特种工艺鉴定程序

陈舸 郑超 雷杨

摘 要：通过对特种工艺零件生产模式和生产体系的分析，该文设计并建立了特种工艺零组件生产过程中的鉴定程序，包括预鉴定、生产前审核、生产鉴定三部分，以及每个程序中的鉴定项目。其中生产鉴定中的首件鉴定是核心程序和过程。此鉴定程序能够确定承包商的特种工艺生产能力、特种工艺水平和零件生产稳定性。这个鉴定程序是先进质量控制的组成部分。

关键词：鉴定  过程确认  特种工艺  質量控制

中图分类号：TM924     文献标识码：A       文章编号：1674-098X（2015）10（c）-0097-03

1 特种工艺及其鉴定概述

特种工艺是指零组件或者装配件经过严格控制的特定工序处理或者加工而成，用这种方法制造或者加工的产品，会发生物理、化学或者金相变化，不经破坏，无法使用常规检验方法或者仪器设备最终判明质量[1]。国内通常把它们称为特殊过程、冶金工艺，或者新材料、新技术工艺，在各个工业生产领域中均有应用，尤其是航空、航天等高科技领域。特种工艺包括热处理、表面处理、锻造、铸造、焊接、胶接和复合材料制造、特种加工等多种工艺类型，当然也包括密封、粉末冶金、无损检验等材料处理技术[2]。经过近半个世纪的发展，特种工艺的质量控制已发展成较为完整的控制体系，即生产前鉴定，生产过程控制和生产后的检测，以及工艺质量控制体系的保证[3]。尽管有了这些控制措施，但对某些特种工艺，如冷胀工艺，依然会出现残余应力导致疲劳裂纹的问题[4]。同样，对于特定要求的特种工艺零组件，如整合了梁和肋的复合材料壁板[5]，需要通过鉴定的过程形成制造能力。国内通常把特种工艺鉴定称为特殊过程确认，只是没有一个完整的程序，也没有形成体系[6-7]。因此，需要研究、建立适用于所有特种工艺过程的特种工艺鉴定体系，使用户能够确定特种工艺生产者的生产能力、工艺能力和生产稳定性水平。

文中的鉴定指用户在承包商（也可称为承制厂，下文中统称承包商）处采购包含特种工艺的零组件产品，采购商给出了工程图纸、工艺规范等工程依据，要求产品满足特种工艺要求，并对承包商的工艺能力、生产水平、生产稳定性评价的过程。此处的采购包括用户的采购，也包括中间商的采购（即转包）。在转包过程中，相对于零组件而言，特种工艺的要求并没有改变。因此，鉴定的要求都是一致的。文中鉴定体系包含了鉴定的全部过程，适用于所有特种工艺的生产。

2 特种工艺鉴定的程序

鉴定体系中的鉴定程序就是要求工艺过程获得的结果与工程要求相符的过程。完整的鉴定体系不仅在生产前进行，同时与零件的批生产完美结合在一起。它糅合到批产过程中，与过程控制和随炉试样一起完成对生产过程中特种工艺能力的控制。同时，鉴定程序中的结论可以形成批产过程中零件偏差处理的依据。设计一个完整的特种工艺鉴定程序除了要求包含各种类型的特种工艺特点之外，还要纳入概率论、数理统计等基础学科的研究成果。

文中列出了特种工艺鉴定的完整程序，包括预鉴定、生产前审核、生产鉴定三部分。预鉴定包括工艺鉴定、设备鉴定和人员鉴定三部分，它表明承包商具有相应的工艺能力;生产前审核包括生产前鉴定和生产前制造两部分，它表明承包商具有相应的零组件制造能力;生产鉴定包括首件鉴定、重复鉴定、首件检验、周期鉴定等内容，它保证承包商在制造过程中特种工艺的水平和稳定性。当然，针对不同特种工艺的特点和特种工艺的成熟度，可以对本程序进行适当的删减，也可以获得满意的实践效果。

2.1 预鉴定

预鉴定包含工艺鉴定、设备鉴定和人员鉴定三部分。预鉴定的作用是初步审核承包商人、机、料、法、环等各方面的能力，尤其是核心工艺装备、制造人员和工艺实施的能力。

2.1.1 工艺鉴定

工艺鉴定是对生产零件的核心工艺过程进行鉴定，确保承包商能够依据工艺文件，制造出合格的零件。工艺鉴定中使用的方法是通过机械性能试样、工艺性能试样的实施验证承包商的核心工艺制造能力。根据特种工艺的不同，需完成不同的性能试样。例如：锻造工艺中包括结构钢和不锈钢锻造、钛合金锻造、铝合金锻造和铜合金锻造。工艺鉴定时制造小尺寸锻件，观察表面质量，切取顺纤维方向、横向、厚度三个方向的试样，测试抗拉强度、屈服强度、延伸率、收缩率。

