朱敏

上海延鋒金橋汽車飾件系統(tǒng)有限公司技術(shù)中心 上海市 201206

1 引言

隨著汽車飾件產(chǎn)品開發(fā)的要求不斷提高，零件的外觀匹配要求也不斷提高，注塑件皮紋深度從原本的肉眼對(duì)照評(píng)判已有了量化測(cè)量的需求。

2 問題的提出

我公司添置了一臺(tái)基恩士3D輪廓儀，能進(jìn)行3D輪廓的測(cè)量，但注塑件的皮紋有不規(guī)則性，如何進(jìn)行測(cè)量才能得到穩(wěn)定可靠的值來有效表述皮紋深度的值？

3 方法探究

3.1 皮紋深度的概念

如圖1描述了從模具最初的面到腐蝕的量和皮紋深度的最大高低差

參考了皮紋供應(yīng)商測(cè)量皮紋深度的方法：

在皮紋零件上取約1cm長的截線，計(jì)算截線最高點(diǎn)到最低點(diǎn)的高度差（如圖2）

圖1

樣品照片：

圖2

3.2 基恩士3D輪廓儀測(cè)量輪廓功能簡介：設(shè)備外觀如圖3

3.2.1 主要技術(shù)參數(shù)：

測(cè)量原理：白光條紋反射呈像+三角測(cè)距法

觀察光源：LED環(huán)形照明

高度測(cè)量精度：±5um，

高度測(cè)量重復(fù)精度σ： 0.5um

平面測(cè)量精度：±5um

平面測(cè)量重復(fù)精度σ：0.5um

3.2.2 指定測(cè)量區(qū)域

能掃描樣品選定的區(qū)域形成圖像（圖4紅色框1cmm×1cmm為掃描區(qū)域）

掃描后得到的圖形，圖5：

3.2.3 粗糙度功能計(jì)算

可使用軟件測(cè)量多線粗糙度的功能做截線

多線粗糙度功能只要做一次截線，能生成11條等距的截線，自動(dòng)輸出11條截線的Rz的平均值和最大值。Rz示意圖見圖6。

圖3

圖4

圖5

圖6

Rzμm平均值 106.770最大值 117.592線1 116.197線2 87.533線3 103.203線4 109.389線5 101.171線6 110.556線7 108.162線8 117.592線9 101.081線10 114.902線11 104.679

一組多線粗糙度截線Rz輸出結(jié)果見表1，多線粗糙度的截線示意圖見圖7。

3.2.4 校平功能：

軟件自帶的整體校平功能和2次曲面校準(zhǔn)功能能確保樣品在平整的基礎(chǔ)上計(jì)算的RZ值是可靠的。

圖7

3.3 皮紋深度測(cè)量方法探究：

注塑皮紋是不規(guī)則圖形，且每個(gè)丘的深淺都不一致，所以考慮在相同的面積區(qū)域內(nèi)測(cè)量一定的樣本量，觀察測(cè)量值的重復(fù)性和穩(wěn)定性。

3.3.1 對(duì)SVW-7標(biāo)準(zhǔn)樣板進(jìn)行測(cè)量

該樣板的理論深度參考值是120μm，允許的偏差是10%，即（108～132）μm

以SVW-7標(biāo)準(zhǔn)樣板為例，掃描樣板中1cm×1cm區(qū)域，生成六組截線，截線組示意圖見圖8：

圖8

圖8中，取了6組截線，每組截線自動(dòng)輸出等距的11條截線，軟件會(huì)自動(dòng)計(jì)算11條截線最高點(diǎn)與最低點(diǎn)的高度差Rz、總均值Rz、最大Rz值。將6組截線的測(cè)量結(jié)果匯總。表2：

結(jié)論：六組截線Rz平均值的均值、Rz最大值的均值都符合樣板參考值的允許范圍（108～132）μm。

但是否穩(wěn)定？我們做了以下驗(yàn)證。

表2

3.3.2 同一樣品、不同區(qū)域測(cè)量結(jié)果的比對(duì)

對(duì)SVW-7標(biāo)準(zhǔn)樣板隨機(jī)分五個(gè)區(qū)域進(jìn)行測(cè)量，如圖9，紅色區(qū)域是測(cè)量區(qū)域（1cm×1cm）

圖9

測(cè)量結(jié)果見表3，Rz平均值的均值、Rz最大值的均值在允許波動(dòng)的10%范圍內(nèi)，波動(dòng)范圍：(108～132)μm，五個(gè)區(qū)域的最大偏差也在10%范圍內(nèi)。

表3

一大張儀表板原皮各區(qū)域皮紋深度測(cè)量值，見表4：單位μm

表4

結(jié)論：表征同一類型皮紋的Rz的均值和Rz最大值平均值是穩(wěn)定的。

3.3.3 測(cè)量系統(tǒng)分析（MSA）-使用minitab工具

樣品數(shù)量：5件，測(cè)量人員3人，每人測(cè)量次數(shù)：2次，測(cè)量區(qū)域?yàn)槊考悠返耐粎^(qū)域。分析過程如下：表5

GRR圖形分析圖如圖10：

圖10

3.3.4 其它標(biāo)準(zhǔn)樣板的測(cè)量結(jié)果與參考值比對(duì)，比對(duì)結(jié)果見表6

結(jié)論：從模具供應(yīng)商得到的標(biāo)準(zhǔn)樣板進(jìn)行測(cè)量，與他們提供的皮紋深度參考值比對(duì)，Rz平均值的均值、Rz最大值的均值都符合理論參考值±10%的波動(dòng)范圍。

3.3.5 參加了SVW組織的比對(duì)，見表7

結(jié)論：RZ最大值均值與供應(yīng)商值更接近。

表5

3.3.6 注塑皮紋深度測(cè)量方法步驟描述

a.準(zhǔn)備大小合適、平整的樣品放置工作臺(tái)固定；

b.選取放大倍數(shù)，樣品之間比對(duì)在同一放大倍數(shù)下測(cè)量；

c.選取掃描區(qū)域1cm×1cm，拼接掃描合成圖像；

d.校平、保存測(cè)量文件；

e.選擇軟件中“多線粗糙度”功能，做水平截線，每條主截線盡量穿過丘的中心區(qū)域；

f.輸出每組截線的Rz平均值、Rz最大值；

g.統(tǒng)計(jì)所有截線組的Rz平均值的平均值、Rz最大值的平均值即為最終輸出值。

4 結(jié)語

用上述方法驗(yàn)證了測(cè)量結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)樣板理論參考值的符合性；同一樣品不同區(qū)域之間測(cè)量結(jié)果的比較；MSA分析系統(tǒng)；與模具供應(yīng)商的比對(duì)，最終得到的結(jié)果Rz平均值、Rz最大值是可以做為皮紋深度的測(cè)量值。

表6 單位：μm

表7 單位：μm

目前的應(yīng)用：（1）產(chǎn)品與標(biāo)準(zhǔn)樣板之間的比較測(cè)量；（2）相鄰匹配件之間的比較測(cè)量；（3）產(chǎn)品開發(fā)得到客戶認(rèn)可后封樣件的測(cè)量；（4）與上汽、SVW客戶的對(duì)標(biāo)；（5）彌補(bǔ)模具縮印造成的缺陷的皮紋深度修正值。