特種工藝鑒定程序

陳舸 鄭超 雷楊

摘 要：通過對特種工藝零件生產模式和生產體系的分析，該文設計并建立了特種工藝零組件生產過程中的鑒定程序，包括預鑒定、生產前審核、生產鑒定三部分，以及每個程序中的鑒定項目。其中生產鑒定中的首件鑒定是核心程序和過程。此鑒定程序能夠確定承包商的特種工藝生產能力、特種工藝水平和零件生產穩定性。這個鑒定程序是先進質量控制的組成部分。

關鍵詞：鑒定 ?過程確認 ?特種工藝 ?質量控制

中圖分類號：TM924 ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? 文章編號：1674-098X（2015）10（c）-0097-03

1 特種工藝及其鑒定概述

特種工藝是指零組件或者裝配件經過嚴格控制的特定工序處理或者加工而成，用這種方法制造或者加工的產品，會發生物理、化學或者金相變化，不經破壞，無法使用常規檢驗方法或者儀器設備最終判明質量[1]。國內通常把它們稱為特殊過程、冶金工藝，或者新材料、新技術工藝，在各個工業生產領域中均有應用，尤其是航空、航天等高科技領域。特種工藝包括熱處理、表面處理、鍛造、鑄造、焊接、膠接和復合材料制造、特種加工等多種工藝類型，當然也包括密封、粉末冶金、無損檢驗等材料處理技術[2]。經過近半個世紀的發展，特種工藝的質量控制已發展成較為完整的控制體系，即生產前鑒定，生產過程控制和生產后的檢測，以及工藝質量控制體系的保證[3]。盡管有了這些控制措施，但對某些特種工藝，如冷脹工藝，依然會出現殘余應力導致疲勞裂紋的問題[4]。同樣，對于特定要求的特種工藝零組件，如整合了梁和肋的復合材料壁板[5]，需要通過鑒定的過程形成制造能力。國內通常把特種工藝鑒定稱為特殊過程確認，只是沒有一個完整的程序，也沒有形成體系[6-7]。因此，需要研究、建立適用于所有特種工藝過程的特種工藝鑒定體系，使用戶能夠確定特種工藝生產者的生產能力、工藝能力和生產穩定性水平。

文中的鑒定指用戶在承包商（也可稱為承制廠，下文中統稱承包商）處采購包含特種工藝的零組件產品，采購商給出了工程圖紙、工藝規范等工程依據，要求產品滿足特種工藝要求，并對承包商的工藝能力、生產水平、生產穩定性評價的過程。此處的采購包括用戶的采購，也包括中間商的采購（即轉包）。在轉包過程中，相對于零組件而言，特種工藝的要求并沒有改變。因此，鑒定的要求都是一致的。文中鑒定體系包含了鑒定的全部過程，適用于所有特種工藝的生產。

2 特種工藝鑒定的程序

鑒定體系中的鑒定程序就是要求工藝過程獲得的結果與工程要求相符的過程。完整的鑒定體系不僅在生產前進行，同時與零件的批生產完美結合在一起。它糅合到批產過程中，與過程控制和隨爐試樣一起完成對生產過程中特種工藝能力的控制。同時，鑒定程序中的結論可以形成批產過程中零件偏差處理的依據。設計一個完整的特種工藝鑒定程序除了要求包含各種類型的特種工藝特點之外，還要納入概率論、數理統計等基礎學科的研究成果。

文中列出了特種工藝鑒定的完整程序，包括預鑒定、生產前審核、生產鑒定三部分。預鑒定包括工藝鑒定、設備鑒定和人員鑒定三部分，它表明承包商具有相應的工藝能力;生產前審核包括生產前鑒定和生產前制造兩部分，它表明承包商具有相應的零組件制造能力;生產鑒定包括首件鑒定、重復鑒定、首件檢驗、周期鑒定等內容，它保證承包商在制造過程中特種工藝的水平和穩定性。當然，針對不同特種工藝的特點和特種工藝的成熟度，可以對本程序進行適當的刪減，也可以獲得滿意的實踐效果。

2.1 預鑒定

預鑒定包含工藝鑒定、設備鑒定和人員鑒定三部分。預鑒定的作用是初步審核承包商人、機、料、法、環等各方面的能力，尤其是核心工藝裝備、制造人員和工藝實施的能力。

2.1.1 工藝鑒定

工藝鑒定是對生產零件的核心工藝過程進行鑒定，確保承包商能夠依據工藝文件，制造出合格的零件。工藝鑒定中使用的方法是通過機械性能試樣、工藝性能試樣的實施驗證承包商的核心工藝制造能力。根據特種工藝的不同，需完成不同的性能試樣。例如：鍛造工藝中包括結構鋼和不銹鋼鍛造、鈦合金鍛造、鋁合金鍛造和銅合金鍛造。工藝鑒定時制造小尺寸鍛件，觀察表面質量，切取順纖維方向、橫向、厚度三個方向的試樣，測試抗拉強度、屈服強度、延伸率、收縮率。