工艺鉴定合格的制造商应列入承包商目录。采购合同只能与合格的承包商签订，合同中应标注承包商目录中的编号。

2.1.2 设备鉴定

设备鉴定是对关键设备能力的鉴定，不同工艺需要鉴定的设备不同。例如：锻造工艺设备包括加热炉和锻压机。

设备鉴定合格之后，关键设备的名称、编号也要列入承包商目录中。

2.1.3 人员鉴定

特种工艺是特殊的工艺过程，需要熟练的操作人员。因此，工程文件中通常要求鉴定合格的人员来完成操作。人员鉴定通常包括培训、训练、考核、认证、发证、重新鉴定、资格证废止等程序。人员鉴定的信息列在后续首件鉴定报告内，不需要单独提交。

2.2 生产前审核

生产前审核包括生产前鉴定和生产前制造两部分。在这个阶段，通常采购合同已经签订，用户或者采购商完成对承包商生产现场的考察、制造依据交付和工艺支持。

2.2.1 生产前鉴定

生产前鉴定是验证生产中全部要素，包括工装、工具、辅助设备是否完好、材料获取能力、质量体系完备程度、运输能力、辅助人员的支持水平、工艺文件转化能力、工艺文件完备程度等。生产前鉴定可以包括前期工艺鉴定中的试样的制造，尤其是对工程文件中规定没有随炉试样的零组件。因为试验的数量与制造工艺的偏差（生产过程的稳定程度）直接相关，相关内容在后面的抽样计划中介绍。生产前鉴定是由用户组织完成，内容包括文件审查和现场审核等部分。

2.2.2 生产前制造

生产前制造是指承包商要按照工程图纸的要求制造完整的零组件，确定能否满足工程图纸上所有的要求。生产前制造的关键点是检验生产流程中工艺控制能力、检验零组件外观和零组件性能。承包商可以在本阶段完成工程上工艺、材料的偏离。生产前制造通常由承包商完成，用户只审核制造的结果。依据生产前制造的报告，由用户确定是否进入到生产鉴定的过程。

生产前制造的项目与工艺鉴定的项目并不完全一致。工艺鉴定制造试板或者小样件测试性能，生产前制造应在零组件上切取试样，并测试性能。尽管性能测试的项目一致，但是数值可能会有较大的差异。可以通过试样的性能推算出零组件性能。除了机械性能之外，外观、尺寸、形态等物理性能也是生产前制造的重点内容。

2.3 生产鉴定

生产鉴定包括首件鉴定、重复鉴定、首件检验、周期鉴定几个部分，其中最为重要的过程是首件鉴定。首件鉴定或者重复鉴定过程完成之后，用户将出具鉴定结论。这个结论是能否批生产的依据。

2.3.1 首件鉴定

首件鉴定是鉴定程序中最重要的环节，也是不可或缺的环节。首件鉴定的过程是对零组件生产进行全面审查的过程，是双方共同参与的过程。生产过程中的参数、程序、数量（同时生产的零件个数）、周期等在这个阶段确定下来。工艺与生产条件的融合都应在这个阶段完成。同时，这个阶段的工艺文件、工艺要素经过用户的批准，将成为批产过程中的依据。

首件鉴定与生产前制造是两个既相似，又有区别的過程。相似的地方在于制造的零组件和试验项目基本一致，区别表现在两个方面：其一在于生产前制造由承包商实施，检验自我加工能力;首件鉴定由用户主导，确定承包商制造能力。其二在于生产前制造偏重于零组件成型和解决工艺过程中的问题;首件鉴定偏重于零组件的检验和破坏之后展现出来的零组件性能。当然，由于这两个过程内容上基本一致，可以根据需要，将两个过程统一到首件鉴定中。是否能够结合到一起，取决于工艺的难易程度，以及承包商对此工艺的熟练程度。

首件鉴定的程序是首先由承包商编制首件鉴定计划，并提交用户批准，内容包括生产计划、工艺流程、工艺参数、检验计划、工装设备准备等。首件鉴定计划被批准之后，承包商应制造一件完整的零组件（即首件）和工艺验证试样，包括工艺鉴定中所有的机械性能试样。用户或者中间商将成立鉴定小组，或者委托第三方，全程参与到首件的制造过程中。鉴定小组有权决定零组件生产中的状况，包括首件零组件是否被破坏。制造完成之后，承包商编制首件鉴定报告，交用户批准。首件鉴定报告应包含了制造指令、制造原始记录、零组件检验结果、试验性能指标和结果、生产设备情况、工装、工具状况、人员鉴定结果、生产现场审查状况、纠正措施等内容。用户根据首件鉴定报告，出具首件鉴定合格或者失败的结论。首件鉴定报告的结论中应列出所有对工程文件、工艺要素的一致性。不符合工程的要求将导致首件鉴定失效，应进行重复鉴定。

