吉秋平 馮愛彬 劉炳軍

（南京晨光集團(tuán)，南京，210006）

1 研究背景

電液伺服機(jī)構(gòu)使用了許多緊固件、密封件、管道接頭等基礎(chǔ)零件，具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、形式多樣、連接部位多、組成元件多、密封要求高等特點。在產(chǎn)品研制過程中，由于受到使用環(huán)境、力學(xué)性能、結(jié)構(gòu)形式、材料、外形等限制，對于許多外形結(jié)構(gòu)相近、基本功能相同、性能要求相似、在同類產(chǎn)品中重復(fù)使用且使用概率高的簡單結(jié)構(gòu)件 （簡稱 “基礎(chǔ)零件”），細(xì)節(jié)特征、使用材料、熱處理要求、表面處理等要求不完全一致。設(shè)計人員無法直接選取到適用的標(biāo)準(zhǔn)外購件，只能設(shè)計為自制件以滿足產(chǎn)品配套需求。需要為其制定對應(yīng)的投產(chǎn)計劃、工藝路線、工藝規(guī)程、資源配備要求、生產(chǎn)流轉(zhuǎn)計劃、交驗與管理要求并確保落實，占用了較多工藝設(shè)計和生產(chǎn)制造資源，給生產(chǎn)線帶來了不可忽視的巨大壓力。

在機(jī)加制造過程中，為保證生產(chǎn)質(zhì)量，對于種類多、批次多、單批次數(shù)量少的基礎(chǔ)零件也必須嚴(yán)格按照工藝工序執(zhí)行、流轉(zhuǎn)和建卡，單件連續(xù)生產(chǎn)時間短、準(zhǔn)備成本高，流轉(zhuǎn)、交驗及管理的單件成本相對較高。以螺釘為例，與標(biāo)準(zhǔn)件專業(yè)生產(chǎn)廠家的標(biāo)準(zhǔn)工藝/工序、流水線自動化生產(chǎn)模式相比，在產(chǎn)出同一個螺釘時，普通研制制造單位付出的設(shè)計、生產(chǎn)成本要高出好幾倍。在某型伺服機(jī)構(gòu)中，其零件總數(shù)量約為940個，自制螺釘數(shù)量約為160個、種類約為35種，約占整機(jī)專用零件總數(shù)量的17%，約占整機(jī)全部零件種類的10%，在小型化、集成度高的伺服機(jī)構(gòu)上此比例更高。

近年來，隨著產(chǎn)品任務(wù)大幅增長，基礎(chǔ)零件加工任務(wù)更加繁重，雖然加工難度不高，但對生產(chǎn)資源的大量占用，大大影響了整機(jī)產(chǎn)品的齊套周期和整體生產(chǎn)任務(wù)的完成。因此，從設(shè)計源頭重新考慮基礎(chǔ)零件的設(shè)計及選用問題，通過 “三化”手段壓縮基礎(chǔ)零件的種類與規(guī)格，通過系列化、規(guī)范化設(shè)計和統(tǒng)籌生產(chǎn)組織的方式，降低生產(chǎn)成本、緩解生產(chǎn)壓力。

2 研究目標(biāo)

采用 “三化”方法，研究電液伺服機(jī)構(gòu)產(chǎn)品的基礎(chǔ)零件標(biāo)準(zhǔn)化的轉(zhuǎn)化辦法，制定基礎(chǔ)零件技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和選用制度，滿足電液伺服機(jī)構(gòu)產(chǎn)品應(yīng)用要求；研究基礎(chǔ)零件的批量自制或外協(xié)、外購模式，制定相應(yīng)的生產(chǎn)、管理制度，降低基礎(chǔ)零件的生產(chǎn)成本，縮短產(chǎn)出周期，提高配套效率；通過將伺服機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)零件向系列化標(biāo)準(zhǔn)件的轉(zhuǎn)換，增加標(biāo)準(zhǔn)件數(shù)量，提高伺服機(jī)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化率。

