趙長(zhǎng)喜航天器工藝設(shè)計(jì)生產(chǎn)性

中國(guó)空間技術(shù)研究院航天器工藝設(shè)計(jì)

---生產(chǎn)性概論趙長(zhǎng)喜

Email:zhaoyz529@126.com1航天器設(shè)計(jì)生產(chǎn)性基本概念從根本上來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)師的任務(wù)就是要設(shè)計(jì)出能滿足功能要求的產(chǎn)品，也就是要保證設(shè)計(jì)的產(chǎn)品正常工作。因此，一般設(shè)計(jì)師對(duì)生產(chǎn)唯一關(guān)心的事就是該設(shè)計(jì)能不能制造出來(lái)。在設(shè)計(jì)中潛在著制造該設(shè)計(jì)的材料和工藝因素（即產(chǎn)品的工藝設(shè)計(jì)）。這些因素往往會(huì)被忽視，潛在的問(wèn)題到生產(chǎn)階段才發(fā)現(xiàn)，反過(guò)來(lái)再更改優(yōu)化設(shè)計(jì)。這種“救急”行為在航天器產(chǎn)品研制中時(shí)常發(fā)生，嚴(yán)重影響了研制進(jìn)度，降低了產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性（更改很難完美），提高了研制成本。如果在最初的設(shè)計(jì)中就考慮生產(chǎn)性，則可以減少那些為滿足生產(chǎn)性而引起的產(chǎn)品功能特性改變的情況發(fā)生，也會(huì)排除或減少造成生產(chǎn)性難題。從而提高產(chǎn)品可靠性、生產(chǎn)的穩(wěn)定性、降低成本、縮短研制周期……二次大戰(zhàn)期間，產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)性的重要性和影響得到暴露。有很多裝備由于在設(shè)計(jì)時(shí)未考慮產(chǎn)品的生產(chǎn)性，使得組織社會(huì)大生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)生困難。為了使一項(xiàng)設(shè)計(jì)被多個(gè)生產(chǎn)廠商容易的制造，往往要求重新設(shè)計(jì)該產(chǎn)品（新設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)、需要驗(yàn)證）。造成制造周期延長(zhǎng)、成本提高、材料供應(yīng)困難。最終結(jié)果是新技術(shù)新武器裝備不能及時(shí)裝備部隊(duì)，不能形成戰(zhàn)斗力。新技術(shù)、新工藝和新材料的出現(xiàn)，更突出了在初始設(shè)計(jì)階段就考慮生產(chǎn)性的必要性，以避免或排除往常會(huì)遇到的設(shè)計(jì)問(wèn)題。生產(chǎn)性（也稱為工藝性）是第二次世界大戰(zhàn)以后發(fā)展起來(lái)的一門科學(xué)。它與可靠性、維修性等有關(guān)技術(shù)一起成為研制新的軍事裝備系統(tǒng)必須考慮的內(nèi)容。1984年美國(guó)國(guó)防部組織編制了MIL-HDBK-727DesignGuidenceforProducibility1.1生產(chǎn)性定義生產(chǎn)性的定義有幾種：定義1：一個(gè)可以生產(chǎn)的設(shè)計(jì)項(xiàng)目，應(yīng)是可以被任何具有一定技藝的工人，利用資源豐富的材料，在很短的時(shí)間內(nèi)制造出產(chǎn)品。（更適合民用產(chǎn)品）定義2：滿足一定特性和技術(shù)狀態(tài)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，采用可得到的生產(chǎn)技術(shù)，能夠較容易、經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)、檢測(cè)、試驗(yàn)和裝備。----美國(guó)國(guó)防部定義3：生產(chǎn)性是一個(gè)綜合特性，當(dāng)對(duì)裝備進(jìn)行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)規(guī)劃時(shí)，生產(chǎn)性使系統(tǒng)或裝備的制造、裝配、檢測(cè)、試驗(yàn)、安裝、校核和驗(yàn)收，具有最高的效率和最經(jīng)濟(jì)的費(fèi)用。