航天电子信息产品工艺总方案编制.pdf

航天标准化2023 年第 1 期航天电子信息产品工艺总方案编制*刘云峰1宋冬2（1火箭军装备部驻成都地区第四军事代表室，成都，610052；2中国电子科技集团公司第二十九研究所，成都，610036）1引言近年来，随着国家航天事业的快速发展，特别是神舟系列飞船的顺利发射和空间站的建立，电子信息产品在航天领域得到越来越多的运用。这些产品是精密的高技术含量产品，其研发涉及微电子、光电子、计算机、通信技术等电子信息技术，生产涉及机加工、表面工程、板级组装、微组装、电缆组装等制造技术。为保证航天电子信息产品的高可靠性，实现产品“工作零缺陷、产品零故障”的质量目标，加强该类产品的工艺控制成为确保质量的重要手段。在航天电子信息产品研制生产过程中，工艺总方案作为工艺工作的顶层文件，是承制单位开展工艺评审的重点对象1。本文针对产品工艺总方案编制的几类问题，提出了航天电子信息产品工艺总方案编制内容的要点，并对要点的具体内容进行细化，提出相关的编制注意事项，拟为编制航天电子信息产品类工艺总方案提供参考。2工艺总方案编制问题2.1模板不统一各个承制单位均有本单位工艺总方案编制规范或模板，但模板的完整性往往欠缺。因此在编制航天电子信息产品工艺总方案时，不应执行本单位的规范或模板，而必须执行航天行业标准航天产品工艺文件管理制度 第8部分：工艺总方案编制规则（以下简称 工艺总方案编制规则）。工艺总方案编制规则 在1985年首次发布，1995年修订为A版本，2011年再次进行了修订形成了B版本，目前是航天各配套单位编制电子信息产品工艺总方案的指导性文件。2.2针对性不强目前航天电子信息产品工艺总方案的评审和实施过程中常常发现工艺总方案内容存在模板化、通用化现象，方案中大量内容均为原则性要摘要：本文针对航天电子信息产品工艺总方案编制中模板不统一、针对性不强、制造风险识别不充分的问题，提出工艺总方案编制应涵盖产品结构、性能和工艺特点，生产线的建立及调整分工原则，零、部（组）、整件的互换协调原则，配套产品厂际互换协调原则，工艺文件的编制与验证原则，采用新工艺、新技术、新材料的项目及实施途径，主要检测、试验项目及实施方案，工艺质量保证措施等方面的内容，并细化描述每个要点，保证工艺总方案有效识别出产品制造过程的质量风险，满足产品设计和生产的质量要求。关键词：航天电子信息产品；工艺总方案；工艺控制。*本项目来源于装备技术基础项目（项目编号：17JJ1022）。交流园地64-DOI:10.19314/ki.1009-234x.2023.01.001航天标准化2023 年第 1 期航天电子信息产品工艺总方案编制 刘云峰/宋冬求，这种放之四海而皆准的工艺总方案对具体产品的生产制造针对性不强、指导性较差。工艺方案的编制应有针对性，方案内容应突出个性内容、淡化共性内容，避免千篇一律。2.3制造风险识别不充分工艺总方案的一个重要作用就是识别生产制造风险，据此提出针对性的解决方案。一些航天电子信息产品屡屡发生质量问题，其根本原因就是工艺总方案中没能有效识别出本产品制造过程的质量风险。3工艺总方案的编制内容航天电子信息产品研制阶段的工艺总方案侧重于重大工艺技术攻关、产品主要技术指标的实现，突出工艺总方案可行性、可靠性、协调性和可实现性。批生产阶段的工艺总方案侧重于工艺优化，产品质量的稳定性、一致性、可靠性的实现，突出批生产技术状态控制、生产工艺布局调整、工艺装备和设备的补充及产品经济的可实现性。本文根据航天电子信息产品研制生产特点和工艺总方案编制问题，结合 工艺总方案编制规则，建议工艺总方案内容从以下方面进行编写。3.1产品结构、性能和工艺特点对产品的结构类型、组成结构特点进行描述，产品的外观、外形尺寸和重量可附图表示；说明产品的主要技术性能及其特点，避免详细罗列产品具体的技术指标；突出对工艺特点的描述，如主要制造工艺方法和组装方式，加工、装配、调试、检测试验的相关要求等。航天科技、科工集团均发布了“航天型号产品禁限用工艺目录”，在工艺选择上应避免选用禁用工艺，若必须使用限用工艺则应采取相应的工艺保证措施并上报总体单位审批。航天产品在重量上要求严格,结构工艺可考虑使用镁合金或复合材料。镁合金三防能力差，工艺上应采取涂抹金属保护液或喷涂保护漆等措施提高产品环境适应性，例如卫星产品外表面一般喷涂热控漆。