/北京宇航系統(tǒng)工程研究所

近年來(lái)，中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院正處于航天型號(hào)高密度研制和發(fā)射任務(wù)階段。蓄壓器作為液體增壓輸送系統(tǒng)的重要單機(jī)產(chǎn)品，對(duì)抑制箭體結(jié)構(gòu)的POGO振動(dòng)現(xiàn)象發(fā)揮著重大作用，其在研究院既有液體型號(hào)增壓輸送系統(tǒng)中均有應(yīng)用。但由于蓄壓器產(chǎn)品具有設(shè)計(jì)難度大、生產(chǎn)工藝流程長(zhǎng)、試驗(yàn)驗(yàn)證周期長(zhǎng)等特點(diǎn)，已成為增壓輸送系統(tǒng)產(chǎn)品在高密度發(fā)射階段生產(chǎn)交付的短線(xiàn)。同時(shí)，由于蓄壓器產(chǎn)品的合格率低，檢測(cè)手段欠缺，也成為增壓輸送系統(tǒng)產(chǎn)品質(zhì)量管控的薄弱環(huán)節(jié)。

在蓄壓器產(chǎn)品研制階段，型號(hào)隊(duì)伍根據(jù)型號(hào)的使用需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，但由于各型號(hào)蓄壓器性能指標(biāo)要求和使用環(huán)境不同，以及產(chǎn)品狀態(tài)復(fù)雜，產(chǎn)品驗(yàn)收試驗(yàn)條件仍按各型號(hào)的要求開(kāi)展相關(guān)試驗(yàn)，加大了質(zhì)量管控難度和產(chǎn)品生產(chǎn)周期。此外，蓄壓器的金屬膜盒由多組平板錐型金屬膜片焊接而成，但因金屬膜片沖壓成型和膜盒焊接的技術(shù)難度均較大，導(dǎo)致長(zhǎng)期以來(lái)產(chǎn)品生產(chǎn)合格率較低，不僅增加了生產(chǎn)成本，而且制約了蓄壓器產(chǎn)品的生產(chǎn)配套能力，不能適應(yīng)型號(hào)高密度發(fā)射的需要。因此，亟待探索蓄壓器產(chǎn)品質(zhì)量提升管理方法體系，以解決產(chǎn)品質(zhì)量管控與產(chǎn)品配套問(wèn)題。

一、產(chǎn)品質(zhì)量提升管理方法

為解決研究院高密度發(fā)射期間蓄壓器產(chǎn)品交付短線(xiàn)的矛盾問(wèn)題，北京宇航系統(tǒng)工程研究所增壓輸送系統(tǒng)型號(hào)隊(duì)伍針對(duì)蓄壓器產(chǎn)品質(zhì)量管控方法開(kāi)展研究，根據(jù)對(duì)產(chǎn)品精細(xì)化管理、質(zhì)量全過(guò)程控制的要求，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)源頭、工藝生產(chǎn)過(guò)程、試驗(yàn)驗(yàn)證流程和產(chǎn)品數(shù)據(jù)包管理等方面開(kāi)展探索，并形成了蓄壓器產(chǎn)品質(zhì)量提升管理方法。

1.推進(jìn)產(chǎn)品化設(shè)計(jì)體系建設(shè)

一是現(xiàn)階段運(yùn)載型號(hào)蓄壓器產(chǎn)品種類(lèi)已達(dá)10余種，而且隨著型號(hào)的不斷發(fā)展還在不斷擴(kuò)展產(chǎn)品種類(lèi)。研究所型號(hào)隊(duì)伍根據(jù)蓄壓器膜盒容積的大小，對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品規(guī)格和種類(lèi)進(jìn)行合并與優(yōu)化，制定了蓄壓器產(chǎn)品系列型譜，其型譜代號(hào)及應(yīng)用需求見(jiàn)表1。其中，蓄壓器產(chǎn)品以“蓄壓器”三個(gè)字漢語(yǔ)拼音的首個(gè)字母縮寫(xiě)XYQ命名，代號(hào)形式為：XYQ-A-B-C-D，并將膜盒容積、膜盒能量是否可變、工作介質(zhì)等關(guān)鍵參數(shù)作為特征代號(hào)的依據(jù)。