----MIL-STD-1528(ManufacturingManagementProgram)定義4：生產(chǎn)性是一項(xiàng)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)規(guī)劃的若干特征或要素的組合，它能使設(shè)計(jì)所規(guī)定的產(chǎn)品，按規(guī)定的產(chǎn)能，經(jīng)過(guò)一系列權(quán)衡之后，以最少的費(fèi)用，最短的時(shí)間制造出來(lái)，并能符合必須的質(zhì)量和性能要求。----更符合航天器研制的定義。2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的要素機(jī)械性能、物理性能、化學(xué)性能，通常是選用材料的決定性指標(biāo)。因?yàn)檫@些性能與成形性、切削性、連接、熱表處理等因素密切相關(guān)，直接影響產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可生產(chǎn)性。2.1材料對(duì)于航天器產(chǎn)品，材料既要滿足地面環(huán)境要求（制造、試驗(yàn)、貯存、保管、運(yùn)輸、總裝等），又要滿足發(fā)射和在軌飛行環(huán)境要求。主要考慮因素：耐腐蝕；耐力學(xué)環(huán)境（動(dòng)態(tài)、靜態(tài)）；耐真空性能；失重特性；抗輻射；耐熱循環(huán)；耐飛行特殊的其它工況（原子氧、放氣、易燃性、氣味等）；耐環(huán)境和載荷的綜合作用（應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂、熱彈性、冷焊等）。對(duì)于載人航天器還要考慮毒性、霉菌、揮發(fā)份等因素。采用的材料應(yīng)適合于航天器的全壽命周期（試驗(yàn)、貯存、任務(wù)等）真空：在空間應(yīng)用中的材料，一般要求總質(zhì)量損失小于1%；可凝結(jié)揮發(fā)物小于0.1%；接近光學(xué)材料表面的材料應(yīng)附加試驗(yàn)。溫度：選用材料的性能必須與使用溫度環(huán)境相適應(yīng)。當(dāng)使用環(huán)境溫度超過(guò)材料的相變溫度或玻璃化溫度時(shí)，可能導(dǎo)致材料性能急劇下降，甚至失效。熱循環(huán)：應(yīng)對(duì)經(jīng)受熱循環(huán)的材料進(jìn)行評(píng)定，以保證材料在服役期間能夠經(jīng)受熱循環(huán)引起的熱應(yīng)力。[特別是低地球軌道（LEO），航天器差不多每90min進(jìn)出地球陰影一次，溫度在-160~+120度范圍交變，會(huì)使材料發(fā)生疲勞和應(yīng)力釋放變形]輻射：應(yīng)對(duì)暴露在航天器外表面使用的材料的抗預(yù)定輻射總劑量的能力進(jìn)行評(píng)價(jià)。原子氧：應(yīng)對(duì)低軌道航天器外表面使用的材料進(jìn)行抗原子氧能力進(jìn)行評(píng)價(jià)。隨著低地球軌道衛(wèi)星（對(duì)地觀測(cè)）的迅速增多，加上載人航天和空間站技術(shù)的發(fā)展，低地球軌道環(huán)境效應(yīng)影響日漸突出。而低地球軌道最重要、最危險(xiǎn)的環(huán)境因素就是原于氧。美國(guó)宇航局(NASA)的飛行實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步證實(shí)了原子氧是導(dǎo)致材料發(fā)生性能變化的主要原因。原子氧與材料的相互作用可造成表面材料剝蝕及材料性能退化進(jìn)而影響飛行器的使用壽命。[原子氧]資料原子氧是指低地球軌道（LowEarthOrbit，LEO，通常認(rèn)為高度為200km~700km高度）上以原子態(tài)氧存在的殘余氣體環(huán)境。在這個(gè)軌道高度上，氣體總壓力為10-5～10-7Pa，原子氧在殘余大氣中占主要成分，其中原于氧含量約80％，分子氮約20%。原子氧是太陽(yáng)光中紫外光線與氧分子相互作用并使其分解而形成的。原子氧與航天器發(fā)生相互作用可以引起航天器結(jié)構(gòu)材料的剝蝕老化，損害航天器熱控涂層嚴(yán)重危害航天器的可靠運(yùn)行。[原子氧]資料原子氧與航天飛行器材料作用機(jī)理：作為L(zhǎng)EO環(huán)境中含量最多的粒子，由于總壓強(qiáng)極低，處于高真空狀態(tài)，原子氧發(fā)生粒子間碰撞的幾率極小。原子氧導(dǎo)致材料發(fā)生性能變化，主要在于：一方面，原于氧具有很強(qiáng)的氧化性，可與材料直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)，另方面，飛行器以軌道速度飛行時(shí)，受到原子氧以7-8km/s的相對(duì)速度的撞擊，由于此時(shí)原子氧的平均動(dòng)能高達(dá)4-5eV，因此可引起材料表面性能的變化。