国营红峰机械厂检验处小麻雀QC小组为型号产品测体温DOC.docx
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国营红峰机械厂检验处小麻雀QC小组为型号产品测体温DOC
QC成果材料
为型号产品测“体温”
（创新型）
国营红峰机械厂检验处例行试验室
一.简介：
“小麻雀”QC小组成立于2003年，隶属于三江集团红峰机械厂检验处，专业从事弹上控制系统的环境试验工作。
“小麻雀”这个名字包含着两层含义，一是取其小而全的意思，不论我们做一件小事，还是解决一个小问题，都要按PDCA的科学方法把事情做对做好。
二是小麻雀有团队合作精神。
小组2003年完成的《降低温度冲击试验箱故障停机次数》QC成果，获得了三江集团QC成果三等奖，2004年完成的《降低温度循环、振动试验记录差错率》QC成果，获得了红峰厂的QC成果一等奖、集团QC活动成果优胜奖。
新中国导弹制造技术的发展，走过了从仿制到自行研发的发展历程，尽管导弹的类型多种多样，但是其弹上控制单机100%都需要在地面经过高低温循环的考验，以达到预期的高可靠性要求。
导弹制造技术的进步同时也带动了试验技术的进步，试验样件在高低温试验中的温度响应规律早在80年代末至90年代初在美国的波音等航空、航天产品制造企业得到广泛应用，无一例外地取得了很大的成功。
由于商业竞争与军工保密的原因至今许多成果仍未解密发表，因此探索试验样件在高低温试验中的温度响应规律十分重要。
术语介绍：
试验样件准备进行环境试验的指定产品样本。
温度响应试验样件暴露于高低温试验环境中（设定的温度环境），样件各个部分的温度与周围环境温度之差会逐渐减小，这个减小的过程称之为温度响应。
例试产品批生产的军工产品按百分比抽取一定数量进行力学和环境试验，以验证该批次产品的质量状况，这些被抽取的产品称之为例试产品。
二.小组概况
课题名称
为型号产品测“体温”
活动次数
12
QC教育时间
20小时
活动时间
20050830～20060420
小组类型
创新型
序号
姓 名
行政职务
技术职称
小组分工
1
吴晓峰
班组长
技师
组长
2
焦天明
组员
试验工
方案实施
3
薛勇
组员
试验工
数据收集
4
刘志成
组员
试验工
数据收集
5
梁鹏
组员
试验工
统计分析
6
沈士龙
组员
试验工
方案实施
7
付芳
组员
质量师
活动指导
三.选题理由
产品从研制到批产需要经过高低温试验和温度循环试验，旨在通过试验手段查找设计薄弱环节，分析原因，采取改进措施，彻底排除故障，以获得预期的高可靠性。
工艺设计要求
1.查阅国家标准，确认国家标准中没有针对有机箱的具体产品给出产品在高低温试验中的相关的温度响应数据。
2.经过调研航天科工集团可靠性分析中心066基地分中心和基地计量站等试验单位也没有相关的参考试验数据。
同行业无数据借鉴
试验过程中，由于缺少产品在不同试验条件下的温度响应数据，试验人员不能判断测试时产品内部是否达到了设定温度的±2℃以内。
本部门症结
活动目的
需要通过一系列试验掌握产品内外温度响应规律,为确定产品具体测试时间和每次试验的产品数量提供依据。
为型号产品测“体温”
选定课题
四.活动计划
选择试验样件（C）
2
选择试验设备（D）
8
7
3
2制定
1
5
6
4
2
选定课题设定目标选择试验温度（E）试验方案制定对策实施对策效果检查
（A）（B）和温度变量4（J）（H）（R）（Z）
2142010010
数据采集方法（F）12（K）巩固措施
10
9
2
总结与打算
（L）
4
五.设定目标：
活动的目标是选择具有代表性的试验样件，探索弹上产品未知的温度响应规律。
目标
试验样件的温度响应数据应能代表工厂正在生产的100%弹上产品的温度响应规律。
目标值
六.试验因素的分析与论证：
小组成员运用头脑风暴法针对如何摸清试验样件温度响应规律这一课题展开讨论分析，并将大家的意见、观点和想法进行归类、整理，绘制成亲和图。
试验方法和试验条件的选择
试验温度
温度变量
试验样件的选择
温度转换速率
试验温度的量值
被试样品材料
确定保温时间
温度区间设置
被试样品的结构
循环次数的选择
数据采集方法