3 研究對象

根據(jù)具體工作原理、結(jié)構(gòu)方案差異，可將電液伺服機(jī)構(gòu)分為 “電池-電機(jī)-油泵 （蓄能器）”式、 “燃?xì)?渦輪-泵”式和 “冷氣擠壓-增壓油箱”式3種類型，本文主要對應(yīng)用相對較多的“電池-電機(jī)-油泵”式和 “燃?xì)?渦輪-泵”式電液伺服機(jī)構(gòu)及其配套部組件 （渦輪、油泵、伺服閥、反饋電位器等自研產(chǎn)品）的自制結(jié)構(gòu)件進(jìn)行分析。經(jīng)梳理，電液伺服機(jī)構(gòu)的常用零件一般包含連接緊固件、傳動件、支撐端蓋、彈性件、液壓密封件、閥門結(jié)構(gòu)件、液壓殼體件、液壓接頭、管道及其它結(jié)構(gòu)件共9個大類 （內(nèi)含31個零件小類）。

對照基礎(chǔ)零件的定義范圍及特點，對9大類零件進(jìn)行歸納分析，梳理出14個零件小類可以列為基礎(chǔ)零件進(jìn)行系列化及標(biāo)準(zhǔn)化分析，見表1。

表1 電液伺服機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)零件分類

4 標(biāo)準(zhǔn)化研究策略

4.1 應(yīng)用情況分析

對梳理出的14類基礎(chǔ)零件在 “電池-電機(jī)-油泵”式和 “燃?xì)?渦輪-泵”式電液伺服機(jī)構(gòu)中應(yīng)用情況進(jìn)行分析如下。

4.1.1 “單通道-電池-電機(jī)-油泵”式電液伺服機(jī)構(gòu) （簡稱第一類）

第一類單套整機(jī)共使用零件30種、共964件，其中基礎(chǔ)零件14種、共481件，占比情況如圖1～圖4所示，其中以螺釘類、密封圈類、螺母類、墊圈類、堵頭類基礎(chǔ)零件的使用最多。

圖2 第一類零件數(shù)量占比

圖3 第一類基礎(chǔ)零件的件數(shù)比

圖4 第一類基礎(chǔ)零件的規(guī)格數(shù)量比

4.1.2 “雙通道-電池-電機(jī)-油泵”式電液伺服機(jī)構(gòu) （簡稱第二類）

第二類單套整機(jī)共使用零件30種、共1212件，其中基礎(chǔ)零件14種、共547件，如圖5～圖8所示，其中螺釘類、密封圈類、螺母類、螺柱類、墊圈類、鉚釘類、管道類基礎(chǔ)零件的用量相對較多。

圖5 第二類零件種類占比

圖6 第二類零件數(shù)量占比

圖7 第二類基礎(chǔ)零件的件數(shù)比

圖8 第二類基礎(chǔ)零件的規(guī)格數(shù)量比

4.1.3 “四通道-燃?xì)?渦輪-泵”式電液伺服機(jī)構(gòu) （簡稱第三類）

第三類單套整機(jī)共使用零件共有31種、共2615件，其中基礎(chǔ)零件14種、共1159件，占比情況如圖9～圖12所示，其中螺釘類、密封圈類、墊圈類、螺栓類、螺母類、堵頭類、螺柱類、鉚釘類基礎(chǔ)零件的使用相對較多。

圖9 第三類零件種類占比

圖10 第三類零件數(shù)量占比

圖11 第三類基礎(chǔ)零件的件數(shù)比

圖12 第三類基礎(chǔ)零件的規(guī)格數(shù)量比

根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，在三種典型電液伺服機(jī)構(gòu)中均用到了14種基礎(chǔ)零件，基礎(chǔ)零件的規(guī)格種類比達(dá)45%以上，數(shù)量比為43.63%～49.90%；在重用度上，伺服機(jī)構(gòu)的集成度越高，則基礎(chǔ)零件的使用數(shù)量和占比越高。

4.2 對應(yīng)策略

考慮到每種基礎(chǔ)零件的實際使用規(guī)格數(shù)、借用概率，對基礎(chǔ)零件在其配套整機(jī)上的件類比（平均每種規(guī)格的使用件數(shù)）進(jìn)行統(tǒng)計、排序，將14種基礎(chǔ)零件按照可以進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的優(yōu)先級分為4類，對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)化策略如下。

●A類基礎(chǔ)零件。螺釘、螺柱、螺栓、鉚釘類零件的件類比較高，在每臺伺服機(jī)構(gòu)中的使用率高、使用數(shù)量大，在不同產(chǎn)品之間的重復(fù)借用率也相對較高，其結(jié)構(gòu)固定、尺寸規(guī)格已形成系列化，是最適合也較容易實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)零件。