[原子氧]資料材料暴露在空間原子氧環(huán)境下，多數(shù)都會(huì)產(chǎn)生質(zhì)損，引起熱學(xué)、光學(xué)、機(jī)械、表面形貌等諸多參數(shù)的變化，結(jié)果導(dǎo)致材料性能的損傷。原子氧與材料反應(yīng)形成氧化物，它可能從表面材料中揮發(fā)出來(lái)，造成放氣或可凝物的釋出。例如，碳受到原子氧作用時(shí)會(huì)“消失”，因?yàn)樘季哂休^大的原子氧剝蝕速度，碳的氧化物極易揮發(fā)。銀涂層將與原子氧相互作用生成氧化物并隨即脫落露出的新鮮表面則又將被原子氧剝蝕，結(jié)果造成較嚴(yán)重的質(zhì)損。[原子氧]資料原子氧敏感性材料：樹(shù)脂基復(fù)合材料（碳纖維、環(huán)氧樹(shù)脂、聚酰亞胺）摩擦材料（固體潤(rùn)滑劑有環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、聚酰亞胺樹(shù)脂等，金屬和無(wú)機(jī)潤(rùn)滑膜會(huì)剝落）熱控材料（有機(jī)熱控涂層、金屬鍍層、金屬鍍層的聚合物-OSR片）光學(xué)材料（發(fā)生質(zhì)量損失、表面形態(tài)變化，從而引起光學(xué)性能的退化）電力系統(tǒng)材料（太陽(yáng)電池片、銀互連片）[原子氧]資料原子氧的防護(hù)：復(fù)合材料的保護(hù)：采用金屬鍍膜，能獲得較好的保護(hù)效果。盡管鍍膜有很好的防護(hù)效果，但它們的熱膨脹系數(shù)與基底材料不同，在熱循環(huán)過(guò)程中有可能會(huì)出現(xiàn)微小裂紋，導(dǎo)致原子氧從裂縫中滲入基體內(nèi)部。玻璃質(zhì)封閉劑經(jīng)常被用于阻止原子氧通過(guò)表面缺陷侵蝕基體。典型的封閉劑有硅酸鹽、硼酸鹽。有時(shí)它們以單層或多層玻璃體形式被用于保護(hù)層和基體之間，以縮小熱膨脹系數(shù)的不匹配，并加強(qiáng)保護(hù)層和基底的附著力。[原子氧]資料摩擦和潤(rùn)滑部件的保護(hù)：最近研究表明，WS2具有優(yōu)良的潤(rùn)滑性能，而且其耐氧化性能比MoS2的好。還可通過(guò)改進(jìn)沉積方法和薄膜組分，以及通過(guò)各種能量離子該善薄膜結(jié)構(gòu)與界面結(jié)構(gòu)來(lái)提高空間潤(rùn)滑薄膜的性能。以陶瓷為基材的抗原子氧材料將取代原子氧敏感性的潤(rùn)滑劑，也將是一種發(fā)展趨勢(shì)。[原子氧]資料熱控材料的保護(hù)：用等離子濺射將In2O3沉積形成導(dǎo)電膜，此膜既可防護(hù)原子氧攻擊，也可避免材料靜電荷的積累（當(dāng)荷電位達(dá)到一定值時(shí)，就會(huì)發(fā)生擊穿而放電，放電脈沖進(jìn)入電子系統(tǒng)時(shí)造成航天器故障）。有機(jī)熱控涂層柔軟性好，耐高低溫沖擊，工藝性能好，是不可替代的空間熱控材料。在各類有機(jī)熱控涂層中，有機(jī)硅涂層耐真空紫外輻照能力和抗原子氧侵蝕能力最強(qiáng)，是空間飛行器表面較理想的熱控涂層。[原子氧]資料光學(xué)材料的保護(hù)：所有的金屬鏡都需保護(hù)，最常采用的保護(hù)層是SiO2和Al203。復(fù)合防護(hù)膜不僅可防止原子氧侵蝕，還能改善鏡的反射能力，用SiO2+TiO2聯(lián)合保護(hù)銠鏡，就可達(dá)到上述雙重效果。[原子氧]資料太陽(yáng)電池陣的保護(hù)：金屬和有機(jī)涂層用來(lái)作銀互連片的保護(hù)層，實(shí)驗(yàn)證明Al、Au、Pa鍍膜下適合對(duì)銀互連片進(jìn)行保護(hù)。一般地，金屬鍍層都有缺陷，一旦原子氧通過(guò)缺陷，與銀接觸，銀的氧化物就開(kāi)始形成，氧化的銀層就會(huì)脫落，露出新表面銀則又被氧剝蝕，這樣周而復(fù)始，銀互連片的完整性就會(huì)受到破壞，將失去導(dǎo)電作用。[原子氧]資料-END空間碎片：根據(jù)航天器所在軌道和部位，進(jìn)行空間碎片對(duì)材料的影響評(píng)估。抗老化：用于長(zhǎng)期載人航天器的橡膠和合成橡膠應(yīng)進(jìn)行抗老化、低溫、臭氧、加熱老化等評(píng)估。電化學(xué)相容性：當(dāng)雙金屬（包括碳）接觸時(shí)，選擇所用的配偶允許的最大電勢(shì)值：有控制環(huán)境要求(溫度或濕度控制)為0.5V；無(wú)控制環(huán)境為0.25V。