被试样品质量（g）
试验设备的选择
采样分辨率
快温变试验设备
温度采集点
普通试验设备
数据记录表
制图：
吴晓峰
1.试验样件的选择
试验样件选择方案
一.直接在正式产品的高低温试验中附带进行温度响应测量。
二.选择合适的例试产品作为试验样件，进行温度响应的测量。
三.制作专用测温工装模拟正式产品，进行温度响应的测量。
1.1.试验样件的选择与论证
序号
试验样件选择方案
方案的分析论证
结论
优点
缺点
1
直接在正式产品的环境试验中附带进行温度响应测量。
能够真实再现正式产品的温度响应情况。
正式产品在试验中不能开盖安装传感器，不具备操作条件。
不采用
2
选择合适的例试产品作为试验样件，进行温度响应的测量。
例试产品是从弹上产品中抽取的样件，具有弹上产品相同的结构，能够真实再现弹上产品的温度响应情况。
无
采用
3
制作专用测温工装模拟正式产品进行温度响应的测量。
能够真实再现正式产品的温度响应情况。
安装传感器方便。
制作专用测温工装投入成本较大，活动完成以后，没有可利用价值。
不采用
通过三种试验样件选择方案的比较，选择例试产品作为试验样件进行温度响应的测量较为可行.
制表：
焦天明
1．2例试产品的选择与论证
下表是按照质量和体积汇总的，从弹上产品中抽取大、中、小三类例试产品样件。
库存的例试产品样件
大型
中型
小型
序号
样件
质量
（Kg）
外形尺寸
（mm）
序号
样件
质量
（Kg）
外形尺寸
（mm）
序号
样件
质量
（Kg）
外形尺寸
（mm）
材料
材料
1
15
Φ450*500
1
5.2
150*120*250
1
3.7
Φ250*230
铝合金
铝合金
2
9.4
284*270*182
2
4.65
247*185*133
2
3.1
162*162*127
铝合金
铝合金
3
8.7
150*140*200
3
4.8
129*170*115
3
2.8
150*135*140
铝合金
铝合金
4
7.6
135*124*300
4
4.6
172*119*237
4
2.9
177*80*85
铝合金
铝合金
结论
考虑样件的“代表性”原则，选择质量接近中间值的例试产品做试验样件。
9.4Kg（284mm*270mm*182mm）
铝合金
4.65Kg（247mm*185mm*133mm）铝合金
3.1Kg（162mm*162mm*127mm）
铝合金
制表：
焦天明
2.选择试验设备
选择试验设备
温度变化速率可设置的试验设备。
温度变化速率不可设置的试验设备。
2.1试验设备的选择与论证
序号
试验设备选择方案
方案的分析论证
结论
优点
缺点
1
温度变化速率可设置的试验设备
1.试验箱的温度变化速率可在1至15℃/min的范围内连续可调。
2.温度控制精度在0.1℃范围以内，重复性好。
3.试验可在一个试验箱里全部完成，其温度均匀性即能满足单台产品的试验要求，也能保证多台产品同时试验时的环境条件要求。
设备使用成本较高，资源紧张。
采用
2
温度变化速率不可设置的试验设备
温度能够控制在±2℃范围内。
其温度均匀性即能满足单台样件的试验要求，也能保证多台产品同时试验的环境条件要求。
升降温速率不能调整，试验要分别在不同的试验箱里完成。
重复精度不能保证。
不采用
制表：
焦天明
3.试验温度和温度变量的选择与论证：
在环境试验中，试验温度和温度变量应当从以下几个方面来考虑,即：
高低温温度值、温度保持时间、温度转换速率。
高低温温度值
温度保持时间
温度℃
温度转换速率
时间t
制图：
吴晓峰
3.1温度的选择与论证:
项目
确定方法
可供选择的高低温试验温度
试验
温度
调查分析查找标准
高温
125℃
±2℃
100℃
±2℃
85℃
±2℃
70℃
±2℃
50℃
±2℃
40℃
±2℃
30℃
±2℃
使用
频次
3％
1％
1％
4％
60％
30%
1％
低温
-70℃
±2℃
-65℃
±2℃
-50℃
±2℃
-40℃
±2℃
-20℃
±2℃
-10℃
±2℃
-5℃
±2℃
使用
频次
5％
5％
1％
60％
25％
2％
2％
选择
结论
本次活动我们选择使用频次最高的：
