如何避免航空航天零部件制造過程中的常見差錯

1. 防錯技術概念及特點

人是數控加工過程中創造性最強的因素，同時也是制造過程中穩定性最差的因素，人的不可控因素很多，不像數控設備，只要把正確的程序輸入進去，就能順利完成成千上萬件產品的加工。反思我們的航空航天類產品，因復雜性和高精度性，以及屬于典型單件、小批量的離散制造，在制造過程中容易出現各種人為錯誤，說明了防錯技術在航空航天制造領域沒有有效地應用。

通常情況下，在產品研發試制階段，很少出現低級的人為錯誤，因為研發階段人的緊張程度較高，加工過程中較為謹慎及規范；而定型后的小批量化制造加工中，由于人的緊張程度有所減緩，以及習慣性思維作用，一些圖樣、工藝和程序及操作常常被忽略，就容易發生一些低級錯誤，在零件制造過程中帶來嚴重后果，輕則產品不合格或報廢，重則發生人身、設備的安全事故。

2.防錯技術在數控加工現場的應用

第一次就正確地把合格零件加工出來是每個制造人員的不懈追求，然而航空航天產品零件屬于典型的單件小批量離散制造，單件小批量模式下的制造就決定了制造過程的復雜性，比如小毛刺等，且受人的技能、耐心和情緒等影響較大。因此，有必要對航空航天產品零件制造過程的防錯控制進行研究。

（1）程序防錯  通過增加設置有效的標記工序以及一步步的跟蹤，可以解決習慣性操作帶來的錯誤，這是一種基礎的防錯技術，而且是簡單易行的技術手段。在殼體類零件加工制造過程中基于誤差均分的原理，工件原點一般都設置在殼體零件的幾何中心位置，但是對于某些零件，尺寸公差偏向某一方向時對安裝和使用有利，為了防止操作人員在加工過程中習慣性將工件原點設置在幾何中心，需在加工界面添加防錯標示語句。如圖1所示，一般情況下，都將原點設置在零件外形的幾何中心位置處以均分X和Y向的制造誤差，但在圖2情況下，用戶對尺寸5.5mm有明確要求，在總厚度尺寸公差范圍＞尺寸5.5mm的公差范圍情況下，就需將工件原點偏移至一個方向以避免尺寸5.5mm超差。

（2）標記防錯  現階段的數控加工一般都是編程人員利用編程軟件編制數控加工程序，操作人員調用程序即可加工，利用標記防錯既能夠防止操作人員加工時因忙碌或者打斷而在尋邊找正時找錯加工原點、裝錯加工刀具和工裝位置方向偏移的問題，又可以防止程序編制人員設定的刀具與機床刀庫上設定的刀號不一致，以及程序給定的坐標原點與操作人員利用尋邊器尋邊找的坐標原點不一致等問題。通過在產品待加工區域上生成標記以防止人為失誤，能夠有效避免類似問題的產生。在加工常見的殼體類零件時，防錯標記可以取在殼體毛坯上、腔內的待去除材料或者邊角余料上，一般利用粗銑刀銑一個寬12mm、深3mm的防錯標記淺槽，每次在尋邊找正及調用一個新的程序后，都要在加工的開始階段在待銑去材料上銑出一個防錯標記槽，作為檢驗前面的系列操作是否正確的方法，防錯標記槽能夠有效避免由于操作人員因尋邊錯誤而導致工件報廢的錯誤，避免產品報廢及可能產生的安全事故。

（3）優化工藝路線防錯  殼體類零件有較多結構要素近似對稱且形狀相似，很難區分，而執行生產任務的數控設備主要是三軸立式加工中心，一般只能加工垂直于主軸方向的結構要素，如圖3所示，共5個面有結構要素，至少需裝夾5次才能完成數控加工，在量產過程中難以區分方向，導致裝夾方向錯誤，如下圖零件由于加工中心刀庫容量有限，左右兩側的M5x0.5mm螺紋孔一般需鉗工加工，且由于零件空間有限，該孔距與底腔有輕微干涉，比如,航空葉片拋光必須先將該螺紋孔加工到位后才開始加工腔體內部。

原來的加工順序（見圖4）為加工中心按左視圖點出螺紋孔位→加工中心按右視圖點出螺紋孔位→鉗工鉆孔攻螺紋加工左右視圖的M5×0.5mm螺紋孔→加工中心按仰視圖加工→加工中心按后視圖加工→加工中心按主視圖加工→加工完成。由于左右兩側螺紋孔近似對稱，兩邊僅有0.5mm差距，操作人員在使用量具專門測量時都容易弄錯，在實際小批量加工時更加難以區分左右視圖的方向，經常出現裝夾方向錯誤導致的產品報廢，通過調整優化加工順序（見圖5），加工中心按仰視圖加工→加工中心按左視圖點出螺紋孔位→加工中心按右視圖點出螺紋孔位→鉗工鉆孔攻螺紋加工左右視圖的M5×0.5mm螺紋孔→加工中心按后視圖加工→加工中心按主視圖加工→加工完成。工藝路線優化后，由于仰視圖首先被加工出來，該圖明顯不對稱，在加工左右視圖時以仰視圖作為裝夾方向的參照，操作人員就不再容易弄錯裝夾方向。

（4）設計夾具防錯  外殼類零件一般都含一件殼體及上下兩塊1mm左右的蓋板，殼體內部裝有各種元器件及接插件，蓋板通過螺釘壓緊在殼體上確保密封，有些外殼上下兩塊蓋板外形尺寸相同，僅有部分螺釘孔的位置不同

上下兩塊蓋板外形尺寸完全相同，僅在中間有一處孔位上蓋板為22.5mm，下蓋板為25.5mm，有3mm的差距，其余孔位大小和位置尺寸完全一樣，在不經特別提醒的情況下很難發現不同之處。現階段蓋板的機械加工工藝流程一般為：按圖樣厚度備料→線切割切四周外形→加工中心點出孔位→鉗工按圖鉆孔沉孔達圖樣要求。線切割加工出外形后由于孔位還沒有加工出來，兩種零件完全相同，在加工過程中難以區分，兩種蓋板在一起加工經常出現上下蓋板總數量是正確的，但是兩種蓋板數量不同情況，若一種蓋板多一件，則另種蓋板就會少一件，批產時僅靠抽樣檢驗很難察覺這類問題，必須全檢才能發現。經過分析，可能是同時加工過程沒有隔離的原因，經過分開包裝，分開加工的改進后，情況有所好轉，但還是偶爾會出現兩種蓋板不一致的情況，再次分析原因，可能是分開包裝時數量數錯，為了徹底解決該問題，設計同步加工夾具

使用該夾具后，一次裝夾同時完成蓋板1和蓋板2的點孔加工，如圖9所示，即使不分開包裝也能做到蓋板1和蓋板2的數量嚴格配對，避免了批量件加工完成后全檢的巨大工作量，且從根源上解決了數量不匹配的錯誤情況，該夾具使用后獲得車間操作人員以及檢驗人員良好的評價。

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