首件鉴定的结论可以作为整个鉴定过程的结论。

2.3.2 重复鉴定

重复鉴定是与首件鉴定对应的过程，在首件鉴定失败或者首件鉴定失效时进行。重复鉴定的程序与首件鉴定的程序一致，但应编制重复鉴定报告。重复鉴定报告除了首件鉴定报告相应的内容之外，应列出首件鉴定失败的原因、分析和纠正措施，必要时加入生产稳定性分析的内容。用户依据合格的重复鉴定报告出具鉴定结论，这个结论也可以成为零组件批生产的依据。

在下列任意一种情形发生后，也应立即停产，进行重复鉴定：生产线搬迁（关键设备移动），或者转移到另外的地方生产;采用了新的工装、关键设备，或者工装、设备有了改变;制造工艺发生改变，且对零件最终质量产生影响;原材料的更改（包括主要原材料供应厂商改变和材料牌号的改变）。

2.3.3 首件检验

首件检验是检查零组件与工程图纸符合性，通常在批产的第一个零组件上进行首件检验（破坏试验的零组件除外）。首件检验确定了零组件生产检验的程序和范围，以及检验关键点、关键参数等。通常在首件检验之前分解工程图纸和工艺规范的要求，编制检验计划。依据检验计划对生产的第一个零组件进行检查，合格之后编制首件检验报告，交用户审核。首件检验报告可以作为批产过程中零组件检验的依据。

2.3.4 周期鉴定

周期鉴定是指在批产过程中进行的周期性的鉴定过程。周期鉴定保证生产按照批产之前的工艺、设备、材料、人员、环境进行，即保证生产的稳定性。通常只包含文件资料的审查和生产现场的审查，其中生产现场的审查应与批产零件结合到一起，观察生产过程与首件鉴定过程的一致性。

周期鉴定中的问题可分为一般偏差和严重偏差两种。一般偏差的整改由承包商完成，提交整改报告。用户对报告出具整改意见。严重偏差会导致首件鉴定失效，继续生产之前应进行重复鉴定。

2.3.5 抽样计划

由于生产过程中不能直接检测零组件性能，通常采用过程控制的方法控制产品和加工过程的质量。过程控制就是在生产过程中对关键特性用概率论和数理统计的方法进行控制的方法。也就是说，关键特性的水平和波动范围反应出特种工艺生产过程的水平和稳定性。在生产上，通常用关键特性的工艺能力值Cp和工艺过程能力指数Cpk值确定特种工艺的水平和稳定性。

根据特种工艺的类型和工程图纸的要求，可以选取相应的指标作为关键特性。这些指标通常是指工艺鉴定过程中的技术性能指标，例如，喷丸工艺中，可以将喷丸强度作为关键特性进行生产控制。

由于计算工艺能力Cp和工艺过程能力Cpk需要大量的数据作为统计基础，因此特种工艺的鉴定试验须多次重复进行关键特性的试验、测试，积累性能数据。这就是该鉴定体系中工艺鉴定和生产前鉴定都需要进行机械性能试样、工艺性能试样制造、测试的原因。

如果工艺过程能力值Cpk达到1.33以上，就可以进行抽样检验。抽样计划也就是依据上述流程制定：先连续测试50组数据，合格之后计算Cpk值，达到1.33之后，间隔采样测试。当间隔数量超过5个，则应随机采样测试。重复这个程序，直至出现不合格数据，或者Cpk值小于1.33，则返回最初的连续采样测试状态。单个不合格数据属于一般偏差，连续的不合格数据属于严重偏差，应触发重复鉴定程序。

3 结语

针对特种工艺的生产，设计了一整套鉴定的流程（也被称为特殊过程确认程序），包括预鉴定、生产前审核、生产鉴定等部分，核心在首件鉴定过程。这套鉴定的程序适用于所有特种工艺零组件的生产，它与过程控制结合到一起，可以保证承包商的生产能力、生产水平和生产稳定性。

该鉴定程序与特种工艺零组件生产联系紧密，是特种工艺生产控制的组成部分，也是先进质量控制的组成部分。

参考文献

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