1 引言
隨著我國軍工技術的突飛猛進,軍工產品向小型化輕量化方向發展,其產品的功能、尺寸、重量越來越符合現代軍事作戰的特點,新材料、新工藝、新設備的投入應用,使產品的構造趨向模塊化、集成化,在保證產品性能、質量要求的前提下,縮短產品的研制生產周期,確保研制產品的可制造性,是加快部隊裝備的關鍵。
設計工藝性是軍工產品設計工作中的一項重要因素,也是產品的固有屬性之一,它直接決定了產品的可制造性、可靠性、維修性、保障性、測試性、安全性和環境適應性。因此,軍工產品設計中選用合理的結構、合適的材料及工藝,在設計伊始提高產品的設計工藝性,對保證產品的質量和可靠性、提高研制水平、增強產品批生產能力和有效控制成本有著重要的現實意義。
2 設計工藝性分析
2.1 產品的設計工藝性
軍工產品的設計工藝性是多種特性的綜合,即通過產品設計和生產策劃,形成最有效的、最可靠的和經濟的方法,進行產品的制造、裝配、檢查、試驗、安裝、檢驗和驗收,并能符合產品的技術要求、環境使用要求和質量要求。即在產品的全壽命周期中均體現了產品的設計工藝性。因此,具有良好工藝性設計應該是:具有適當技能的操作者,通過合理、經濟的方法,采用經濟和易獲得的材料,在較短的時間內,制造出滿足技術要求的產品。
設計工藝性可以歸結為以下三點: (1)設計工藝性是產品的固有屬性,產品設計的各種要素都對設計工藝性產生影響。
(2)設計工藝性是對產品性能、生產周期、全壽命成本、可靠性、維修性、保障性、測試性、安全性和環境適應性等的綜合平衡優化的結果,其目的是在滿足產品性能和六性要求的前提下,滿足經濟高效生產的要求。
(3)設計工藝性不但與產品結構的各種要素有關,而且與工藝布局、公司現有的設備及測試手段等生產要素密切相關,同時與產品的生產批量密切相關。
2.2 設計工藝性工作的目標
設計工藝性是設計人員進行產品設計時必須考慮的重要因素之一,設計人員在產品設計開始,不但要考慮軍工產品六性的要求,還要考慮產品生產時的可制造性問題。特別是采用新技術、新工藝、新材料、新設備的同時,對產品的設計進行優化,對工藝方法進行優化,以滿足產品性能的要求,滿足質量和可生產性的要求,以持續改善產品的可制造性。
產品設計工藝性的目標:就是在滿足產品性能、進度、質量、可靠性等要求的同時,依據現有的生產條件,以最合理、最經濟和最可靠的方式將其快捷的生產出來。
2.3 設計工藝性相關要素
設計工藝性涵蓋了從產品設計、材料、工藝、制造、經濟、質量等諸多學科和領域。因此,與設計工藝性相關的影響要素很多。從設計和生產方面,影響設計工藝性的要素有以下幾點:
(1)優化設計
滿足產品性能指標要求是設計軍工產品的最基本要求,在設計開始應對該軍工產品的使用環境剖面進行了解,因為對產品使用環境及技術指標要求的全面、正確理解對實現設計工藝性良好的產品至關重要。優化設計時應盡量減少產品結構中的零件數,減少所需裝配工序與裝配方法,以便于制造、成本最小,并符合企業現有的生產能力。如果對產品技術要求理解不全面,往往導致對所設計產品的某一特性提出過高要求,可能對產品的工藝性產生嚴重損害。例如,對產品表面粗糙度提出過高的要求,有時會導致產品合格率下降、制造周期和成本大幅提高。另外,采用復雜的方法滿足設計要求將導致制造成本增加,也會影響生產周期,同時增加可靠性、環境適應性和可維修性的成本。
(2)元器件、原材料選擇
選擇元器件時應優先考慮國產化的元器件,避免選擇國外定制或敏感度較高的器件,一旦發生突發狀況,將影響元器件的采購。原材料的選擇應從材料的物理和化學特性多方面作為基本的設計準則,這些性能將影響制造工藝的選擇。因為在可承載性、可成形性、可加工性、連接、熱處理及表面處理等方面存在相互影響。設計應規定盡可能有多的材料選擇,以拓寬潛在制造工藝的種類,僅指定一種材料的設計將限制其與制造過程的兼容性。
(3)工藝選擇
僅有一種材料或制造工藝才能滿足產品設計目標要求的情況很少,多數情況下,多種材料和工藝中的任何一種都可以制造出滿足要求的產品,通過預測由于材料短缺或可應用工藝不足形成的“瓶頸”而確定替代材料和工藝,會極大提高產品的可制造性。
(4)容錯及公差要求
不必要的嚴格公差和表面粗糙度要求對可制造性是極為不利的,有時需要采用更專用、特殊的工藝過程或依賴操作者的特殊技能才能保證達到嚴格的公差和粗糙度要求。因此,應規定滿足產品要求的最低的質量等級。
(5)產品技術基線狀態
在軍工產品設計和研制中,應在繼承和創新之間做好平衡,選擇滿足用戶需求和技術指標要求的成熟資源平臺作為技術狀態基線,最大程度的利用成熟技術和完善已有的預研成果,并注意汲取其它產品在研制過程中出現的問題和解決措施,落實在方案設計和產品研制過程中,以提高研制質量,確保研制進度,有利于降低生產成本。 (6)試驗、檢驗
產品的試驗、檢驗,是產品生產、組裝、交付等質量保證的必要過程,在產品設計時必須考慮產品的可測試性,維修性和保障性設計。
3 設計工藝性評審
設計工藝性評審伴隨著整個設計工藝性分析過程,而且隨時可以進行,不只是在產品設計方案確定以后。設計工藝性評審的方法主要有成本估計、模擬仿真、收支平衡分析、敏感性分析、價值工程學、關系樹和容差分析等。只有通過設計工藝性評審,才能反映出產品是否在企業的現有制造能力下被生產出來。工藝性的評審可以從通過對工藝過程的評審來展開。對工藝的科學合理性、繼承性、經濟性、標準化等各方面進行評價。在設計文件編制完成時,可對設計階段進行工藝設計性評審,在產品定型前,對制造工藝方面進行工藝性評審。每一次工藝評審,應邀請對產品質量有影響的所有職能部門代表參加,需要時可邀請顧客代表或其他專家參加,對工藝設計的正確性,先進性、經濟性、可行性、可檢驗性進行分析、審查和評議。工藝評審的依據包括設計資料、研制任務書和合同,有關的法規、標準、技術管理文件和質量體系程序,以及上一階段的評審結論報告。
4 結論
設計工藝性是產品多種特性的綜合,因此,企業應建立設計工藝性評價體系,應根據管理級別和產品研制程序,建立分級、分階段的工藝性評審制度并列入研制計劃。未按規定要求進行工藝性評審或評審未通過,則工作不得轉入下一階段。其目標是為了持續改進和完善企業的可生產性保證體系,就像企業質量保證體系一樣,設計工藝性體系評價可以幫助識別體系的哪些方面或環節需要改進,加強,以便提高持續開發的產品的可生產性。
審核編輯 :李倩
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原文標題:淺談軍工產品的設計工藝性
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