工藝鑒定合格的制造商應列入承包商目錄。采購合同只能與合格的承包商簽訂，合同中應標注承包商目錄中的編號。

2.1.2 設備鑒定

設備鑒定是對關鍵設備能力的鑒定，不同工藝需要鑒定的設備不同。例如：鍛造工藝設備包括加熱爐和鍛壓機。

設備鑒定合格之后，關鍵設備的名稱、編號也要列入承包商目錄中。

2.1.3 人員鑒定

特種工藝是特殊的工藝過程，需要熟練的操作人員。因此，工程文件中通常要求鑒定合格的人員來完成操作。人員鑒定通常包括培訓、訓練、考核、認證、發證、重新鑒定、資格證廢止等程序。人員鑒定的信息列在后續首件鑒定報告內，不需要單獨提交。

2.2 生產前審核

生產前審核包括生產前鑒定和生產前制造兩部分。在這個階段，通常采購合同已經簽訂，用戶或者采購商完成對承包商生產現場的考察、制造依據交付和工藝支持。

2.2.1 生產前鑒定

生產前鑒定是驗證生產中全部要素，包括工裝、工具、輔助設備是否完好、材料獲取能力、質量體系完備程度、運輸能力、輔助人員的支持水平、工藝文件轉化能力、工藝文件完備程度等。生產前鑒定可以包括前期工藝鑒定中的試樣的制造，尤其是對工程文件中規定沒有隨爐試樣的零組件。因為試驗的數量與制造工藝的偏差（生產過程的穩定程度）直接相關，相關內容在后面的抽樣計劃中介紹。生產前鑒定是由用戶組織完成，內容包括文件審查和現場審核等部分。

2.2.2 生產前制造

生產前制造是指承包商要按照工程圖紙的要求制造完整的零組件，確定能否滿足工程圖紙上所有的要求。生產前制造的關鍵點是檢驗生產流程中工藝控制能力、檢驗零組件外觀和零組件性能。承包商可以在本階段完成工程上工藝、材料的偏離。生產前制造通常由承包商完成，用戶只審核制造的結果。依據生產前制造的報告，由用戶確定是否進入到生產鑒定的過程。

生產前制造的項目與工藝鑒定的項目并不完全一致。工藝鑒定制造試板或者小樣件測試性能，生產前制造應在零組件上切取試樣，并測試性能。盡管性能測試的項目一致，但是數值可能會有較大的差異?？梢酝ㄟ^試樣的性能推算出零組件性能。除了機械性能之外，外觀、尺寸、形態等物理性能也是生產前制造的重點內容。

2.3 生產鑒定

生產鑒定包括首件鑒定、重復鑒定、首件檢驗、周期鑒定幾個部分，其中最為重要的過程是首件鑒定。首件鑒定或者重復鑒定過程完成之后，用戶將出具鑒定結論。這個結論是能否批生產的依據。

2.3.1 首件鑒定

首件鑒定是鑒定程序中最重要的環節，也是不可或缺的環節。首件鑒定的過程是對零組件生產進行全面審查的過程，是雙方共同參與的過程。生產過程中的參數、程序、數量（同時生產的零件個數）、周期等在這個階段確定下來。工藝與生產條件的融合都應在這個階段完成。同時，這個階段的工藝文件、工藝要素經過用戶的批準，將成為批產過程中的依據。

首件鑒定與生產前制造是兩個既相似，又有區別的過程。相似的地方在于制造的零組件和試驗項目基本一致，區別表現在兩個方面：其一在于生產前制造由承包商實施，檢驗自我加工能力;首件鑒定由用戶主導，確定承包商制造能力。其二在于生產前制造偏重于零組件成型和解決工藝過程中的問題;首件鑒定偏重于零組件的檢驗和破壞之后展現出來的零組件性能。當然，由于這兩個過程內容上基本一致，可以根據需要，將兩個過程統一到首件鑒定中。是否能夠結合到一起，取決于工藝的難易程度，以及承包商對此工藝的熟練程度。

首件鑒定的程序是首先由承包商編制首件鑒定計劃，并提交用戶批準，內容包括生產計劃、工藝流程、工藝參數、檢驗計劃、工裝設備準備等。首件鑒定計劃被批準之后，承包商應制造一件完整的零組件（即首件）和工藝驗證試樣，包括工藝鑒定中所有的機械性能試樣。用戶或者中間商將成立鑒定小組，或者委托第三方，全程參與到首件的制造過程中。鑒定小組有權決定零組件生產中的狀況，包括首件零組件是否被破壞。制造完成之后，承包商編制首件鑒定報告，交用戶批準。首件鑒定報告應包含了制造指令、制造原始記錄、零組件檢驗結果、試驗性能指標和結果、生產設備情況、工裝、工具狀況、人員鑒定結果、生產現場審查狀況、糾正措施等內容。用戶根據首件鑒定報告，出具首件鑒定合格或者失敗的結論。首件鑒定報告的結論中應列出所有對工程文件、工藝要素的一致性。不符合工程的要求將導致首件鑒定失效，應進行重復鑒定。

