史志杰 韓保晶 武正祥 鄧華 張雯 張志杰

摘 要：講述激光打標(biāo)機(jī)在標(biāo)刻方面的優(yōu)勢，激光打標(biāo)機(jī)的分類。重點(diǎn)介紹光纖激光打標(biāo)機(jī)在汽車行業(yè)標(biāo)刻零部件的產(chǎn)品名稱、編號(hào)、供應(yīng)商代碼、批次等信息對零件信息識(shí)別和質(zhì)量追溯發(fā)揮的作用，并以一款光纖激光打標(biāo)機(jī)為例介紹操作過程。

關(guān)鍵詞：激光打標(biāo)機(jī);汽車;零部件;追溯

中圖分類號(hào)：TN249 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：1671-7988（2020）16-224-04

Abstract： Describe the advantages of laser marking machines in marking and the classification of laser marking machines. Focus on the role of fiber laser marking machine in the automotive industry marking the product name， number， supplier code， batch and other information on the part information identification and quality traceability， and take a fiber laser marking machine as an example Describes the operation process.

Keywords： Laser marking machine; Automobile; Parts; Traceability

CLC NO. ： TN249 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）16-224-04

引言

一輛整車有上千個(gè)零部件，主機(jī)廠能夠區(qū)分、識(shí)別和管理如此眾多的零件主要是依據(jù)其表面標(biāo)記的標(biāo)識(shí)信息。標(biāo)識(shí)內(nèi)容一般包括零部件號(hào)、名稱、供方代碼、批次號(hào)等。標(biāo)識(shí)的方式一般采用打刻、鑄造、燙印、柔性標(biāo)簽等。

在眾多標(biāo)識(shí)方式中，激光打標(biāo)因具有高效、環(huán)保、低成本的特點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用。它是使用高能量密度的激光對零部件表面進(jìn)行局部照射，使表面材料氣化或發(fā)生色彩變化的化學(xué)反應(yīng)，留下燒蝕痕跡的一種打標(biāo)方法。不需要接觸物品表面，不會(huì)使物品發(fā)生變形和產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。應(yīng)用范圍廣，幾乎可以在所有材料表面打上標(biāo)記，如金屬、塑料、復(fù)合材料等?？纱虺龈鞣N文字、圖案，且其標(biāo)刻的二維碼除了可以包含零部件的產(chǎn)品名稱、編號(hào)、生產(chǎn)日期、批次等常規(guī)信息外，還可涵蓋訂單信息、圖片等信息，具有信息容量大、可靠性高、編碼范圍廣、容錯(cuò)能力強(qiáng)、保密防偽性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在零部件數(shù)據(jù)管理和質(zhì)量追溯方面也有優(yōu)勢。

1 激光打標(biāo)機(jī)的分類

市場上常見的激光打標(biāo)機(jī)按照激光器主要分為CO2激光打標(biāo)機(jī)、半導(dǎo)體激光打標(biāo)機(jī)和光纖激光打標(biāo)機(jī)三類。

CO2激光打標(biāo)機(jī)以CO2氣體作為工作介質(zhì)，當(dāng)在電極上加高電壓，放電管中產(chǎn)生輝光放電，可使氣體分子釋放出激光，將激光能量放大后就形成對材料加工的激光束。主要用于非金屬行業(yè)（木制品、飲料包裝、電子元件、皮革等）。

半導(dǎo)體激光打標(biāo)機(jī)，采用半導(dǎo)體發(fā)光二極管產(chǎn)生新波長的激光。主要用于建材、五金產(chǎn)品、塑膠按鍵、電工電器、工具配件等行業(yè)。

光纖激光打標(biāo)機(jī)指用摻稀土元素玻璃光纖作為增益介質(zhì)的激光器，在泵浦光和正反饋回路的作用下由光纖直接輸出激光。光纖激光打標(biāo)機(jī)具有光束質(zhì)量好、壽命長、打標(biāo)速度快的優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于汽車機(jī)械、電子通訊、五金器材、飾扣標(biāo)牌、儀表眼鏡等行業(yè)。