二是各型號(hào)總體力熱環(huán)境條件的梳理統(tǒng)一。從各型號(hào)蓄壓器產(chǎn)品設(shè)計(jì)狀態(tài)統(tǒng)計(jì)情況來(lái)看，目前造成產(chǎn)品差異化較大的原因主要在于總體的指標(biāo)要求與力熱環(huán)境條件要求不同。為從設(shè)計(jì)源頭提高產(chǎn)品的質(zhì)量管理能力，型號(hào)隊(duì)伍圍繞產(chǎn)品力熱環(huán)境條件驗(yàn)收要求統(tǒng)一這個(gè)核心目標(biāo)開(kāi)展設(shè)計(jì)分析，摸索產(chǎn)品薄弱環(huán)節(jié)和設(shè)計(jì)余量，形成蓄壓器產(chǎn)品力熱環(huán)境條件梳理統(tǒng)一思路，如圖1所示。

·參照總體條件要求，梳理出每項(xiàng)產(chǎn)品相關(guān)條件要求，并與現(xiàn)有驗(yàn)收條件比對(duì)；

·對(duì)改變的條件和新增的條件要求開(kāi)展分析，若改變條件或新增條件不涉及本產(chǎn)品應(yīng)用型號(hào)，則重新審視條件，向系統(tǒng)或總體提出反饋，并建議給出適用本產(chǎn)品的條件；

·對(duì)跨運(yùn)載和武器應(yīng)用的產(chǎn)品，若新條件不能包絡(luò)實(shí)際使用條件，則需要向系統(tǒng)或總體提出反饋，給出適用本產(chǎn)品的條件；

·梳理出需要滿(mǎn)足的條件后，查詢(xún)以往研制歷史資料（含設(shè)計(jì)分析和試驗(yàn)驗(yàn)證情況），通過(guò)比對(duì)進(jìn)一步確定需要滿(mǎn)足的新條件；

·針對(duì)確定的新條件，逐一開(kāi)展對(duì)改變條件的設(shè)計(jì)分析，必要時(shí)對(duì)外提出分析任務(wù)書(shū)；

表1 增壓輸送系統(tǒng)蓄壓器產(chǎn)品型譜

·設(shè)計(jì)分析的同時(shí)，提出需要試驗(yàn)驗(yàn)證的項(xiàng)目，并將其劃分為通過(guò)研制試驗(yàn)驗(yàn)證的條件和產(chǎn)品驗(yàn)收試驗(yàn)需要驗(yàn)證的條件兩大類(lèi)，其中，產(chǎn)品驗(yàn)收試驗(yàn)需要驗(yàn)證的條件又可細(xì)分為產(chǎn)品性能試驗(yàn)條件和產(chǎn)品典型試驗(yàn)條件；

圖1 蓄壓器產(chǎn)品力熱環(huán)境統(tǒng)一技術(shù)思路

·提出試驗(yàn)方案，包括設(shè)計(jì)余量摸底方案，設(shè)計(jì)多循環(huán)或大量級(jí)試驗(yàn)條件，并開(kāi)展產(chǎn)品相關(guān)試驗(yàn)驗(yàn)證和摸底；

·形成每種產(chǎn)品的力熱環(huán)境條件統(tǒng)一驗(yàn)收要求、產(chǎn)品薄弱環(huán)節(jié)及設(shè)計(jì)余量。

2.改進(jìn)優(yōu)化產(chǎn)品生產(chǎn)工藝

蓄壓器產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程較為復(fù)雜，主要難點(diǎn)在于膜盒組件的生產(chǎn)工藝過(guò)程，在膜盒組件的生產(chǎn)過(guò)程中，膜片的成型和膜盒組件的焊接質(zhì)量及合格率是產(chǎn)品生產(chǎn)的瓶頸問(wèn)題。

一是膜片成型工藝。以1L蓄壓器為例，自2008年以來(lái)共計(jì)生產(chǎn)30余批，累計(jì)交付45000余件產(chǎn)品，由于膜片表面質(zhì)量差、成型波高不足等原因，一直存在合格率較低的問(wèn)題，膜片產(chǎn)品成型的平均合格率只有50%左右。

二是膜盒焊接工藝。對(duì)于膜盒的膜片焊接，原有工藝主要存在焊接環(huán)境控制難度大的問(wèn)題，容易導(dǎo)致焊接缺陷的產(chǎn)生，而且在焊接過(guò)程中穩(wěn)定性較差，焊接系統(tǒng)自動(dòng)控制能力相對(duì)較弱，所以需要在焊接過(guò)程中實(shí)時(shí)手動(dòng)調(diào)節(jié)焊接軌跡。另外，內(nèi)、外圓焊接過(guò)程和焊縫成型穩(wěn)定性相對(duì)較差，容易出現(xiàn)焊縫弧坑以及焊縫不連續(xù)等缺陷。