＋50℃±2℃和－40℃±2℃为试验参考温度。
制表：
焦天明
3.2温度转换速率的选择与论证
项目
确定方法
试验设备能够达到的温度转换速率
温度转
换速率
调查分析查找标准
温度转换速率℃/min
1
2
5
10
15
18
使用频次
5%
30%
30％
25％
7％
3%
选择结论
根据使用频次，我们选择频次较高的2℃/min、5℃/min、10℃/min作为本次试验的温度转换速率。
制表：
焦天明
3.3温度保持时间的选择与论证
条件
确定方法
国标中可供选择的温度保持时间
保温
时间
调查分析查找标准
保持时间（min）
30
60
120
240
360
600
使用频次
2%
5%
85％
6％
1％
1%
选择结论
根据温度保持时间的使用频次和试验结果的可比较性，本次试验选择每个温度状态保持120min。
制表：
焦天明
4数据采集方法：
为了使试验结果具有可比性，试验将统一数据采集方法。
试验数据采集方法
采样分辨率
温度采集点
记录试验数据
1通道
2通道
3通道
1点/1min
样件几何中心
样件表面中心
试验箱测温点
试验中填写
试验记录表
结论
按1点/1min的分辨率同时采集并记录1.2.3.通道的温度响应数据
制表：
焦天明
七.制定试验方案
1.通过对试验样件、试验设备、试验温度、温度转换速率、温度保持时间、数据采集方法的分析，试验将采用如下试验方案。
试验方案
试验样件
选择例试产品作为试验样件进行温度响应的测量
试验条件
试验参数
试验温度
＋50℃±2℃和－40℃±2℃
温度变化速率
2℃/min、5℃/min、10℃/min
温度保持时间
120min
试验样件
质量
外形尺寸
9.4Kg
284mm*270mm*182mm
4.65Kg
247mm*185mm*133mm
3.1Kg
162mm*162mm*127mm
试验设备
快速温度变化试验设备（法国KLMATS）
数据采集方法
按1点/1min的分辨率同时采集并记录三个通道的响应数据
制表：
吴晓峰
2.试验方案验证：
选择任意一种试验样件，进行试验方案验证试验。
试验方案验证条件
试验
编号
方案验证试验
试验温度（℃）
＋50℃±2℃
变温速率
2℃/min
保持
时间
高温120min
试验箱容积
0.2M2
样件
外形尺寸
247mm*185mm*133mm
样件内部尺寸
230mm*169mm*126mm
材质
铝
质量
4.65Kg
累计采样时间
采样分辨率
试验箱初始温度
样件表面温度
样件内部温度
140（min）
1点/1min
17（℃）
17（℃）
17（℃）
数据记录
焦天明、吴晓峰
采样时间
20060215
试验箱
快速温度变化试验设备（法国KLMATS）
3.试验方案验证分析
试验方案验证分析表
试验条件
试验参数
验证情况
结论
试验样件
选择例试产品作为试验样件进行温度响应的测量
满足要求
可行
试验设备
快速温度变化试验设备
满足要求
可行
试验温度
高温：
＋50℃±2℃
低温：
－40℃±2℃
存在的问题：
1.试验样件在完成一项试验数据采集后，需要等温度恢复常温后才能进行下一个试验状态的数据采集，试验周期较长。
2.恢复后的常温温度每日都存在差异，由于起始温度不同，降低了试验数据的可比性。
3.试验采集不到＋50℃到－40℃温度区域的温度响应数据。
根据试验方案验证情况，我们在不改变温度参考点的情况下，将试验温度流程更改为：
常温→＋50℃→－40℃→＋50℃
温度变化速率
2℃/min、
5℃/min、
10℃/min、
满足要求
可行
温度保持时间
120min
满足要求
可行
选择的试验样件
9.4Kg
284mm*270mm*182mm
满足要求
可行
4.65Kg
247mm*185mm*133mm
3.1Kg
162mm*162mm*127mm
数据采集方法
满足要求
可行
制表：
焦天明
4.确定最佳方案：
最佳试验方案
试验样件
选择例试产品作为试验样件进行温度响应的测量
试验条件
试验参数
试验温度
常温→＋50℃→－40℃→＋50℃
温度变化速率
2℃/min、5℃/min、10℃/min
温度保持时间
120min
试验样件