航天产品集成度高、微型化特征明显，射频连接器安装空间从大到小选型为SMA、SSMA、SMP、SSMP。若选用推入式连接器，结构工艺上应考虑机械防松措施，以应对复杂的力学环境。低频连接器安装空间从大到小选型为JY、J30J、J30JZ。为保证电缆必要的强度，导线截面积一般不 小 于0.12mm2。J63A连 接 器 导 线 截 面 积 仅0.035mm2，通常用于调测接口。“去缆化”设计在航天产品上也得到了广泛应用，刚柔性印制板代替射频电缆、低频导线，进一步缩小了布线空间。为保证卫星产品的芯片在辐射环境下可靠工作，工艺上应采取必要的芯片抗辐照加固措施。为保证航天产品的力学适应性，对紧固件应100%采取点胶等防松措施，对电线电缆应采取机械或点胶加固，对射频连接器打保险丝或点胶防松。3.2生产线的建立或调整方案及分工原则3.2.1生产线的建立或调整方案a）应对生产布局、环境设施、设备购置、物料供应、人员编制等提出规划方案。既要考虑到研制阶段单件/小批量试制特点，又要兼顾到批量生产阶段的正常过渡与衔接。b）进入批生产状态，可根据产品工艺流程和工艺特点规划并确定生产线的建立或调整方案，包括：已有厂房、试验环境改造、扩建；新添设施如何配置等。规划时要考虑加工过程的物流、人流和各专业分工的特殊性以及本单位有限资源的利用和共享等因素。c）应对产品总的分工原则做出规定。此外，重点明确产品关键环节、关键工序的分工。d）在考虑工艺分工的同时，还要规定工艺外协的原则。3.2.2承制部门分工明确各承制部门的任务分工，应包括采购、复验、理化试验、无损检测、加工、装配、调试、筛选、测试、外协、检验、库存、发运等环节。3.3零、部（组）、整件的互换协调原则和配套产品厂际互换协调原则a）明确单位内部互换协调项目及协调原则（相关制造、独立制造、补偿）与方法，包括零件与部（组）件、部（组）件与分系统、加工与装配、装配与调试等。对于一些异形零件，为保证顺利与上级产品组装，建议设计模拟上级产品安装环境的结构体，在异形零件的制造过程中利65-航天标准化2023 年第 1 期用该结构体（工装）进行形状校正/约束，确保上下级产品顺利组装。b）应特别注重落实各承制单位之间的电气、机械工艺接口，并明确厂（所）际协调互换工艺项目和原则，必要时采用相同的工装进行制造，保证互换性要求。c）对总装厂还需规定厂际协调的部位、协调方法、厂际协调关系的建立、厂际互换检查的原则和办法。某航天电子信息产品出厂前仅用GB 818螺钉检查了螺纹孔，航天总装厂收到产品后使用企标螺钉无法装入这些螺纹孔，对于这种情况必须严格按照任务书要求100%使用6H精度的塞规检查螺纹孔精度，确认精度合格后才能交付。另外比如圆柱形的航天电子信息产品，其 外 形 公 差 较 严 格，直 径 公 差 带 一 般 要 求 为-0.1mm0mm，超出公差带就会发生安装问题。对于这种情况，设计方面应精心计算、合理分配尺寸链上各零件的公差；工艺方面应采取扣镀、多零件组合后再加工等控制措施，并设计专门的高精度圆筒形工装作为检验工具（确保产品直径合格）。3.4工艺文件的编制与验证原则3.4.1工艺文件编制、完善的原则及要求工艺文件一般包括以下几方面：a）指令性工艺文件：工艺总方案、工艺保证大纲、工艺标准化综合要求、工艺路线表、工艺流程图、检测试验大纲等。b）操作性工艺文件：工艺规程、调试工艺规程、检验规程、数控加工程序、工艺细则及典型工艺等。c）管理性工艺文件：工艺文件目录、各类明细表、汇总表。d）质量控制类工艺文件：试验规范、验收技术要求（验收细则）、关键工序受控情况登记表、检验（检测）记录表格等。e）工装与非标设备工艺文件：图样、技术要求、使用说明书、校准方法、检定细则等。上述各类工艺文件按照航天行业标准 航天产品工艺文件管理制度 第4部分：工艺文件完整性要求，针对本单位产品研制生产的实际需要进行确认（列出工艺文件清单或目录）。对总体策划、协调性工艺文件要指定具体的文件名称。明确工艺文件编制的依据，航天产品工艺文件编制的依据应为航天标准。对各类工艺文件编制要求、格式、审批手续等做出规定；应要求采用计算机辅助工艺设计（CAPP）技术，对涉及关键项目、关键工序的工艺文件提出重点要求。提出工艺文件验证的形式（包括首件试生产验证、工艺试验验证等）和要求。