●B類基礎(chǔ)零件。鍵銷、手動閥門、濾網(wǎng)類零件在單臺伺服機(jī)構(gòu)中雖然總的使用數(shù)量不多，但其尺寸規(guī)格少，在不同產(chǎn)品上基本為原樣借用，故可以將其直接轉(zhuǎn)化為固定結(jié)構(gòu)與尺寸的特殊標(biāo)準(zhǔn)件。

●C類基礎(chǔ)零件。螺母、密封圈、堵頭類零件在不同產(chǎn)品上的使用規(guī)格出現(xiàn)較多重復(fù)，但在單臺伺服機(jī)構(gòu)中的使用規(guī)格數(shù)多、每個規(guī)格的件數(shù)少，件類比不高。這類基礎(chǔ)零件雖然結(jié)構(gòu)形式固定、材料基本確定，但具體尺寸參數(shù)受到的結(jié)構(gòu)限制多，因此需要先對其尺寸規(guī)格方面進(jìn)行系列化規(guī)劃，再可轉(zhuǎn)化為通用系列化的標(biāo)準(zhǔn)零件。

●D類基礎(chǔ)零件。墊圈、密封墊、管道、卡箍類零件在每臺伺服機(jī)構(gòu)中的件類比均較低，接近于每種規(guī)格1件～2件，在整機(jī)中使用的總數(shù)量較低。雖然其材料固定、結(jié)構(gòu)形式固定，但尺寸差異大，多為根據(jù)特定接口定制?？紤]此類零件的標(biāo)準(zhǔn)化時，需先統(tǒng)一規(guī)劃其安裝接口，繼而才能對相應(yīng)接口上墊圈、密封墊、卡箍的厚度、外部尺寸、內(nèi)部尺寸進(jìn)行統(tǒng)一或系列化。管道類零件的標(biāo)準(zhǔn)化，可先考慮柱形接頭、管子等直通管道在外徑、壁厚、長度、兩端接口尺寸上的規(guī)格統(tǒng)一或系列化的可行性，同時需考慮與管道配合的三通管接頭等多向接頭的長度調(diào)整的可行性，以及管道焊接所需長度余量的焊接工藝性，必須確保在開展管道零件標(biāo)準(zhǔn)化的同時，不降低管道所在的接頭部件各方面的使用要求。

5 標(biāo)準(zhǔn)化實施方法

由于基礎(chǔ)零件中有較大一部分為類似于標(biāo)準(zhǔn)緊固件和通用形式密封件，故可以充分借鑒國家標(biāo)準(zhǔn)和國家軍用標(biāo)準(zhǔn)開展標(biāo)準(zhǔn)化研究，基本的實施步驟如下。

a）基礎(chǔ)零件的數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析。按照應(yīng)用范圍、分類和標(biāo)準(zhǔn)化策略，對在用的基礎(chǔ)零件按結(jié)構(gòu)形式、規(guī)格、使用數(shù)量等進(jìn)行匯總，分析零件特點及具體要求差異，從材料、性能、尺寸、結(jié)構(gòu)要素等方面進(jìn)行歸納總結(jié)，梳理出其通用型式、通用特性要求及常用材料、規(guī)格范圍，確定基礎(chǔ)零件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的分布實施規(guī)劃。

b）按優(yōu)先級進(jìn)行首批基礎(chǔ)零件標(biāo)準(zhǔn)化的轉(zhuǎn)化研究。按照標(biāo)準(zhǔn)化策略的優(yōu)先級，將產(chǎn)品上相對使用較多、對生產(chǎn)影響較顯著的典型基礎(chǔ)零件作為首批標(biāo)準(zhǔn)化研究對象，進(jìn)行統(tǒng)計分析和標(biāo)準(zhǔn)化方案研究，盡量向國標(biāo)、國軍標(biāo)或行標(biāo)靠攏，確定零件材料、性能、規(guī)格、交驗等方面的要求，及推薦的優(yōu)選參數(shù)及優(yōu)選系列，初步確定基礎(chǔ)零件轉(zhuǎn)化為系列化基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)件后的對象型式、規(guī)格系列與材料范圍。

c）編制基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)件的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。根據(jù)確定的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)件的各方面要求，參照國家標(biāo)準(zhǔn)、國家軍用標(biāo)準(zhǔn)或相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的編制方式，編寫出我廠基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)件的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，明確具體的規(guī)格范圍、結(jié)構(gòu)外形、材料、尺寸、熱處理、表面處理、標(biāo)記方法、倒角、收尾、公差、重量、驗收、標(biāo)志與包裝等方面要求，考慮優(yōu)選范圍、優(yōu)選參數(shù)的體現(xiàn)方式。