2 汽車行業(yè)的應(yīng)用

激光打標(biāo)除了可以滿足傳統(tǒng)的鑄造、燙印、柔性標(biāo)簽等體現(xiàn)產(chǎn)品名稱、編號(hào)、生產(chǎn)日期、批次等信息功能外，還有著獨(dú)特的優(yōu)勢。激光打標(biāo)設(shè)備不與零件直接接觸、零件局部熱效應(yīng)小、打標(biāo)刻線達(dá)到微米量級(jí)不影響精度和裝配公差、打標(biāo)過程清潔無污染、無耗材單件成本低，并且可以根據(jù)每個(gè)零件快速生成單獨(dú)的二維碼，用于數(shù)據(jù)管理和質(zhì)量追溯，這是其他標(biāo)記方式所不能實(shí)現(xiàn)的。

根據(jù)國家對汽車零部件編碼標(biāo)識(shí)、汽車召回制度和新能源車輛準(zhǔn)入管理等相關(guān)要求。主機(jī)廠和供應(yīng)商需要對零部件總成建立唯一性標(biāo)識(shí)碼，可以支持產(chǎn)品追溯的信息數(shù)據(jù)庫，共同組建追溯性信息管理系統(tǒng)，對整車配置、出廠檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。目前汽車行業(yè)的零部件絕大多數(shù)是采用二維碼技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品追溯的，二維碼可以在很小范圍標(biāo)刻，在電子器件中一般可以做到2×2mm，可以攜帶更多的產(chǎn)品信息如文字、圖片，并可被掃描設(shè)備快速識(shí)別，提高零件錄入信息效率，降低人員操作過程中的錯(cuò)誤率，不影響生產(chǎn)節(jié)拍，仿制難度高。能夠在汽車生產(chǎn)、制造和營銷各環(huán)節(jié)準(zhǔn)確、快捷的傳遞信息。

針對假冒偽劣汽車零配件充斥市場，擾亂零配件經(jīng)營的正常秩序，損害廣大消費(fèi)者的利益的現(xiàn)象，一些企業(yè)采用為原廠零配件標(biāo)刻唯一碼或二維碼的形式進(jìn)行管理。通過企業(yè)專用查詢渠道可以輕松識(shí)別零配件單據(jù)號(hào)、零件名稱、零件號(hào)、供應(yīng)商名稱、打標(biāo)時(shí)間、打標(biāo)機(jī)編號(hào)和操作者信息。做到可追溯，加快零配件質(zhì)量問題的反饋和管理，提升車主對企業(yè)的信任度。

3 激光打標(biāo)機(jī)的操作

光纖激光打標(biāo)機(jī)是目前最先進(jìn)的激光打標(biāo)設(shè)備，可用于汽車零部件零件號(hào)、供應(yīng)商代碼、公司Logo、可追溯唯一碼和二維碼的打標(biāo)。激光打標(biāo)機(jī)參數(shù)見下表。

設(shè)備由工控電腦、顯示器、工作臺(tái)、控制開關(guān)、自動(dòng)對焦控制盒、光源、支架等部分組成。

3.1 ?開機(jī)流程

打開系統(tǒng)總開關(guān)（空開開關(guān)）-開啟紅光開關(guān)-開啟電腦開關(guān)-啟動(dòng)打標(biāo)軟件-開啟激光開關(guān)。

遇到緊急情況，按下總開關(guān)，拉下空開開關(guān)。

3.2 軟件功能介紹

上位機(jī)是一款具有讀寫數(shù)據(jù)功能的打標(biāo)軟件，具有以下主要功能：

（1）自由設(shè)計(jì)所要加工的圖形圖案;

（2）支持TrueType字體，單線字體（JSF），SHX字體，點(diǎn)陣字體（DMF），一維條形碼和二維條形碼;

（3）靈活的變量文本處理，加工過程中實(shí)時(shí)改變文字，可以直接動(dòng)態(tài)讀寫文本文件和Excel文件;

（4）讀寫服務(wù)器數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，手動(dòng)添加數(shù)據(jù)到服務(wù)器;

（5）支持多種模板選擇，打標(biāo)參數(shù)可調(diào);

（6）兼容常用的矢量圖形（ai，dxf，dst，plt等）;

（7）圖片指示標(biāo)刻位置，顯示標(biāo)刻內(nèi)容;

（8）強(qiáng)大的填充功能，支持環(huán)形填充;