批生产应重点说明工艺文件编制、完善的原则及要求，强调工艺文件的完整性和工艺文件之间的协调性，提出材料及外购件消耗工艺定额复核和修订要求。3.4.2工艺量化要求目前粗放式的工艺编排已不能适应航天电子信息产品高可靠性要求，工程上严禁工艺文件中工序内容空白或者套用一句模板“按图操作，达到图纸要求”。这种工艺文件生产的产品发生质量问题后，归零时都不知道从哪个方向去排查问题。为此，航天科技集团、航天科工集团、航天各研究院陆续发布了“航天型号精细化质量管理要求”“工艺量化控制要素目录”“航天型号产品螺纹紧固力矩量化控制要求”“航天型号产品电气互联专业工艺量化控制要求”等一系列文件，这些文件对工艺文件细化量化提出了明确的具体要求。笔者认为工艺细化量化的重要原则就是无论更换生产单位，还是更换操作者，工艺文件均能指导操作者持续制造出一致性良好的合格产品。3.4.3工艺文件优化及变化的项目及原因汇总上批次产品生产过程/工艺总结中明确的工艺优化项目，包括生产效率提升、设计更改、归零报告触发的工艺更改项目等。批生产产品应重点考虑批量制造流程与单件制造流程的区别，仔细评估串行生产改为并行生产、单件加工改为多件加工、手工制造改为设备制造的可行性，说明工艺流程调整内容。3.5采用新工艺、新技术、新材料的项目及实施途径具体要求如下：a）列出采用新工艺、新技术、新材料的项目，分析其对产品试制的影响，提出实施途径及其技术成熟性、生产适应性与正确性的验证方航天电子信息产品工艺总方案编制 刘云峰/宋冬66-航天标准化2023 年第 1 期法，包括：职责分工、人员配置、添置或改造的主要设备、选定的工艺方案、加工步骤，确定要完成的工作内容和预期结果。b）采用的新工艺、新技术、新材料应经过工艺试验进行验证。某航天电子信息产品的天线和电缆需 在600环 境 下 工 作。为 规 避 制 造 风险，工艺方案应对天线和电缆材料选用提出要求（优选高温合金），对零件组装不能采用螺纹点乐泰222胶水常规工艺方法（乐泰222只能工作在150以下），对电气互联也不能选用常规手工焊接工艺方法（Sn63Pb37焊锡熔点183），必须选用耐受600的工艺方法。工艺方案还应明确600高温工作环境试验如何开展（自制温箱/试验外协），并对试验条件、试验方法、高温工作持续时间、试验合格判据等提出明确规定。3.6主要检测、试验项目及实施方案列出产品性能试验、应力筛选试验、制造准确度检测等项目，并制订试验检测项目的实施方案，包括测量方法、环境条件和测量设备配置，组织实施等内容，具体可列表说明。a）主要部件（关键件、重要件）的检测项目与要求。b）系统产品的检测项目与要求。c）性能试验、筛选试验等检测项目与要求。d）重要外协件的检测项目与要求。e）批生产产品，应说明提交顾客代表（军代表）验收的产品项目及检验程序（可依据军检验收细则）。以模块产品为例，检测项目一般包括外观、尺寸、电性能指标、装配质量等，检测方法及内容见表1。3.7工艺质量保证措施3.7.1技术状态控制明确本批次生产技术状态控制要求。工艺文件应按有关要求完成审核、批准。工艺文件的更改应履行审批流程，并在更改单上明确已制品、在制品的处理意见，严禁随意划改工艺文件。工艺文件在生产现场只能查看唯一有效版本，防止技术状态混淆。3.7.2器材质量控制元器件型号、质量等级、厂家等信息均必须严格执行 型号元器件选用目录，如需选用目录外元器件，应形成“目录外元器件选用清单”。目录外元器件按要求办理 型号目录外电子元器件选用审批单 并上报总体单位，必要时进行元器件选用评审。严格执行总体单位下发的“元器件二次筛选技术要求”，按航天行业标准 元器件筛选与复验管理要求、国家军用标准 军用电子元器件破环性物理分析方法 对装机元器件开展二次筛选、DPA、声扫等质量控制工作。原材料、电线电缆应执行总体单位下发的“材料选用目录”、“电线电缆选用目录”。航天电子信息弹载产品重点关注器材的贮存期要求。星载产品重点关注器材的热真空释气和抗辐照要求。3.7.3生产过程质量控制对生产全过程（包括机械加工、PCB组装、微波件组装、电子装联、主要检测、试验项目等环节）提出工艺控制要求，一般包括以下内容。