以可視化視覺識別工具規(guī)范表面處理外觀

■ 孫中堯 孫境堯 劉星岑 張勝寶/ 中國航發(fā)東安

通過可視化視覺識別工具，建立產(chǎn)品表面處理標準作業(yè)，形成外觀色度參考標準實物樣本，可以提高識別外觀標準判定的準確性和清晰度，實現(xiàn)表面處理外觀標準判定的可視化，提升航空產(chǎn)品外觀質(zhì)量。

外觀是用戶對產(chǎn)品的第一印象，也是產(chǎn)品整體質(zhì)量的直觀體現(xiàn)。表面處理是在基體材料表面上人工形成一層與基體不同的表層，滿足產(chǎn)品的耐蝕性、耐磨性、裝飾或其他特種功能要求的工藝方法。表面處理由于受到特種工藝過程控制的影響，加之航空產(chǎn)品種類繁雜、生產(chǎn)批次多，不同產(chǎn)品不同批次零件經(jīng)表面處理之后均存在不同程度的色差，在零件裝配成組件后能看到明顯的顏色差異，給人以產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定的印象。創(chuàng)新團隊以中國航發(fā)運營管理體系（AEOS）價值流為依托，結(jié)合可視化視覺識別工具，建立產(chǎn)品表面處理標準作業(yè)流程，形成外觀色度參考標準實物樣本，提高了識別外觀標準判定的準確性和清晰度，以有效控制、提升航空產(chǎn)品外觀質(zhì)量。

方案制定

價值流分析

本項目利用價值流分析工具，對典型表面處理過程鉻酸鹽處理和陽極化進行全價值流程分析，發(fā)現(xiàn)“爆炸點”存在于驗收和檢驗工序，存在明顯的物料停頓及等待，且重復(fù)工步檢驗過程較高，屬于典型的瓶頸工序，影響零件交付。

外觀質(zhì)量提升思路

對瓶頸工序的進一步分析發(fā)現(xiàn)，當前產(chǎn)品外觀質(zhì)量難以量化，導(dǎo)致受控指標難以提升，外觀色度范圍通常以文字描述方式進行闡述，例如，零件經(jīng)氟化填充處理后的顏色為金黃褐色至青銅淺黃褐色，色度外觀判斷主觀性較強，難以擬定具體指標。創(chuàng)新團隊擬建立一種數(shù)據(jù)化、量化、視覺標準化的實物樣本，形成可供參考的檢驗性規(guī)范并進行應(yīng)用推廣，使產(chǎn)品的外觀逐步受到內(nèi)控約束。

鉻酸鹽處理價值流分析圖

參照生活中家裝地板色度及染發(fā)行業(yè)色度卡，通過形成表面處理色度控制實物樣本建立外觀標準，達到標準化應(yīng)用的目的。

外觀質(zhì)量提升方案

依據(jù)以上思路，創(chuàng)新團隊制定了產(chǎn)品外觀質(zhì)量提升方案。

第一，借助可視化工具，建立鋁合金表面處理標準外觀實物樣冊，形成直觀、標準可視化的實物檢驗規(guī)范，作為零件發(fā)出的重要參考依據(jù)，大幅提升檢驗效率。

第二，利用信息化手段，開展工藝試驗摸索鋁合金表面處理色度范圍參數(shù)，輔助色度儀校準輔助檢測，實現(xiàn)外觀色度數(shù)據(jù)化、色度范圍可控化。

第三，推廣應(yīng)用鎂合金、鋼件表面處理及噴漆標準樣件冊，建立標準化流程，固化成果，大幅減少人為影響因素。充分發(fā)揮精益改善思想，梳理操作流程，提升生產(chǎn)效率。

局部鉻酸鹽處理標準作業(yè)流程

第四，形成表面處理外觀檢驗規(guī)范，用于判定和識別不同材料、不同表面處理種類色度范圍，提升現(xiàn)場外觀內(nèi)控的可操作性，提升檢驗標準的指導(dǎo)性，實現(xiàn)現(xiàn)場應(yīng)用。

方案實施

局部修補標準作業(yè)的建立

鉻酸鹽局部修補外觀問題件

航空產(chǎn)品尤其是機匣類零件在轉(zhuǎn)運、裝配、包裝、局部修理過程中，不可避免地會出現(xiàn)局部表面處理膜層破損的情況，因此，局部修補表面處理膜層廣泛應(yīng)用在航空產(chǎn)品生產(chǎn)過程中。

相較于常規(guī)的表面處理方式，局部修補面積較小，一般不超過零件總面積的5%，難以引起重視。由于修補位置及狀態(tài)存在不確定性，各規(guī)范中對局部修補的要求無法實現(xiàn)細致化，修補過程依賴于操作者的經(jīng)驗，造成不同零件修補后存在較為明顯的差異。局部修補質(zhì)量是產(chǎn)品從合格到精品的一個重要因素，提升局部修補質(zhì)量能夠直觀有效地提升產(chǎn)品表面外觀質(zhì)量。

創(chuàng)新團隊通過進行局部修補相關(guān)工藝試驗摸索和確定局部修補的防護方式選擇、溶液存放、工具選擇、步驟細化，最終確定了標準作業(yè)流程并進行流程效果工藝驗證，制定了局部修補中的最常見的局部鉻酸鹽及液態(tài)阿洛丁標準化作業(yè)流程，一改以往粗獷的局部修補方式，對局部修補過程中的每一道工序都做出明確要求，用規(guī)范代替經(jīng)驗。