常用材料標(biāo)準(zhǔn)電極電位材料電極電位(V)材料電極電位(V)材料電極電位(V)Li-3.045Mg-2.363Be-1.847Al-1.662Ti-1.628Zn-0.763Fe-0.440C-0.277Ni-0.250Sn+0.150Cu+0.153Ag+0.854Pb+1.610Au+1.682腐蝕：應(yīng)考慮材料整個(gè)壽命周期（貯存、運(yùn)輸、發(fā)射等）所經(jīng)受的腐蝕及其耐腐蝕性。應(yīng)力腐蝕：用于結(jié)構(gòu)材料時(shí)，應(yīng)選擇具有耐應(yīng)力腐蝕的材料。由拉應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)聯(lián)合作用而引起的低應(yīng)力脆性斷裂稱為應(yīng)力腐蝕。不論是韌性材料還是脆性材料都可能產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕斷裂。應(yīng)力腐蝕并不是金屬在應(yīng)力作用下的機(jī)械性破壞與在化學(xué)介質(zhì)作用下的腐蝕性破壞的疊加所造成的，而是在應(yīng)力和化學(xué)介質(zhì)的聯(lián)合作用下，按特有機(jī)理產(chǎn)生的斷裂。其斷裂抗力比單個(gè)因素分別作用后再疊加起來(lái)的要低很多。[應(yīng)力腐蝕]資料應(yīng)力腐蝕產(chǎn)生的條件只有在拉伸應(yīng)力作用下才能引起應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。這種拉應(yīng)力可以是外加載荷造成的應(yīng)力，也可以是各種殘余應(yīng)力，如焊接殘余應(yīng)力，熱處理殘余應(yīng)力和裝配應(yīng)力等。一般情況下，產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕時(shí)的拉應(yīng)力都很低，如果沒(méi)有腐蝕介質(zhì)的聯(lián)合作用，機(jī)件可以在該應(yīng)力下長(zhǎng)期工作而不產(chǎn)生斷裂。[應(yīng)力腐蝕]資料應(yīng)力腐蝕產(chǎn)生的條件產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的環(huán)境總是存在特定腐蝕介質(zhì)，這種腐蝕介質(zhì)一般都很弱，如果沒(méi)有拉應(yīng)力的同時(shí)作用，材料在這種介質(zhì)中腐蝕速度很慢。產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的介質(zhì)一般都是特定的，也就是說(shuō)，每種材料只對(duì)某些介質(zhì)敏感，而這種介質(zhì)對(duì)其它材料可能沒(méi)有明顯作用，如黃銅在氨氣氛中，不銹鋼在具有氯離子的腐蝕介質(zhì)中容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕，但反應(yīng)過(guò)來(lái)不銹鋼對(duì)氨氣，黃銅對(duì)氯離子就不敏感。[應(yīng)力腐蝕]資料應(yīng)力腐蝕產(chǎn)生的條件一般只有合金才產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕,純金屬不會(huì)產(chǎn)生這種現(xiàn)象。合金也只有在拉伸應(yīng)力與特定腐蝕介質(zhì)聯(lián)合作用下才會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕斷裂。[應(yīng)力腐蝕]資料常見(jiàn)合金的應(yīng)力腐蝕介質(zhì)碳鋼：荷性鈉溶液，氯溶液，硝酸鹽水溶液，H2S水溶液，海水，海洋大氣與工業(yè)大氣。奧氏體不銹鋼：氯化物水溶液，海水，海洋大氣，高溫水，潮濕空氣（濕度90%），熱NaCl，H2S水溶液，嚴(yán)重污染的工業(yè)大氣（所以不銹鋼水壓試驗(yàn)時(shí)氯離子的含量有很嚴(yán)格的要求）。[應(yīng)力腐蝕]資料常見(jiàn)合金的應(yīng)力腐蝕介質(zhì)馬氏體不銹鋼：氯化的，海水，工業(yè)大氣，酸性硫化物航空用高強(qiáng)度鋼：海洋大氣，氯化物，硫酸，硝酸，磷酸銅合金：水蒸汽，濕H2S，氨溶液鋁合金：濕空氣，NaCl水溶液，海水，工業(yè)大氣，海洋大氣[應(yīng)力腐蝕]資料-ENDAluminium