质量
外形尺寸
9.4Kg
284mm*270mm*182mm
4.65Kg
247mm*185mm*133mm
3.1Kg
162mm*162mm*127mm
试验设备
快速温度变化试验设备（法国KLMATS）
数据采集方法
按1点/1min的分辨率同时采集并记录三个通道的响应数据
制表：
焦天明
为了科学合理地安排好试验，我们运用正交试验法进行试验流程的优化设计。
5.试验的设计：
A.挑选因素：
影响试验结果的因素有：
试验样件的质量（Kg）外形尺寸、温度（℃）、升降温速率（℃/min）、和温度保持时间（t）。
1）因素A―样件质量（Kg）和外形尺寸。
第一位级A1＝9.4Kg，284mm*270mm*182mm。
第二位级A2＝4.65Kg，247mm*185mm*133mm。
第三位级A3＝3.1Kg，162mm*162mm*127mm。
该因素是考察样件质量（Kg）外形尺寸因素对样件内外温度响应的影响。
2）因素B―试验温度
位级B123＝常温→＋50℃→－40℃→＋50℃，该因素是考察在连续温度变化情况下样件温度响应情况。
3）因素C－温度保持时间
位级C123＝120min，该因素是考察在温度保持时间内，样件温度响应情况。
4）因素D－变温速率
第一位级D1＝2℃/min，第二位级D2＝5℃/min，第三位级D3＝10℃/min。
该因素是考察试验箱变温速率因素对样件内外温度响应的影响。
B.综合以上因素列出因素位级表。
因素位级表L9（34）
试验号
因素
因素（A）：
样件质量（Kg）、外形尺寸
因素（B）
试验温度
因素（C）保持时间
因素（D）
变温速率
1
1（9.4Kg）
（284mm*270mm*182mm）
常温→＋50℃→－40℃→＋50℃
120min
1（2℃/min）
2
1（9.4Kgg）（284mm*270mm*182mm）
常温→＋50℃→－40℃→＋50℃
120min
2（5℃/min）
3
1（9.4Kg）
（284mm*270mm*182mm）
常温→＋50℃→－40℃→＋50℃
120min
3（10℃/min）
4
2（4.65Kg）
（247mm*185mm*133mm）
常温→＋50℃→－40℃→＋50℃
120min
1（2℃/min）
5
2（4.65Kg）
（247mm*185mm*133mm）
常温→＋50℃→－40℃→＋50℃
120min
2（5℃/min）
6
2（4.65Kg）
（247mm*185mm*133mm）
常温→＋50℃→－40℃→＋50℃
120min
3（10℃/min）
7
3（3.1Kg）
（162mm*162mm*127mm）
常温→＋50℃→－40℃→＋50℃
120min
1（2℃/min）
8
3（3.1Kg）
（162mm*162mm*127mm）
常温→＋50℃→－40℃→＋50℃
120min
2（5℃/min）
9
3（3.1Kg）
（162mm*162mm*127mm）
常温→＋50℃→－40℃→＋50℃
120min
3（10℃/min）
制表：
焦天明
八.制定对策
方案
对策
目标
措施
地点
负责人
完成期
选择例试产品作为试验样件进行温度响应的测量
1.按试验方案准备试验样件。
2.在选定的试验设备上设置试验参数。
3.按因素位级表设计的试验顺序依次完成九项试验
找出样件在不同试验条件下温度响应规律。
1.借用例试产品作试验样件。
2.安装温度传感器。
3.将样件放入试验箱引出电缆。
4.记录试验样件的温度响应数据。
5.绘制温度响应曲线。
6.分析温度响应规律。
例行
试验室
焦天明
20060323
制表：
沈士龙
九．对策实施：
按因素位级表9个试验号的横排所列出的试验条件，依次完成以下步骤的试验操作。
1.）准备因素位级表因素A中设计的试验样件。
2.）在样件内部的几何中心点安装温度传感器，在样件的上表面中心点安装传感器。
3.）将样件放入试验箱的中心位置，引出测试电缆。
4.）在试验箱的出风口安装温度传感器。
5.）按照因素位级表中的试验因素B、C、D设置试验箱工作条件。
6.）将试验数据记录在试验样件温度响应采集表内。