液態(tài)阿洛丁標準作業(yè)流程

鋁合金試驗方案

鋁合金是航空產(chǎn)品中占比例最高的金屬材料。為了提升鋁合金零件的耐腐蝕性能，鋁合金零件在機械加工后常采用表面陽極氧化及涂漆工序作為最終表面處理。鋁合金零件的表面處理狀態(tài)直接影響著產(chǎn)品最終交付的外觀質(zhì)量。

為了統(tǒng)一鋁合金表面處理外觀質(zhì)量，創(chuàng)新團隊利用可視化工具，制定了常用鋁合金材料表面處理工藝上、下限過程試驗方案，并對其外觀狀態(tài)進行了整理歸類，形成了鋁合金表面處理標準化實物樣冊，建立了鋁合金表面處理可視化標準，作為零件發(fā)出前直觀對比的參考依據(jù)。

按工藝方案得到的外觀樣冊可顯示該材料的標準色度范圍，實現(xiàn)并用于指導(dǎo)鋁合金表面處理后外觀合格與否的依據(jù)，實現(xiàn)了外觀可視化、標準化的判定指導(dǎo)。

外觀標準參數(shù)化輔助監(jiān)控外觀質(zhì)量

一直以來，表面處理外觀顏色一般只能靠語言描述的方式去界定，這種方式實際上存在著主觀的不確定性。建立標準樣冊是通過間接對比的方式將這種不確定性減小，使顏色范圍在一定程度上實現(xiàn)可控。

在信息化工具中，對顏色有著明確的參數(shù)化定義。如常見的RGB顏色定義方式，通過定義紅色、藍色、綠色的數(shù)值就能夠確定一種唯一的顏色。也可以通過色調(diào)、亮度、飽和度的方式去判定兩種顏色之間的色差范圍。利用信息化手段和色度儀輔助檢測，開展色度參數(shù)試驗，有效消除語言描述的不確定性，將顏色范圍在真正意義上實現(xiàn)參數(shù)化。通過對6061、2024、2A12等常見鋁合金材料表面處理后的色度參數(shù)的測量監(jiān)控，對比鉻酸陽極化、硫酸陽極化后的標準實物試片色度參數(shù)，得到色差數(shù)據(jù)。經(jīng)過反復(fù)試驗，積累有效數(shù)據(jù)，計算零件外觀合格情況下的△E值，最終得到不同材料鉻酸陽極化及硫酸陽極化色差可控范圍，如表1所示。

表1 不同材料外觀色差范圍

大量試驗數(shù)據(jù)為鋁合金陽極化后的外觀檢測參數(shù)提供了有力的試驗數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，得到了檢測△E值的范圍，可輔助外觀實物色度試片，最終實現(xiàn)外觀數(shù)據(jù)監(jiān)測。

整理后的鋁合金試片冊

推廣與應(yīng)用

鋁合金標準樣冊的建立以及外觀顏色參數(shù)化試驗，有效地將主觀判定顏色方式標準化并得到了良好的應(yīng)用，通過鋁合金表面處理樣冊的成功實踐，本項目持續(xù)在鎂合金的鉻酸鹽處理、氟化處理，鈦合金的陽極化處理，鋼鐵零件的氧化處理等外觀中推廣標準化實物樣冊，并推廣至噴漆實物樣件。

此外，繼續(xù)開展色度試驗，推廣到鉻酸鹽處理、氟化、氧化等工序，計算△E值色差范圍。將色度儀輔助檢測方式應(yīng)用到更多表面處理工序的外觀檢測中。

典型噴漆樣件

多類型標準化外觀實物樣冊可作為可視化顏色對比的直觀判據(jù)，并結(jié)合色差值△E數(shù)據(jù)進行輔助判斷，減少人為因素，有效提升產(chǎn)品外觀質(zhì)量。

與此同時，受電鍍標準化外觀實物樣冊的啟發(fā)，創(chuàng)新團隊開展了噴漆標準化外觀判定相關(guān)工作，由于噴漆工序外觀受工藝參數(shù)波動比較小，建立試片冊的方式適用性不強，故采用建立樣件照片的方式，作為零件發(fā)出參考。

通過收集鋁合金陽極化、鎂合金鉻酸鹽處理等7個鍍種共計30種材料的色差范圍△E值，作為零件外觀顏色數(shù)據(jù)化的有效判據(jù)。同時，制作表面處理外觀顏色色卡樣冊用以識別工序標準中規(guī)定范圍內(nèi)不同材質(zhì)膜層外觀顏色。以實物試片形式直觀、清晰地呈現(xiàn)零件表面處理后的外觀顏色波動范圍，覆蓋了鋁合金、鈦合金、鎂合金鋼鐵材料的10個表面處理工種共42種材料，最大限度地還原了實際生產(chǎn)的零件外觀顏色。操作者及檢驗人員可以通過零件與樣冊對比，有效地避免了不同批次零件外觀顏色差異明顯的問題。

結(jié)束語

本項目實現(xiàn)了表面處理外觀可視化、標準化的判定，最大限度地避免了主觀因素導(dǎo)致的外觀不確定性。此外，通過采用信息化手段結(jié)合大量工藝試驗，形成表面處理外觀狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，使外觀狀態(tài)以數(shù)據(jù)形式進行量化，形成了表面外觀輔助判定依據(jù)，對表面處理外觀標準的量化和數(shù)據(jù)化提供借鑒和參考。