alloyswithhighresistancetostress-corrosioncrackingWroughtCastAlloyConditionAlloyCondition1000seriesAll355.0,C355.0T62011T8356.0,A356.0All2024,rodbarT8357.0All2219T6,T8B358.0(Tens-50)All(E)2419T8359.0All(E)2618T6,T8380.0,A380.0Ascast3000seriesAll514.0(214)Ascast5000seriesAll518.0(218)Ascast6000seriesAll535.0(Almag35)Ascast(E)7020T6A712.0,C712.0Ascast7049T737149T737050T737075T737475T73Aluminium

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withmoderateresistancetostress-corrosioncrackingWroughtCastAlloyConditionAlloyCondition2024rod,bar,extrusionT6,T62319.0,A319.0Ascast2024plate,extrusionsT8333.0,A333.0Ascast2124plateT82048plateT84032T65083All35086All35456All37001T75,T76(E)7010T7367049T767050T736,T767075T767175T736,T767475T767178T76RussianAl-Li1420and1421soln.treat+ageSteelAlloyswithlowresistancetostress-corrosioncrackingSteelAlloyConditionCarbonsteel(1000series)Above1370MPaLow-alloysteel(4130,4340,etc.)Above1370MPa(E)D6AC,H-11steelAbove1450MPastainlesssteelAll18NiMaragingsteel,200gradeAgedat900°F18NiMaragingsteel,250gradeAgedat900°F18NiMaragingsteel,300gradeAgedat900°F18NiMaragingsteel,350gradeAgedat900°FAM350stainlesssteelBelowSCT1000AM355stainlesssteelBelowSCT1000Custom455stainlesssteelBelowH1000PH15-7MostainlesssteelAllexceptCH90017-7PHstainlesssteelAllexceptCH900

KovarAllAluminiumAlloyswithlowresistancetostress-corrosioncrackingAluminiumAlloys---WroughtAluminiumAlloys---CastAlloyConditionAlloyCondition2011T3,T4295.0(195)T62014AllB295.0(B195)T62017All520.0(220)T42024T3,T4707.0(607,tern-alloy7)T62024ForgingsT6,T62,T8D712.0(D612,40E)Ascast2024PlateT62(E)Al-Li2080T8(E)2618T3,T47001T67005All(E)7020Weldments7039All7075T67175T67079T67178T67475T6(E)Al-Li8090All(E)BSL93T6(E)RussianAl-Li1441and1460AllCopperAlloyswithlowresistancetostress-corrosioncrackingCopperalloysCDAno.1Condition(%coldrolled)226050353504434067250,annealed68710,40762A,25,507663877038,50,annealed782501. CopperDevelopmentAssociationalloynumber.2. Ratingbasedonlistedconditionsonly.MagnesiumAlloyswithlowresistancetostress-corrosioncrackingMagnesiumAlloyConditionAZ61AAllAZ80AAllWE54(Y-Nd-Gd-Zr,使用溫度可達(dá)300度,抗拉強(qiáng)度達(dá)到280MPa、屈服強(qiáng)度205MPa、伸長(zhǎng)率為4.0%)AllZCM711(鎂基碳化硅復(fù)合材料)All用一種復(fù)雜的方案來(lái)滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)，會(huì)帶來(lái)成本的大幅度增加。