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面向航空发动机装配和使用过程的防错设计研究

现阶段，随着社会的发展，我国的科学技术的发展也越来越迅速，现代化建设的发展也有了很大的创新。针对发动机装配过程中可能出现的错误和缺陷，研究了防错技术在装配线上的应用；通过详细介绍防错技术的概念、分类，系统阐述了防错技术的设计思想及应用原则，为防错技术的应用提供了正确指导；应用防错技术可以实现发动机装配零缺陷质量控制，从而保证产品质量满足设计及用户要求，实现“创新驱动、质量为先、提前预防、全员参与”的制造理念。

标签：面向航空发动机装配；使用过程；防错设计研究

引言

基于航空发动机装配和使用环节受人为因素影响较大的特点，阐述了开展防错设计的必要性。近年来，航空发动机的研制全面走向自主设计。区别于过去的测仿研制过程，设计方案的合理性将更多地依赖设计团队对产品及其全寿命周期内各项工作的理解程度，这要求设计人员能够主动识别后续过程的风险，并制定应对措施。其中，对航空发动机装配和使用过程中的人为差错这类影响程度极高的风险，应采取消除风险源的方式，彻底杜绝其发生的可能性。而在设计时面向装配和使用环节采取防错设计措施，正是一种从源头避免人为差错发生的方式。

1防错技术的概念、分类及等级

1.1概念

防错（POKA-YOKE）技术是日本工程师Shi-geoShingo提出的，本义就是“防止错误”。在ISO/TS16949中，防错的定义是为防止不合格产品的制造而进行的产品和制造过程的设计和开发。在QS-9000中，防错的定义是使用过程或设计特征来防止制造不合格品。两个标准中对防错的定义体现了一个核心，即防止制造不合格品。防错技术是一种在制造过程中采用自动作用、警示、标识、分类等手段，使作业人员在不特别注意时，也不会失误的方法；防错技术可以是一个装置，也可以是一个机械或是一种检查手段，防错技术已被越来越多的企业作为以预防为原则的零缺陷质量控制工具，并引入到质量管理体系及生产实际中。

1.2分类

目前在发动机装配线或装配工位上，采用设备防错和人工防错相结合的防错方式。防错应用在发动机装配过程的零组件识别、装配验证、性能测试、工装定位等，从而避免众多的失效模式，保证发动机装配质量。

1.3等级

防错等级一般分为不制造缺陷的防错、不传递缺陷的防错、不接受缺陷的防错。防错技术最理想的状态为不制造缺陷防错，即不制造坏的零件，可能损坏的零件数量为零。这种防错最主动、最经济，是可预见并防止错误的控制技术。如发动机装配线或装配工位上使用的传感器感应零件存在、防止零件漏装的防错，可以达到不制造缺陷的目的。由于可能出现的缺陷或造成缺陷的原因不同，避免不了采用其他两种不传递缺陷及不接受缺陷的防错技术，其中不接受缺陷的防错技术，需要额外增加投资，实际应用成本高，如装配线上的安装力矩性能测试，密封性性能测试、电气性能测试等工位，属于不接受缺陷的防错。

2面向装配和使用过程的防错设计需求

作为一个复杂系统，航空发动机及其精密附件装配和使用过程的质量受人为因素的影响较大，主要表现为：（1）航空发动机结构复杂，零件多，精度高，装配工艺繁杂，而国内许多同类产品的装配又采用手工模式，错装、漏装现象时有发生；（2）当前航空发动机型号较多，一般采用小批量生产方式，对于众多的型号，尤其是一些新研产品，前期装配工艺不太成熟，且专用工装难以在短期内配备齐全；（3）由于其多系统耦合、且出动频率高的特点，航空发动机及其精密附件的维护频率较高，且由于减重的需要，飞机及发动机的结构非常紧凑，导致维护工作有一定难度；（4）航空发动机的安全性要求较高，对操作的限制较多；（5）作为飞行平台的一部分，航空发动机会受到来自外部环境和飞机其他系统的非预期影响。正是由于航空发动机及其精密附件的装配和使用过程存在上述特点，相比在装配和使用时补充采取的防错装置及措施，设计人员采取的防错设计更能满足产品全寿命周期各个阶段的需要，且成本更低。

3优化措施分析

3.1减少装配难度

1）单元设计思想，减少系统的复杂程度，对不同单元体分别装配、检测与调试，化整为零，化复杂为简单。2）工具可达性好，工具能够可达、可视，最好能使用电动、气动等先进的自动工具，且装配后可测量，不能依赖工人感觉判断。

3.2减少维护难度

1）工具的种类应该少并且系列化，包括扳手、检查设备、清洗设备等，如T700系列发动机要求外场维护中使用的扳手应少于十把。2）工具可达性应该好，人工维护检查项目不能太多，日检、周检、月检等检查要求应合理安排，否则容易导致用户犯错。

3.3防止使用中的错误

1）自动回复到正确位置，如某型发动机的超转模块，以及内燃机的离心超转断油限速开关，均是先断油，使转速恢复至合理范围后又重新喷油。2）物理措施保护，如开关位置防误碰采用凹槽、隔板、翻盖等措施。3）保险装置，如