d）研究基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)件的定制生產(chǎn)與外協(xié)、外購的實現(xiàn)方法。與物資部門合作，對處于合格供應(yīng)商名單內(nèi)、與我廠有良好合作關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)件專業(yè)生產(chǎn)廠家情況進(jìn)行調(diào)研，對需要的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行生產(chǎn)實現(xiàn)評估與詢價，與現(xiàn)有的自制緊固件從備料狀態(tài)、批量管理、加工方式、工藝工序、交驗管理、質(zhì)量一致性、單件平均工時、產(chǎn)出周期及單件平均成本等方面進(jìn)行綜合比較，最終確定基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)件最優(yōu)化的批量生產(chǎn)方式與合作廠家。

e）基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)件的試制與驗證。按照編制的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與確定的生產(chǎn)方式，進(jìn)行基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)件的試制生產(chǎn)，對實際的生產(chǎn)實現(xiàn)過程進(jìn)行驗證，并選取一定數(shù)量的試制件與對應(yīng)的原伺服機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)零件 （技術(shù)要求完全相同）進(jìn)行各項性能測試與對比，確保按照轉(zhuǎn)化后的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)件技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的實物能夠完全滿足使用要求，且不低于原基礎(chǔ)零件的各項技術(shù)指標(biāo)、可以對其進(jìn)行替代使用。

f）研究基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)件的選用落實辦法。根據(jù)實際產(chǎn)品使用需求，研究制定在伺服機(jī)構(gòu)類產(chǎn)品上優(yōu)先選擇基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)件的選用落實要求及管理制度，確定基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)件從設(shè)計選用、計劃投產(chǎn)、啟動定制、物料采購、生產(chǎn)管理、入廠復(fù)驗及質(zhì)量管控等環(huán)節(jié)的主管單位、職責(zé)分工、實現(xiàn)方式等具體要求，并形成相應(yīng)的管理制度文件。

g）基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)件的推廣與總結(jié)。分析在新研、在研及已定型產(chǎn)品中推行落實基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)件的不同方法及具體流程，考慮通過培訓(xùn)、專題匯報等形式推進(jìn)各方對基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)件的了解與認(rèn)識，通過標(biāo)準(zhǔn)、制度促進(jìn)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)件的廣泛應(yīng)用。對本項目中基礎(chǔ)零件的標(biāo)準(zhǔn)化工作進(jìn)行總結(jié)，為后續(xù)其它零件的標(biāo)準(zhǔn)化積累經(jīng)驗、奠定基礎(chǔ)。

6 過程管理要求

6.1 設(shè)計管理

基礎(chǔ)零件標(biāo)準(zhǔn)化的最終結(jié)果是將自制、專用的基礎(chǔ)零件轉(zhuǎn)化為相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中標(biāo)準(zhǔn)件，這就要求轉(zhuǎn)化后的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)覆蓋原基礎(chǔ)零件的所有方面的設(shè)計要求，按技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)出的標(biāo)準(zhǔn)零件應(yīng)盡量做到對原零件的原位替換，并在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的尺寸規(guī)格范圍中充分體現(xiàn)推薦的優(yōu)選規(guī)格和潛在需求規(guī)格。

因此，在進(jìn)行基礎(chǔ)零件標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計與編寫時，需要對現(xiàn)有在用基礎(chǔ)零件的信息充分整合和歸類整理，詳細(xì)了解基礎(chǔ)零件的使用環(huán)境與工況、可靠性、壽命等要求，充分參研與該類零件相近的通用標(biāo)準(zhǔn)，在保持滿足基礎(chǔ)零件的所有使用要求的基礎(chǔ)上，對現(xiàn)有基礎(chǔ)零件的規(guī)格系列、細(xì)節(jié)特征、常用處理要求等進(jìn)行合理規(guī)劃和規(guī)范統(tǒng)一。