一般來(lái)說(shuō)，如果設(shè)計(jì)超過(guò)了功能要求，就會(huì)增加重量、增大制造成本，并增加可靠性、可獲得性、維修性所需的費(fèi)用。一個(gè)復(fù)雜的設(shè)計(jì)，由于增加了制造和裝配成本，因而需要增加研制費(fèi)用，延長(zhǎng)研制周期。2.2設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)化零件結(jié)構(gòu)要素必須符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。如：螺紋、花鍵、齒輪、中心孔、空刀槽等的結(jié)構(gòu)和尺寸都應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件和通用件。標(biāo)準(zhǔn)件和通用件在產(chǎn)品中所占的比例是評(píng)定產(chǎn)品設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化程度的一個(gè)重要指標(biāo)。采用標(biāo)準(zhǔn)件、通用件，不僅可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，避免重復(fù)的設(shè)計(jì)工作，而且可以降低產(chǎn)品制造成本，產(chǎn)品生產(chǎn)周期也短。（如：非標(biāo)螺栓，自制成本遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)件，由于加工方法的差異，質(zhì)量和性能也低于標(biāo)準(zhǔn)件）機(jī)械設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化措施兩種鍵槽結(jié)構(gòu)形狀---示例圖a所示鍵槽形狀只能用生產(chǎn)率較低的鍵槽銑刀加工圖b所示結(jié)構(gòu)就能用生產(chǎn)率較高的三面刃銑刀加工。被加工表面形狀應(yīng)盡量簡(jiǎn)單圖b所示結(jié)構(gòu)比圖a所示結(jié)構(gòu)加工面積小，工藝性好。氣缸套工作表面結(jié)構(gòu)---示例盡量減少加工面積圖b、圖c所示結(jié)構(gòu)不但省料而且生產(chǎn)效率高,它的工藝性就優(yōu)于圖a所示結(jié)構(gòu)。箱體零件耳座結(jié)構(gòu)---示例盡量減少加工面積零件螺孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)---示例為加工圖示零件螺孔，需作攻螺孔B、C，然后翻身裝夾，再鉆、攻螺紋孔Ａ。如果設(shè)計(jì)允許，宜將螺孔Ａ改成圖左上角的結(jié)構(gòu)。盡量減少加工過(guò)程的裝夾次數(shù)僅在很少情況下，才會(huì)只有一種材料或一種制造方法，可以滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。多數(shù)情況是幾種材料或幾種方法都可以生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。確定可替代的材料和方法能夠預(yù)防因缺少可用材料和方法而造成生產(chǎn)薄弱環(huán)節(jié)，因而能極大的提高產(chǎn)品的生產(chǎn)性。材料、容差、彎曲半徑等對(duì)選擇制造方法均有直接影響。這些因素是十分重要的生產(chǎn)性因素。2.3生產(chǎn)方法可替換性不必要的過(guò)高的規(guī)定容差和表面粗糙度，對(duì)生產(chǎn)性會(huì)產(chǎn)生很壞的影響。如果容差和表面粗糙度規(guī)定過(guò)高，就會(huì)需要更多特殊的和昂貴的制造工序。隨著容差和表面粗糙度要求的提高，制造過(guò)程需要的勞動(dòng)量和工人的技能水平會(huì)顯著提高。好的生產(chǎn)性只需要規(guī)定到對(duì)設(shè)計(jì)目標(biāo)來(lái)說(shuō)是絕對(duì)必要的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的下限。2.4容差要求技術(shù)資料包括設(shè)計(jì)圖樣、技術(shù)要求等文件。技術(shù)資料所提供的資料可靠性，對(duì)一項(xiàng)設(shè)計(jì)產(chǎn)品能否成功生產(chǎn)至關(guān)重要的。不清楚或含混的設(shè)計(jì)資料，如同所有不準(zhǔn)確的資料一樣，對(duì)生產(chǎn)性都是有害的。2.5技術(shù)資料3生產(chǎn)規(guī)劃的要素a.