng)閥門產(chǎn)品使用維護(hù)技術(shù)條件，對(duì)閥門產(chǎn)品的操作注意事項(xiàng)、使用過程中的正常現(xiàn)象和故障處理方案進(jìn)行說明。

二、首飛閥門產(chǎn)品質(zhì)量控制應(yīng)用

以應(yīng)用于某型號(hào)首飛的電磁閥產(chǎn)品為例，說明產(chǎn)品質(zhì)量控制實(shí)踐方法。

在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，根據(jù)電磁閥產(chǎn)品的特點(diǎn)識(shí)別出重要零組件原材料性能數(shù)據(jù)要求，確定閥門的關(guān)注特性數(shù)據(jù)項(xiàng)目；在電磁閥零組件生產(chǎn)過程中按要求對(duì)接管嘴、線圈、閥芯骨架和閥芯等零件的設(shè)計(jì)關(guān)注特性項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)測(cè)記錄；在產(chǎn)品裝配過程中按要求對(duì)電磁閥行程、裝配力矩和質(zhì)量等進(jìn)行實(shí)測(cè)記錄；在試驗(yàn)環(huán)節(jié)系統(tǒng)關(guān)注重要單機(jī)數(shù)據(jù)，如閥門響應(yīng)時(shí)間、流阻等；在驗(yàn)收環(huán)節(jié)應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行預(yù)驗(yàn)收表格要求，并對(duì)批驗(yàn)收過程中的問題進(jìn)行分析和跟蹤處理。

結(jié)合電磁閥產(chǎn)品的特點(diǎn)將影響產(chǎn)品性能的關(guān)鍵項(xiàng)目作為包絡(luò)分析對(duì)象，基于電磁閥研制階段的2批產(chǎn)品數(shù)據(jù)，確定電磁閥產(chǎn)品包絡(luò)分析項(xiàng)目的包絡(luò)范圍，列出用于首飛電磁閥產(chǎn)品的相應(yīng)數(shù)據(jù)，并將其與研制批包絡(luò)范圍比較是否包絡(luò)、與設(shè)計(jì)指標(biāo)相比是否超差，給出“合格/包絡(luò)”、“合格/不包絡(luò)”、“超差/包絡(luò)”或“超差/不包絡(luò)”結(jié)論。最后針對(duì)每一個(gè)超差項(xiàng)目、不包絡(luò)項(xiàng)目進(jìn)行具體分析，給出是否存在風(fēng)險(xiǎn)的結(jié)論。

在交付、使用環(huán)節(jié)，根據(jù)包絡(luò)分析結(jié)果挑選用于首飛的電磁閥產(chǎn)品，并在電磁閥產(chǎn)品的研制階段編寫《電磁閥使用維護(hù)技術(shù)條件》。

三、應(yīng)用效果

自2014年起，首飛閥門產(chǎn)品質(zhì)量控制方法已在XX-1和XX-7型號(hào)的首飛試驗(yàn)中成功應(yīng)用，通過對(duì)閥門產(chǎn)品原材料、生產(chǎn)、裝配、試驗(yàn)和使用環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，有效保證了閥門首飛的質(zhì)量，具體體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

一是XX-1和XX-7型號(hào)首飛閥門產(chǎn)品在總裝測(cè)試、靶場(chǎng)測(cè)試和飛行試驗(yàn)過程中零問題。

二是對(duì)已成功首飛的增壓輸送系統(tǒng)閥門產(chǎn)品研制階段和飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了系統(tǒng)的梳理，已初步形成箭體閥門產(chǎn)品研制數(shù)據(jù)包絡(luò)線，為今后箭體閥門的成功飛行數(shù)據(jù)包絡(luò)分析奠定了基礎(chǔ)。

三是通過產(chǎn)品研制過程質(zhì)量的全周期策劃，建立起批次閥門產(chǎn)品質(zhì)量信息，形成完整、科學(xué)的閥門產(chǎn)品數(shù)據(jù)包。

四是通過首飛閥門產(chǎn)品質(zhì)量控制的探索，形成包絡(luò)項(xiàng)目的選取原則和包絡(luò)分析的固化模板，在專業(yè)內(nèi)部得到了深化應(yīng)用。

*其他作者：王細(xì)波、石朝鋒、崔景芝、岳兵、李文斌