7.）将每个试验所采集的数据进行统计分析。
图为质量等于3.1Kg，体积为（162mm*162mm*127mm）的试验样件处于待试验状态。
试验一：
试验条件
试验号
1
试验温度（℃）
17℃－＋50℃－－40℃－＋50℃
变温
速率
2℃/min
保持
时间
高温120min
低温120min
试验箱容积
0.2M2
样件
外形尺寸
284mm*270mm*182mm
样件
内部
尺寸
270mm*255mm*163mm
材质
铝
质量
9.4Kg
累计采样时间
采样分辨率
试验箱初始温度
样件表面温度
样件内部温度
480（min）
1点/1min
17（℃）
17（℃）
16（℃）
数据记录
焦天明、薛勇、吴晓峰、梁鹏
采样时间
20060303
试验一的温度响应情况统计分析表
试验箱设置条件
样件表面达到最高温度和持续时间
样件内部达到最高温度和持续时间
起始温度
（℃）
升降温时间
（min）
试验箱保持的温度
持续时间
（min）
表面温度
（℃）
持续时间
（min）
内部温度
（℃）
持续时间（min）
17
16.5
＋50℃
120
49
75
48
12
＋50℃
45
－40℃
120
-42
120
-38
10
－40℃
45
＋50℃
120
49
65
48
4
试验结果分析
1.在2℃/min的试验环境下，样件表面温度与试验箱温度同步。
2.在第二个高温保持阶段实际响应温度进入设定温度公差带4min。
3.对于质量大于9.4Kg的试验产品，测试时间控制在4min以内。
制表：
吴晓峰
试验二：
试验条件
试验号
2
试验温度（℃）
19℃－＋50℃－－40℃－＋50℃
变温
速率
5℃/min
保持
时间
高温120min
低温120min
试验箱容积
0.2M2
样件
外形尺寸
284mm*270mm*182mm
样件内部尺寸
270mm*255mm*163mm
材质
铝
质量
9.4Kg
累计采样时间
采样分辨率
试验箱初始温度
样件表面温度
样件内部温度
400（min）
1点/1min
19（℃）
19（℃）
19（℃）
数据记录
焦天明、薛勇、吴晓峰
采样时间
20060304
试验二的温度响应情况统计分析表
试验箱设置条件
样件表面达到最高温度和持续时间
样件内部达到最高温度和
持续时间
起始温度
（℃）
升降温时间
（min）
试验箱保持的温度
持续时间
（min）
表面温度
（℃）
持续时间
（min）
内部温度
（℃）
持续时间（min）
19
6
＋50℃
120
50
105
47
15
＋50℃
18
－40℃
120
-41
95
-38
5
－40℃
18
＋50℃
120
50
90
48
6
试验结果分析
1.在5℃/min的试验环境下，样件表面温度与试验箱温度同步。
2.样件中心点温度比设定温度明显滞后，在高低温保持阶段温度进入设定温度公差带5min。
3.根据质量为9.4Kg的样件的结果分析，测试时间控制在5min以内较合适。
制表：
吴晓峰
试验三：
试验记录表
试验号
3
试验温度（℃）
21℃－＋50℃－－40℃－＋50℃
变温
速率
10℃/min
保持
时间
高温120min
低温120min
试验箱容积
0.2M2
样件
外形尺寸
284mm*270mm*182mm
样件内部尺寸
270mm*255mm*163mm
材质
铝
质量
9.4Kg
累计采样时间
采样分辨率
试验箱初始温度
样件表面温度
样件内部温度
435（min）
1点/1min
21（℃）
21（℃）
19（℃）
数据记录
焦天明、薛勇、吴晓峰
采样时间
20060305
试验三的温度响应情况统计分析表
试验箱设置条件
样件表面达到最高温度和持续时间
样件内部达到最高温度和持续时间
起始温度
（℃）
升降温时间
（min）
试验箱保持的温度
持续时间
（min）
表面温度
（℃）
持续时间
（min）
内部温度
（℃）
持续时间（min）
21
3.2
＋50℃
120
49
105
48
10
＋50℃
9
－40℃
120
-
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