生產(chǎn)率和產(chǎn)量生產(chǎn)規(guī)劃中的生產(chǎn)率和計(jì)劃產(chǎn)量，是用以衡量和配備組裝和總裝所需的工藝裝備和設(shè)備的決定性準(zhǔn)則。錯(cuò)誤的判斷將會(huì)如滾雪球一樣在時(shí)間和金錢上造成巨大損失，或者造成產(chǎn)能不足和生產(chǎn)周期的延后。例如：生產(chǎn)線建設(shè)，生產(chǎn)單元建設(shè)b.工藝裝備工藝裝備是指為了完成特定產(chǎn)品，能使某些通用機(jī)床設(shè)備適應(yīng)特種用途的要求，而設(shè)計(jì)制造的一套或一系列輔助裝備。工藝裝備既可以提高生效率，也可以在低生產(chǎn)率時(shí)提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)的穩(wěn)定性。工藝裝備的質(zhì)量和費(fèi)用，與生產(chǎn)率成正比。工藝裝備對(duì)設(shè)備能力影響很大，同時(shí)對(duì)生產(chǎn)性有嚴(yán)重影響。c.人力對(duì)任何生產(chǎn)規(guī)劃，掌握一定的專項(xiàng)勞動(dòng)技能是至關(guān)重要的。對(duì)于一些特定產(chǎn)品，特別是對(duì)于航天器研制產(chǎn)品而言，操作者的勞動(dòng)技能水平，是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品工藝的必要保證。d.設(shè)備當(dāng)一些獨(dú)特的設(shè)備是能夠生產(chǎn)某產(chǎn)品的唯一設(shè)備時(shí)，這些設(shè)備的可獲得性對(duì)該產(chǎn)品的生產(chǎn)性就是極為重要的。e.材料的可獲得性材料的可獲得性對(duì)成功的生產(chǎn)的任何產(chǎn)品，都是一個(gè)很關(guān)鍵的要素。材料的交付期，能否與安排的生產(chǎn)計(jì)劃相吻合，是確定生產(chǎn)性的一個(gè)要素。好的生產(chǎn)性規(guī)劃，即使沒(méi)有規(guī)定適當(dāng)?shù)拇娌牧?，也要保證材料不成為關(guān)鍵，且材料對(duì)地區(qū)不敏感。4生產(chǎn)和檢驗(yàn)要求a.高生產(chǎn)率的生產(chǎn)和檢驗(yàn)一項(xiàng)產(chǎn)品進(jìn)行高生率生產(chǎn)的設(shè)計(jì)，必須在構(gòu)型、尺寸和容差方面，與高生產(chǎn)率生產(chǎn)方法相一致。并不是任何材料都適用于高生率生產(chǎn)方法，因此，必須注意確保所選擇的材料，既能滿足高生產(chǎn)率生產(chǎn)，又能滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)所要求的性能。(鈑金成形、超塑熱成形)在規(guī)劃生產(chǎn)時(shí)，考慮與生產(chǎn)率相適應(yīng)的檢驗(yàn)方法，對(duì)生產(chǎn)性也是極為重要的。（復(fù)材自動(dòng)化）b.低生產(chǎn)率的生產(chǎn)和檢驗(yàn)在高生產(chǎn)率生產(chǎn)中，生產(chǎn)費(fèi)用可以在大量零件上攤銷，這為改進(jìn)生產(chǎn)性提供了很多機(jī)會(huì)。但由于低生產(chǎn)率生產(chǎn)具有勞動(dòng)密集的特點(diǎn)，同時(shí)生產(chǎn)性改進(jìn)所節(jié)省的費(fèi)用往往更大。當(dāng)數(shù)控等自動(dòng)化技術(shù)替代普通加工技術(shù)后，費(fèi)用可以節(jié)省2/3。而此時(shí)產(chǎn)量增加時(shí)，成本降低的趨勢(shì)反而減少。（一方面因?yàn)樵谶@種生產(chǎn)水平下，大部分檢驗(yàn)工作都是手工完成的。另一方面，數(shù)控加工更多的是工序集中，不太適合批量生產(chǎn)。）設(shè)計(jì)師應(yīng)盡量避免那些只能用專門研制的檢驗(yàn)方法才能檢測(cè)的特殊質(zhì)量要求。5成本和時(shí)間要求a.最低成本為使設(shè)計(jì)具有好的生產(chǎn)性，一般要對(duì)零部件和制造方法加以簡(jiǎn)化和標(biāo)準(zhǔn)化。一個(gè)系統(tǒng)的費(fèi)用中包含大量要求（如：可靠性、維修性、安全性等）的費(fèi)用，這些要求交織在一起，對(duì)總的研制費(fèi)用影響很大，這些都是設(shè)計(jì)生產(chǎn)性所要考慮的。a.