a）过程记录质量控制要求，比如X光照片、多媒体照片（记录时机：返修前后、封盖前、交付前、连接器口面及接触件形貌、紧固件安装形貌及红漆标识）、力矩量化控制参数、焊接参数、粘接参数（胶水有效期、配胶比例、固化条件及时间）、装机记录表（包含所有元器件批次号的装入关系）、关键（强制）检验点记录，产品返修工艺及记录。b）对于机加工专业的零件产品不得按普通产品进行抽检，应100%全数检验，例如连接器内导体零件插拔力。c）外协外购项目的入厂（所）复验要求，金属材料、非金属材料、化工材料（例如油漆、航天电子信息产品工艺总方案编制 刘云峰/宋冬表1模块产品主要检测项目表检测项目检测方法检测内容外观目视标识、镀层、紧固件、导线、电缆、连接器插孔、涂覆层尺寸游标卡尺图纸规定的公差电性能指标调整细则产品规范装配质量显微镜元器件外观、安装位置、方向；接线关系；虚焊；漏焊；多余物；空洞率；加固67-航天标准化2023 年第 1 期航天电子信息产品工艺总方案编制 刘云峰/宋冬三防漆、粘接剂等）、导线、电缆、元器件、外购件的质量控制要求。d）提出软件生产和管理控制要求。e）对重要件的重要特性进行分析，根据重要特性的实现过程提出针对性的工艺保证措施，相关工序可纳入关键工序管理。f）提出控制产品多余物的措施和要求。g）针对特殊过程应提出需进行能力确认的要求。h）明确生产准备状态检查要求。i）在批生产中，强调制定避免批次性、重复性故障的工艺保证措施。4结论承制单位要编写出内容完整、规范合理的工艺总方案，编写人员应深刻理解产品的制造内涵，并对本单位生产条件、外协技术能力等内容了然于胸。同时针对产品研制生产不同阶段，根据产品特点进行内容增减。这样的工艺总方案既能提前规避制造风险、满足产品质量等级要求，又具备工艺经济性，兼顾质量、效率和成本，从而为产品工艺规程的制定起到提纲挈领的指导作用。参考文献1 刘云峰，宋冬，仝伟，等.航天电子信息产品工 艺 方 案 设 计J.电 子 工 艺 技 术，2021，42（6）：316-319主要作者简介：刘云峰（1974年），男，博士/高工，主要研究方向为电子信息装置应用与方法研究。第 十 四 届 国 际 可 靠 性 维 修 性 安 全 性 会 议（ICRMS2023）将于 2023 年 8 月 26 日29 日在中国新疆乌鲁木齐举行。本届会议由中国航空学会、中国现场统计研究会、中国电子学会、中国机械工程学会、中国仪器仪表学会、中国兵工学会、中国宇航学会共同主办，中国航天标准化与产品保证研究院与新疆大学联合承办。时间地点：8 月 26 日8 月 29 日，中国新疆乌鲁木齐大会主题：面向高质量发展的可靠性维修性安全性征文领域（包括但不限于）：一、高质量发展1.质量管理技术；2.质量保证技术；3.质量提升技术；4.质量政策研究；5.数字化质量管理体系建设；6.数字化研制生产过程质量管理；二、数智系统的可靠性维修性安全性保证7.智能自主与重复使用系统可靠性安全性；8.人机共融与软硬件混合系统可靠性安全性；9.人-信息-物理系统（HCPS）可靠性安全性；10.网络系统与体系可靠性安全性；11.数字孪生系统可靠性安全性；三、工业产品可靠性测试性安全性12.电气电子和机电（EEE）元器件可靠性测试性；13.原材料可靠性；14.供应链可靠性安全性；15.软件可靠性安全性；四、其他16.人因可靠性安全性；17.故障预测与健康管理；18.寿命评估与剩余有效寿命预测；19.装备维修性测试性保障性；20.失效分析和故障物理；21.多学科设计优化；22.高加速寿命试验与高加速应力筛选；23.基于模型的可靠性安全性分析及故障管理；24.环境适应性设计与分析、环境试验与评价；25.可靠性维修性安全性标准。投稿方式：会议密级为公开，同时接收中文摘要、英文摘要、英文全文投稿（国内作者需同时提供保密审查 证 明）；投 稿 方 式 见 大 会 网 站 https:/ 6 月 15 日；英文摘要投稿截止时间 6 月 30 日；英文全文投稿截止时间 7月 15 日；英文全文终稿截止时间 8 月 10 日。联系人：王姝 010-8810824317888840056刘康伦 010-8810794615531897250李睿峰 010-8810794515313975981（来源：中国航天标准化与产品保证研究院）第十四届国际可靠性维修性安全性会议（ICRMS2023）征文通知（第三轮）68-