（9）支持打印機(jī)打印功能，打印參數(shù)可調(diào)。

每位操作者都可以設(shè)置獨(dú)立的賬戶，可被追溯查詢。輸入需要打標(biāo)的零件號(hào)后，系統(tǒng)會(huì)顯示訂單信息、打標(biāo)位置、打標(biāo)內(nèi)容并自動(dòng)生成唯一碼。

3.3 參數(shù)設(shè)置

影響打標(biāo)效果的參數(shù)非常多，如工作空間、對象屬性、填充、文字、位圖的設(shè)置，常用的參數(shù)是速度、功率和頻率，需要根據(jù)所標(biāo)刻零件材質(zhì)及表面處理不同，適用不同的參數(shù)。

（1）速度，指掃描震鏡速度。整體打標(biāo)時(shí)間受速度參數(shù)、打標(biāo)深度和打標(biāo)面積的影響。在其他因素不變的情況下，速度越快，打標(biāo)時(shí)間就越短，同一地方收到的激光照射次數(shù)越少，標(biāo)記越淺。速度很慢，激光燒蝕出的物質(zhì)會(huì)在零件表面堆積，影響打標(biāo)深度。因此要打深，可采用低速多打幾遍，再用高速打一遍的標(biāo)刻方法。

（2）功率，指輸出功率占激光額定功率的百分比，從0%到100%之間可以調(diào)節(jié)。功率大輸出能量也大，燒蝕效果越明顯，反之亦然。功率的選擇依據(jù)零部件材質(zhì)、表面處理情況和填充參數(shù)而定，長期大功率工作會(huì)影響激光器的使用壽命。

（3）頻率，單位時(shí)間內(nèi)的脈沖次數(shù)。頻率越高，標(biāo)刻線上的激光點(diǎn)越密集，標(biāo)刻效果越平滑，反之亦然。根據(jù)不同材料所需設(shè)置的參數(shù)不同，最常用的頻率范圍為：20?100KHz，低頻下表現(xiàn)為機(jī)械效應(yīng)，對于金屬、硅膠等材料低頻效果好，高頻表現(xiàn)為灼燒效應(yīng)，對于塑料、PC材料高頻效果好。

軟件目錄下存放了多種模板，以適應(yīng)不同尺寸不同材質(zhì)的零件，可以通過切換選擇合適的模板。點(diǎn)擊“切換文件”，彈出文件選擇框，選擇合適的模板打開，即可使用。其中模板名稱后的數(shù)值為模板標(biāo)刻內(nèi)容的尺寸，可以通過選擇不同尺寸的模板來標(biāo)刻大小不同的零件。

3.4 零部件打標(biāo)

從系統(tǒng)中調(diào)取需要打標(biāo)零部件的標(biāo)識(shí)圖樣、標(biāo)刻位置信息，并按照要求將零部件標(biāo)刻位置朝上水平放置，若零件底面不平則需放在工裝上（見圖5）。

將定位紅光照射在零部件被刻面，按下上升或者下降按鈕，將光源與零部件表面的距離保持在120-280mm范圍內(nèi)，再按下自動(dòng)對焦按鈕，光源會(huì)自動(dòng)調(diào)整達(dá)到最佳打標(biāo)高度。

點(diǎn)擊打標(biāo)軟件界面的紅光預(yù)覽按鈕，光源會(huì)發(fā)出與標(biāo)識(shí)圖樣尺寸相符的紅光照射在零部件表面，若紅光區(qū)域內(nèi)不平整則調(diào)整工裝臺(tái)上的滑動(dòng)平臺(tái)將平整面移至紅光區(qū)域。

點(diǎn)擊打標(biāo)軟件界面的激光標(biāo)刻按鈕，激光開始標(biāo)刻信息。

3.5 ?關(guān)機(jī)流程

關(guān)閉打標(biāo)軟件-關(guān)閉激光開關(guān)-關(guān)閉紅光開關(guān)-關(guān)閉計(jì)算機(jī)-關(guān)閉系統(tǒng)總開關(guān)（空開開關(guān)）。

4 結(jié)論

隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，汽車制造行業(yè)由傳統(tǒng)制造模式向智能制造模式轉(zhuǎn)型，利用工業(yè)化和信息化手段，使生產(chǎn)、存儲(chǔ)、發(fā)運(yùn)、銷售、售后等方面流程得到準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、科學(xué)的管理，有助于提高工作效率。

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