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)編寫完成后，應(yīng)提交產(chǎn)品設(shè)計、機(jī)加工藝、熱處理/表面處理工藝、裝配工藝、質(zhì)量、檢驗、標(biāo)準(zhǔn)化等專業(yè)的專家審核，對標(biāo)準(zhǔn)中對原使用要求的滿足性、對潛在需求考慮的完整性、標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的正確性和完整性、標(biāo)準(zhǔn)條目內(nèi)容的合理性和可實施性、標(biāo)準(zhǔn)格式的規(guī)范性等方面全面把關(guān)，在溝通及協(xié)調(diào)后對標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容及時進(jìn)行完善。另外，考慮到基礎(chǔ)零件標(biāo)準(zhǔn)化后可能委托外部專業(yè)廠家批量生產(chǎn)，故也需要將技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的全部內(nèi)容與外部生產(chǎn)專業(yè)廠家充分溝通確認(rèn)，避免出現(xiàn)與實際工藝結(jié)果相差大、不利于采用優(yōu)化工藝、交驗管理要求不易實現(xiàn)等情況。

基礎(chǔ)零件標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)必須通過專項評審后才可申請發(fā)布，而后可以開展產(chǎn)品設(shè)計時的選用與生產(chǎn)。每一類基礎(chǔ)零件標(biāo)準(zhǔn)化 （簡稱基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)件）后，建議先進(jìn)行生產(chǎn)試制，對基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)件的生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)流程、實物性能和使用可靠性進(jìn)行驗證，再進(jìn)行推廣選用。

6.2 選用管理

為促進(jìn)基礎(chǔ)零件標(biāo)準(zhǔn)化在實際產(chǎn)品上的落實，在基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)件的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布后，產(chǎn)品設(shè)計人員應(yīng)對標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行詳細(xì)學(xué)習(xí)，了解已經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)零件的類型和規(guī)格范圍，在產(chǎn)品更新?lián)Q代和新研任務(wù)中，優(yōu)先從技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中選用符合要求的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)件，或通過微調(diào)局部結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)對已有的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)件的優(yōu)先選用，盡量減少出現(xiàn)與基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)件相似的新結(jié)構(gòu)件。

在產(chǎn)品設(shè)計選用時，應(yīng)充分考慮對基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)件的強(qiáng)度、剛度、環(huán)境、螺紋、重量、表面防護(hù)、工作溫度、有害污染物等方面的詳細(xì)要求，優(yōu)先選用標(biāo)準(zhǔn)中推薦的優(yōu)選范圍內(nèi)的產(chǎn)品，其次考慮優(yōu)選范圍外的產(chǎn)品，盡量不要選用 “不建議選用范圍”內(nèi)的非常用規(guī)格。當(dāng)產(chǎn)品研制所需要的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)件的尺寸規(guī)格未包含在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)范圍中，建議通過提請補(bǔ)充修訂的方式，由標(biāo)準(zhǔn)編制組充分審查研究后，對基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)件的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容進(jìn)行完善與修正。

6.3 生產(chǎn)管理

基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)件作為一類特殊的配套零件，必須通過明確合理的生產(chǎn)管理流程落實在產(chǎn)品上。按照一般零件的研制生產(chǎn)過程，在設(shè)計選用后，生產(chǎn)部門會編制工藝路線指導(dǎo)零件的投料、熱處理、機(jī)加工、表面處理和交驗入庫，基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)件亦可參照此基本流程，先期明確基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)件的外協(xié)/自制方式，確定其生產(chǎn)計劃制定、投料、機(jī)加工、熱/表面處理、生產(chǎn)交驗/復(fù)驗、入庫保管的具體負(fù)責(zé)單位和流轉(zhuǎn)要求，具體每個環(huán)節(jié)內(nèi)部的操作與普通結(jié)構(gòu)件相同。作為專業(yè)外協(xié)件，則應(yīng)明確外協(xié)任務(wù)提出單位、基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)件的入廠復(fù)驗單位與職責(zé)要求，并按照外購?fù)鈪f(xié)件的通用質(zhì)量控制程序執(zhí)行對基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)件的外部生產(chǎn)管控，建議通過專用管理文件明確基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)件的外協(xié)管理相關(guān)具體要求。

綜上所述，電液伺服機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)零件由于結(jié)構(gòu)簡單、種類繁多、在同類產(chǎn)品上的使用概率高，給現(xiàn)有的設(shè)計、生產(chǎn)工作帶來較大壓力和資源耗費(fèi)。本文從三化研究的角度，給出基礎(chǔ)零件的標(biāo)準(zhǔn)化研究方案，但考慮到具體實施的難度和工作量，建議分步、分類開展相關(guān)工作。