最短時(shí)間一個(gè)設(shè)計(jì)能夠滿足性能特性，并能成本很低，但卻不能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)提交使用，這種設(shè)計(jì)也是沒(méi)有生產(chǎn)性的。保證所需的材料、人力、制造方法、檢測(cè)手段等均可以得到，才能保證產(chǎn)品能在最短的時(shí)間內(nèi)送到用戶手中。6質(zhì)量和性能要求在為獲得生產(chǎn)性各要素的過(guò)程中，最基本的是不能為了取得最佳的生產(chǎn)性要素，而與設(shè)計(jì)性能指標(biāo)產(chǎn)生矛盾或有不利影響。生產(chǎn)性的指標(biāo)應(yīng)是：一項(xiàng)設(shè)計(jì)不僅能符合性能指標(biāo)，同時(shí)也能以最經(jīng)濟(jì)的方法進(jìn)行生產(chǎn)。7生產(chǎn)性和研制階段不同的項(xiàng)目，根據(jù)其項(xiàng)目規(guī)模（重大工程或其他項(xiàng)目），決定生產(chǎn)性考慮的深度。一個(gè)項(xiàng)目的不同研制階段，生產(chǎn)性考慮的內(nèi)容和深度也不同，生產(chǎn)性要與各研制階段工作密切結(jié)合起來(lái)。

階段內(nèi)容方案階段初樣階段正樣階段定型階段生產(chǎn)性活動(dòng)關(guān)鍵材料風(fēng)險(xiǎn)分析制造工藝生產(chǎn)規(guī)劃制造技術(shù)的可獲得性風(fēng)險(xiǎn)分析構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化周期與費(fèi)用生產(chǎn)規(guī)劃評(píng)價(jià)材料評(píng)價(jià)工藝評(píng)價(jià)檢查和試驗(yàn)評(píng)估計(jì)劃和費(fèi)用保證生產(chǎn)準(zhǔn)備生產(chǎn)性規(guī)劃評(píng)價(jià)新材料和新工藝分析設(shè)計(jì)更改分析生產(chǎn)性改變分析替換項(xiàng)目驗(yàn)證生產(chǎn)性支持手段制造工程設(shè)計(jì)工程材料工程制造工程設(shè)計(jì)工程方法工程工裝工程質(zhì)量工程制造工程設(shè)計(jì)工程生產(chǎn)工程規(guī)劃工程方法工程工裝工程質(zhì)量工程材料工程制造工程設(shè)計(jì)工程7.1方案階段方案階段要對(duì)生產(chǎn)性進(jìn)行初步估計(jì)，主要是對(duì)現(xiàn)在的和預(yù)計(jì)中的工藝可行性和生產(chǎn)能力進(jìn)行評(píng)估。把現(xiàn)有工藝技術(shù)水平和需要發(fā)展的工藝技術(shù)區(qū)別開(kāi)來(lái)，明確重點(diǎn)和措施。主要工作如下：可替代的制造方法和裝配方法；可替代的機(jī)床能力；在制造技術(shù)、檢測(cè)試驗(yàn)、質(zhì)量、成本和進(jìn)度等方面的需求與可獲得性；關(guān)鍵材料狀況及預(yù)測(cè)；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和解決風(fēng)險(xiǎn)的措施和保障條件。7.2初樣階段初樣階段的重點(diǎn)是設(shè)計(jì)驗(yàn)證，此時(shí)的生產(chǎn)性考慮與方案階段相比，范圍縮窄，而項(xiàng)目增多。主要工作如下：確保所用制造工藝是可得到的或有充分計(jì)劃的；不斷改進(jìn)生產(chǎn)可行性及風(fēng)險(xiǎn)分析；當(dāng)設(shè)計(jì)進(jìn)入詳細(xì)設(shè)計(jì)時(shí)，按性能要求和設(shè)計(jì)約束條件，評(píng)定設(shè)計(jì)生產(chǎn)性；對(duì)零部件和材料進(jìn)行最大程度的標(biāo)準(zhǔn)化；對(duì)關(guān)鍵生產(chǎn)方法、工藝裝備、試驗(yàn)設(shè)備等進(jìn)行評(píng)估；關(guān)注那些早期可以發(fā)現(xiàn)的重大生產(chǎn)性因素，如：關(guān)鍵材料、工藝裝備、制造方法和過(guò)程、設(shè)備等。7.3正樣階段正樣階段所有生產(chǎn)設(shè)備和支持設(shè)備必須完好，并證明能夠完成任務(wù)。在此階段，生產(chǎn)性的一個(gè)重要方面是找出產(chǎn)品的全部關(guān)鍵特性，優(yōu)化生產(chǎn)流程，改進(jìn)檢測(cè)和試驗(yàn)程序。7.4定型階段定型階段并不意味著生產(chǎn)性工作的結(jié)束，需要設(shè)計(jì)和生產(chǎn)協(xié)同工作改進(jìn)生產(chǎn)性，特別是對(duì)研制周期長(zhǎng)、質(zhì)量不