基于六西格玛的民机制造工艺稳健化设计与优化技术研究

摘要

C919大型客机研制是我国综合技术能力提升的重要表现，而现代飞机对安全性、经济性、长寿命的质量要求，对当前飞机研制提出了更高的要求。因此如何提高飞机整体制造技术能力和水平，保障飞机对质量的要求尤为重要。大型客机大量材料、新技术、新工艺的使用，对飞机研制周期带来了巨大的挑战，如何快速、有效的掌握新材料的制造技术已成为 C919研制过程的主要瓶颈之一。
　　某新型铝合金材料具有轻质，高强、高损伤等优异性能，成为我国大型客机的重要结构材料。但是在生产过程发现其化学铣切工艺无法满足表面质量粗糙度和晶粒末端腐蚀的技术要求，急需尽快解决其制造工艺。因此，本文围绕该新铝合金材料，在传统工艺基础上开展材料与工艺的匹配性研究，并将六西格玛稳健性设计方法引入工艺研发过程，探索管理学理论与民用飞机制造工艺研发相结合设计与优化新方法，提高飞机工艺研发效率。
　　针对新型铝合金化学铣切表面质量问题，结合六西格玛稳健性设计方法，开展了以下研究：
　　首先结合六西格玛理论基础及铝合金化学铣切基础理论，运用六西格玛质量管理分析方法中的DMAIC（Define、Measure、Analyze、Improve、Control）流程中的界定(Define)、分析（Analyze）、测量（Measure）等阶段，对新型铝合金化学铣切过程出现的表面粗糙度和晶粒末端腐蚀不合格现象进行了描述，并通过流程图分析确定了影响化铣质量的“人员、机器、材料、方法、环境、测试”全流程分析。结果确定影响化铣质量的主要因素存在于化铣工艺和溶液配方本身。因此，以现有生产线化铣溶液配方体系为基础，设计了铝离子、氢氧化钠、温度等单因素、双因素试验，并利用Minitab软件进行了试验规划和试验结果的方差分析和可靠性分析，确定了化铣溶液各成分和温度的影响规律
　　其次，在单因素试验基础上，利用Minitab软件设计了化铣溶液与工艺的响应面试验，建立了表面粗糙度、晶粒末端腐蚀与各因素之间响应关系回归方差和等值线图，初步确定了各溶液成分溶液范围。在此基础上，为进一步确定范围，设计了正交响应面试验，并利用软件对试验结果进行分析，确定各成分之间的交互作用关系，确定了溶液成分。
　　最后，根据试验结果确定的溶液成分和工艺参数，对生产线溶液配方的改进，并获得了新型铝合金化铣的铣切速率、浸蚀比，利用该数据进行了新型铝合金典型生产线全过程的试验件试验验证，结果满足生产要求，证明了工艺的可靠性。

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第一章 绪 论

1.1 课题目的与意义

1.2 六西格玛质量管理理论

1.3 稳健性优化设计方法

1.4 化学铣切基本理论

1.5 本文内容与章节安排

第二章 基于六西格玛的铝合金化铣工艺影响因素筛选

2.1 引言

2.2 某新型铝合金化铣质量缺陷描述与定义

2.3 某新型铝合金化铣影响因素筛选试验

2.4 本章小结

第三章 基于六西格玛的铝合金化铣工艺试验设计及优化

3.1 引言

3.2 基于单因素试验的化铣溶液范围设计

3.3 基于响应面的正交化铣溶液优化设计

3.4 本章小结

第四章 基于稳健性优化的化铣工艺验证

4.1 引言

4.2 试验材料与方法

4.3 试验结果分析

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 本文的不足与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文