表3中Freundlich模型的平均r2=0.957，故Freundlich模型優(yōu)于Langmuir模型(平均r2=0.804)，能較好地?cái)M合Cd在9個(gè)地區(qū)土壤中的等溫吸附數(shù)據(jù)。根據(jù)1/n值與吸附等溫線(xiàn)的形狀關(guān)系可知[16-17]，Cd在1號(hào)、2號(hào)、5號(hào)、6號(hào)、8號(hào)和9號(hào)土樣中的吸附強(qiáng)度1/n<1，屬于“L型”吸附等溫線(xiàn)；Cd在3號(hào)、4號(hào)和7號(hào)土樣中的吸附強(qiáng)度1/n>1，屬于“S型”吸附等溫線(xiàn)。引起吸附等溫線(xiàn)出現(xiàn)非線(xiàn)性的關(guān)鍵因素是土壤有機(jī)質(zhì)的非均質(zhì)性。

3.規(guī)范統(tǒng)一試驗(yàn)項(xiàng)目、要求

結(jié)合各型號(hào)蓄壓器產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為保證批次驗(yàn)證試驗(yàn)的有效性和合理性，型號(hào)隊(duì)伍針對(duì)蓄壓器產(chǎn)品的試驗(yàn)項(xiàng)目開(kāi)展梳理，形成了規(guī)范統(tǒng)一的試驗(yàn)項(xiàng)目和要求。

一是膜盒充放氣試驗(yàn)。通過(guò)包絡(luò)各型號(hào)同種系列的蓄壓器產(chǎn)品膜盒充放氣壓力和動(dòng)作次數(shù)使用要求，開(kāi)展蓄壓器膜盒充放氣試驗(yàn)和充放氣壽命試驗(yàn)。

二是力、熱環(huán)境試驗(yàn)。按同種系列的蓄壓器產(chǎn)品的環(huán)境條件(如環(huán)境高低溫、振動(dòng)條件、工作壓力、工作電壓等)進(jìn)行試驗(yàn)，考核產(chǎn)品在包絡(luò)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)。

三是可靠性試驗(yàn)。根據(jù)蓄壓器產(chǎn)品的特點(diǎn)，產(chǎn)品的工作壓力和隨機(jī)振動(dòng)環(huán)境對(duì)產(chǎn)品性能的影響較大。蓄壓器可靠性試驗(yàn)分為壓力循環(huán)試驗(yàn)和隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)，其按照2個(gè)流程進(jìn)行3個(gè)循環(huán)的試驗(yàn)。全部產(chǎn)品完成第1個(gè)循環(huán)后若無(wú)失效，則可靠性達(dá)到0.999，后2個(gè)循環(huán)可作為裕度摸底試驗(yàn)；若3個(gè)循環(huán)后均無(wú)失效，則可靠性達(dá)到0.9999。

四是極限能力試驗(yàn)。蓄壓器產(chǎn)品的極限能力定義為蓄壓器膜盒組合件的動(dòng)作壽命極限和爆破強(qiáng)度極限，其按包絡(luò)的工作壓力和環(huán)境溫度條件開(kāi)展蓄壓器產(chǎn)品的壽命極限和爆破壓力極限試驗(yàn)。

4.建立產(chǎn)品規(guī)范和數(shù)據(jù)包

一是制定產(chǎn)品規(guī)范。根據(jù)產(chǎn)品的特點(diǎn)制定各種系統(tǒng)蓄壓器產(chǎn)品的產(chǎn)品規(guī)范，主要內(nèi)容包括規(guī)范范圍、規(guī)范性引用文件、要求、質(zhì)量保證規(guī)定、交貨準(zhǔn)備等，規(guī)定了蓄壓器產(chǎn)品的功能、性能、接口、使用范圍和適用環(huán)境范圍等。

二、產(chǎn)品質(zhì)量提升管理方法實(shí)踐

型號(hào)隊(duì)伍探索的蓄壓器產(chǎn)品質(zhì)量提升管理方法，已應(yīng)用于XX型號(hào)1L/3L蓄壓器產(chǎn)品的質(zhì)量管理過(guò)程。

1.形成蓄壓器系列化管理和統(tǒng)一的驗(yàn)收要求

1L/3L蓄壓器產(chǎn)品已按產(chǎn)品化圖號(hào)進(jìn)行設(shè)計(jì)管理，同時(shí)通過(guò)整合1L/3L蓄壓器在各型號(hào)上的使用要求和總體的力熱環(huán)境條件，形成統(tǒng)一的驗(yàn)收條件，并針對(duì)膜盒、膜片等關(guān)鍵組件驗(yàn)收要求形成驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

