注塑皮纹深度测量方法探究

朱敏

上海延锋金桥汽车饰件系统有限公司技术中心 上海市 201206

1 引言

随着汽车饰件产品开发的要求不断提高，零件的外观匹配要求也不断提高，注塑件皮纹深度从原本的肉眼对照评判已有了量化测量的需求。

2 问题的提出

我公司添置了一台基恩士3D轮廓仪，能进行3D轮廓的测量，但注塑件的皮纹有不规则性，如何进行测量才能得到稳定可靠的值来有效表述皮纹深度的值？

3 方法探究

3.1 皮纹深度的概念

如图1描述了从模具最初的面到腐蚀的量和皮纹深度的最大高低差

参考了皮纹供应商测量皮纹深度的方法：

在皮纹零件上取约1cm长的截线，计算截线最高点到最低点的高度差（如图2）

图1

样品照片：

图2

3.2 基恩士3D轮廓仪测量轮廓功能简介：设备外观如图3

3.2.1 主要技术参数：

测量原理：白光条纹反射呈像+三角测距法

观察光源：LED环形照明

高度测量精度：±5um，

高度测量重复精度σ： 0.5um

平面测量精度：±5um

平面测量重复精度σ：0.5um

3.2.2 指定测量区域

能扫描样品选定的区域形成图像（图4红色框1cmm×1cmm为扫描区域）

扫描后得到的图形，图5：

3.2.3 粗糙度功能计算

可使用软件测量多线粗糙度的功能做截线

多线粗糙度功能只要做一次截线，能生成11条等距的截线，自动输出11条截线的Rz的平均值和最大值。Rz示意图见图6。

图3

图4

图5

图6

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

一组多线粗糙度截线Rz输出结果见表1，多线粗糙度的截线示意图见图7。

3.2.4 校平功能：

软件自带的整体校平功能和2次曲面校准功能能确保样品在平整的基础上计算的RZ值是可靠的。

图7

3.3 皮纹深度测量方法探究：

注塑皮纹是不规则图形，且每个丘的深浅都不一致，所以考虑在相同的面积区域内测量一定的样本量，观察测量值的重复性和稳定性。

3.3.1 对SVW-7标准样板进行测量

该样板的理论深度参考值是120μm，允许的偏差是10%，即（108～132）μm

以SVW-7标准样板为例，扫描样板中1cm×1cm区域，生成六组截线，截线组示意图见图8：

图8

图8中，取了6组截线，每组截线自动输出等距的11条截线，软件会自动计算11条截线最高点与最低点的高度差Rz、总均值Rz、最大Rz值。将6组截线的测量结果汇总。表2：

结论：六组截线Rz平均值的均值、Rz最大值的均值都符合样板参考值的允许范围（108～132）μm。

但是否稳定？我们做了以下验证。

表2

3.3.2 同一样品、不同区域测量结果的比对

对SVW-7标准样板随机分五个区域进行测量，如图9，红色区域是测量区域（1cm×1cm）

图9

测量结果见表3，Rz平均值的均值、Rz最大值的均值在允许波动的10%范围内，波动范围：(108～132)μm，五个区域的最大偏差也在10%范围内。

表3

一大张仪表板原皮各区域皮纹深度测量值，见表4：单位μm

表4

结论：表征同一类型皮纹的Rz的均值和Rz最大值平均值是稳定的。

3.3.3 测量系统分析（MSA）-使用minitab工具

样品数量：5件，测量人员3人，每人测量次数：2次，测量区域为每件样品的同一区域。分析过程如下：表5

GRR图形分析图如图10：

图10

3.3.4 其它标准样板的测量结果与参考值比对，比对结果见表6

结论：从模具供应商得到的标准样板进行测量，与他们提供的皮纹深度参考值比对，Rz平均值的均值、Rz最大值的均值都符合理论参考值±10%的波动范围。

3.3.5 参加了SVW组织的比对，见表7

结论：RZ最大值均值与供应商值更接近。

表5

3.3.6 注塑皮纹深度测量方法步骤描述

a.准备大小合适、平整的样品放置工作台固定；

b.选取放大倍数，样品之间比对在同一放大倍数下测量；

c.选取扫描区域1cm×1cm，拼接扫描合成图像；

d.校平、保存测量文件；

e.选择软件中“多线粗糙度”功能，做水平截线，每条主截线尽量穿过丘的中心区域；

f.输出每组截线的Rz平均值、Rz最大值；

g.统计所有截线组的Rz平均值的平均值、Rz最大值的平均值即为最终输出值。

4 结语

用上述方法验证了测量结果与标准样板理论参考值的符合性；同一样品不同区域之间测量结果的比较；MSA分析系统；与模具供应商的比对，最终得到的结果Rz平均值、Rz最大值是可以做为皮纹深度的测量值。

表6 单位：µm

表7 单位：µm

目前的应用：（1）产品与标准样板之间的比较测量；（2）相邻匹配件之间的比较测量；（3）产品开发得到客户认可后封样件的测量；（4）与上汽、SVW客户的对标；（5）弥补模具缩印造成的缺陷的皮纹深度修正值。