首件鑒定的結論可以作為整個鑒定過程的結論。

2.3.2 重復鑒定

重復鑒定是與首件鑒定對應的過程，在首件鑒定失敗或者首件鑒定失效時進行。重復鑒定的程序與首件鑒定的程序一致，但應編制重復鑒定報告。重復鑒定報告除了首件鑒定報告相應的內容之外，應列出首件鑒定失敗的原因、分析和糾正措施，必要時加入生產穩定性分析的內容。用戶依據合格的重復鑒定報告出具鑒定結論，這個結論也可以成為零組件批生產的依據。

在下列任意一種情形發生后，也應立即停產，進行重復鑒定：生產線搬遷（關鍵設備移動），或者轉移到另外的地方生產;采用了新的工裝、關鍵設備，或者工裝、設備有了改變;制造工藝發生改變，且對零件最終質量產生影響;原材料的更改（包括主要原材料供應廠商改變和材料牌號的改變）。

2.3.3 首件檢驗

首件檢驗是檢查零組件與工程圖紙符合性，通常在批產的第一個零組件上進行首件檢驗（破壞試驗的零組件除外）。首件檢驗確定了零組件生產檢驗的程序和范圍，以及檢驗關鍵點、關鍵參數等。通常在首件檢驗之前分解工程圖紙和工藝規范的要求，編制檢驗計劃。依據檢驗計劃對生產的第一個零組件進行檢查，合格之后編制首件檢驗報告，交用戶審核。首件檢驗報告可以作為批產過程中零組件檢驗的依據。

2.3.4 周期鑒定

周期鑒定是指在批產過程中進行的周期性的鑒定過程。周期鑒定保證生產按照批產之前的工藝、設備、材料、人員、環境進行，即保證生產的穩定性。通常只包含文件資料的審查和生產現場的審查，其中生產現場的審查應與批產零件結合到一起，觀察生產過程與首件鑒定過程的一致性。

周期鑒定中的問題可分為一般偏差和嚴重偏差兩種。一般偏差的整改由承包商完成，提交整改報告。用戶對報告出具整改意見。嚴重偏差會導致首件鑒定失效，繼續生產之前應進行重復鑒定。

2.3.5 抽樣計劃

由于生產過程中不能直接檢測零組件性能，通常采用過程控制的方法控制產品和加工過程的質量。過程控制就是在生產過程中對關鍵特性用概率論和數理統計的方法進行控制的方法。也就是說，關鍵特性的水平和波動范圍反應出特種工藝生產過程的水平和穩定性。在生產上，通常用關鍵特性的工藝能力值Cp和工藝過程能力指數Cpk值確定特種工藝的水平和穩定性。

根據特種工藝的類型和工程圖紙的要求，可以選取相應的指標作為關鍵特性。這些指標通常是指工藝鑒定過程中的技術性能指標，例如，噴丸工藝中，可以將噴丸強度作為關鍵特性進行生產控制。

由于計算工藝能力Cp和工藝過程能力Cpk需要大量的數據作為統計基礎，因此特種工藝的鑒定試驗須多次重復進行關鍵特性的試驗、測試，積累性能數據。這就是該鑒定體系中工藝鑒定和生產前鑒定都需要進行機械性能試樣、工藝性能試樣制造、測試的原因。

如果工藝過程能力值Cpk達到1.33以上，就可以進行抽樣檢驗。抽樣計劃也就是依據上述流程制定：先連續測試50組數據，合格之后計算Cpk值，達到1.33之后，間隔采樣測試。當間隔數量超過5個，則應隨機采樣測試。重復這個程序，直至出現不合格數據，或者Cpk值小于1.33，則返回最初的連續采樣測試狀態。單個不合格數據屬于一般偏差，連續的不合格數據屬于嚴重偏差，應觸發重復鑒定程序。

3 結語

針對特種工藝的生產，設計了一整套鑒定的流程（也被稱為特殊過程確認程序），包括預鑒定、生產前審核、生產鑒定等部分，核心在首件鑒定過程。這套鑒定的程序適用于所有特種工藝零組件的生產，它與過程控制結合到一起，可以保證承包商的生產能力、生產水平和生產穩定性。

該鑒定程序與特種工藝零組件生產聯系緊密，是特種工藝生產控制的組成部分，也是先進質量控制的組成部分。

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