2.開(kāi)展蓄壓器膜片成型及膜盒焊接工藝優(yōu)化

一是優(yōu)化膜片成型工藝。將原來(lái)的聚氨酯模具改為鋼模，由于膜片的內(nèi)外徑精度均為0.1mm，所以將復(fù)合沖模改為分道次沖壓和落料成型，以保證成型質(zhì)量和膜片內(nèi)外徑的高精度要求。通過(guò)優(yōu)化膜片尺寸測(cè)量方法來(lái)提高測(cè)量精度，以滿(mǎn)足零件尺寸要求。同時(shí)，建立獨(dú)立的膜片加工單元，對(duì)膜片生產(chǎn)進(jìn)行單元式管理，并固定人員、設(shè)備。

二是針對(duì)膜盒焊接質(zhì)量，從焊接環(huán)境條件控制、焊接參數(shù)優(yōu)化、焊縫質(zhì)量檢測(cè)和工裝設(shè)備穩(wěn)定性控制等方面進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化。

3.試驗(yàn)項(xiàng)目及流程優(yōu)化

結(jié)合1L/3L蓄壓器產(chǎn)品的使用要求，形成統(tǒng)一的驗(yàn)收試驗(yàn)和鑒定試驗(yàn)項(xiàng)目，明確具體試驗(yàn)要求，形成1L/3L蓄壓器產(chǎn)品制造驗(yàn)收技術(shù)條件，同時(shí)編寫(xiě)《1L系列蓄壓器產(chǎn)品試驗(yàn)大綱》和《3L系列蓄壓器產(chǎn)品試驗(yàn)大綱》，用于指導(dǎo)產(chǎn)品系列試驗(yàn)驗(yàn)證。

4.產(chǎn)品規(guī)范和數(shù)據(jù)包建立

編制“1L/3L”型系列蓄壓器產(chǎn)品規(guī)范，主要內(nèi)容包括明確蓄壓器產(chǎn)品型譜狀、產(chǎn)品制造和試驗(yàn)操作要求、產(chǎn)品檢驗(yàn)要求、質(zhì)量保證規(guī)定、產(chǎn)品包裝要求、使用維護(hù)要求以及產(chǎn)品相關(guān)文件要求等。同時(shí)，對(duì)“1L/3L”型系列蓄壓器產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝文件、圖紙的細(xì)化操作和檢驗(yàn)文件進(jìn)行了固化，確定了成功數(shù)據(jù)包絡(luò)線(xiàn)參數(shù)，形成了信息化數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品研制生產(chǎn)全過(guò)程可追溯的要求。

三、應(yīng)用效果

自“十二五”以來(lái)，蓄壓器產(chǎn)品質(zhì)量提升管理方法已在XX型號(hào)首飛試驗(yàn)中成功應(yīng)用，并在以下3個(gè)方面取得了顯著成效。

1.產(chǎn)品合格率提高

通過(guò)對(duì)1L/3L蓄壓器膜片沖壓及膜盒焊接工藝薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行改進(jìn)，產(chǎn)品的沖壓合格率由50%提升到了80%，焊接合格率由60%提升到了90%，蓄壓器產(chǎn)品的生產(chǎn)配套能力較工藝改進(jìn)前提升了1.4倍，實(shí)現(xiàn)了本項(xiàng)目的預(yù)期目標(biāo)。

2.質(zhì)量問(wèn)題顯著減少

通過(guò)實(shí)施蓄壓器產(chǎn)品的質(zhì)量提升管理方法，產(chǎn)品的質(zhì)量問(wèn)題有明顯減少，截至目前，應(yīng)用于XX型號(hào)的1L/3L蓄壓器產(chǎn)品在總裝測(cè)試、靶場(chǎng)測(cè)試和飛行試驗(yàn)過(guò)程中質(zhì)量管理零問(wèn)題。

3.生產(chǎn)配套能力增強(qiáng)

按照目前生產(chǎn)單位反饋的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，蓄壓器產(chǎn)品系列化管理和統(tǒng)一驗(yàn)收要求得到落實(shí)，產(chǎn)品生產(chǎn)檢驗(yàn)措施得到優(yōu)化，膜盒產(chǎn)品的生產(chǎn)效率顯著改善，在提高產(chǎn)品備料、生產(chǎn)、檢驗(yàn)和驗(yàn)收等環(huán)節(jié)效率的同時(shí)，蓄壓器產(chǎn)品的生產(chǎn)配套能力提升了1.4倍。