■ 孫中堯 孫境堯 劉星岑 張勝寶/ 中國(guó)航發(fā)東安

通過(guò)可視化視覺(jué)識(shí)別工具，建立產(chǎn)品表面處理標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)，形成外觀色度參考標(biāo)準(zhǔn)實(shí)物樣本，可以提高識(shí)別外觀標(biāo)準(zhǔn)判定的準(zhǔn)確性和清晰度，實(shí)現(xiàn)表面處理外觀標(biāo)準(zhǔn)判定的可視化，提升航空產(chǎn)品外觀質(zhì)量。

外觀是用戶對(duì)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(guò)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(tuán)隊(duì)以中國(guó)航發(fā)運(yùn)營(yíng)管理體系（AEOS）價(jià)值流為依托，結(jié)合可視化視覺(jué)識(shí)別工具，建立產(chǎn)品表面處理標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)流程，形成外觀色度參考標(biāo)準(zhǔn)實(shí)物樣本，提高了識(shí)別外觀標(biāo)準(zhǔn)判定的準(zhǔn)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(jià)值流分析

本項(xiàng)目利用價(jià)值流分析工具，對(duì)典型表面處理過(guò)程鉻酸鹽處理和陽(yáng)極化進(jìn)行全價(jià)值流程分析，發(fā)現(xiàn)“爆炸點(diǎn)”存在于驗(yàn)收和檢驗(yàn)工序，存在明顯的物料停頓及等待，且重復(fù)工步檢驗(yàn)過(guò)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(duì)瓶頸工序的進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前產(chǎn)品外觀質(zhì)量難以量化，導(dǎo)致受控指標(biāo)難以提升，外觀色度范圍通常以文字描述方式進(jìn)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(qiáng)，難以擬定具體指標(biāo)。創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)擬建立一種數(shù)據(jù)化、量化、視覺(jué)標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)物樣本，形成可供參考的檢驗(yàn)性規(guī)范并進(jìn)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(jià)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(guò)形成表面處理色度控制實(shí)物樣本建立外觀標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)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(tuán)隊(duì)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(biāo)準(zhǔn)外觀實(shí)物樣冊(cè)，形成直觀、標(biāo)準(zhǔn)可視化的實(shí)物檢驗(yàn)規(guī)范，作為零件發(fā)出的重要參考依據(jù)，大幅提升檢驗(yàn)效率。

第二，利用信息化手段，開(kāi)展工藝試驗(yàn)摸索鋁合金表面處理色度范圍參數(shù)，輔助色度儀校準(zhǔn)輔助檢測(cè)，實(shí)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(biāo)準(zhǔn)樣件冊(cè)，建立標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)作業(yè)流程

第四，形成表面處理外觀檢驗(yàn)規(guī)范，用于判定和識(shí)別不同材料、不同表面處理種類色度范圍，提升現(xiàn)場(chǎng)外觀內(nèi)控的可操作性，提升檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)性，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。

方案實(shí)施

局部修補(bǔ)標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)的建立

鉻酸鹽局部修補(bǔ)外觀問(wèn)題件

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

相較于常規(guī)的表面處理方式，局部修補(bǔ)面積較小，一般不超過(guò)零件總面積的5%，難以引起重視。由于修補(bǔ)位置及狀態(tài)存在不確定性，各規(guī)范中對(duì)局部修補(bǔ)的要求無(wú)法實(shí)現(xiàn)細(xì)致化，修補(bǔ)過(guò)程依賴于操作者的經(jīng)驗(yàn)，造成不同零件修補(bǔ)后存在較為明顯的差異。局部修補(bǔ)質(zhì)量是產(chǎn)品從合格到精品的一個(gè)重要因素，提升局部修補(bǔ)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(tuán)隊(duì)通過(guò)進(jìn)行局部修補(bǔ)相關(guān)工藝試驗(yàn)摸索和確定局部修補(bǔ)的防護(hù)方式選擇、溶液存放、工具選擇、步驟細(xì)化，最終確定了標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)流程并進(jìn)行流程效果工藝驗(yàn)證，制定了局部修補(bǔ)中的最常見(jiàn)的局部鉻酸鹽及液態(tài)阿洛丁標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)流程，一改以往粗獷的局部修補(bǔ)方式，對(duì)局部修補(bǔ)過(guò)程中的每一道工序都做出明確要求，用規(guī)范代替經(jīng)驗(yàn)。

液態(tài)阿洛丁標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)流程

鋁合金試驗(yàn)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(jī)械加工后常采用表面陽(yáng)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(tuán)隊(duì)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(guò)程試驗(yàn)方案，并對(duì)其外觀狀態(tài)進(jìn)行了整理歸類，形成了鋁合金表面處理標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)物樣冊(cè)，建立了鋁合金表面處理可視化標(biāo)準(zhǔn)，作為零件發(fā)出前直觀對(duì)比的參考依據(jù)。

按工藝方案得到的外觀樣冊(cè)可顯示該材料的標(biāo)準(zhǔn)色度范圍，實(shí)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(shí)現(xiàn)了外觀可視化、標(biāo)準(zhǔn)化的判定指導(dǎo)。

外觀標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)化輔助監(jiān)控外觀質(zhì)量

一直以來(lái)，表面處理外觀顏色一般只能靠語(yǔ)言描述的方式去界定，這種方式實(shí)際上存在著主觀的不確定性。建立標(biāo)準(zhǔn)樣冊(cè)是通過(guò)間接對(duì)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(shí)現(xiàn)可控。

在信息化工具中，對(duì)顏色有著明確的參數(shù)化定義。如常見(jiàn)的RGB顏色定義方式，通過(guò)定義紅色、藍(lán)色、綠色的數(shù)值就能夠確定一種唯一的顏色。也可以通過(guò)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(cè)，開(kāi)展色度參數(shù)試驗(yàn)，有效消除語(yǔ)言描述的不確定性，將顏色范圍在真正意義上實(shí)現(xiàn)參數(shù)化。通過(guò)對(duì)6061、2024、2A12等常見(jiàn)鋁合金材料表面處理后的色度參數(shù)的測(cè)量監(jiān)控，對(duì)比鉻酸陽(yáng)極化、硫酸陽(yáng)極化后的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)物試片色度參數(shù)，得到色差數(shù)據(jù)。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，積累有效數(shù)據(jù)，計(jì)算零件外觀合格情況下的△E值，最終得到不同材料鉻酸陽(yáng)極化及硫酸陽(yáng)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(yàn)數(shù)據(jù)為鋁合金陽(yáng)極化后的外觀檢測(cè)參數(shù)提供了有力的試驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，得到了檢測(cè)△E值的范圍，可輔助外觀實(shí)物色度試片，最終實(shí)現(xiàn)外觀數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)。

整理后的鋁合金試片冊(cè)

推廣與應(yīng)用

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

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

典型噴漆樣件

多類型標(biāo)準(zhǔn)化外觀實(shí)物樣冊(cè)可作為可視化顏色對(duì)比的直觀判據(jù)，并結(jié)合色差值△E數(shù)據(jù)進(jìn)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(shí)，受電鍍標(biāo)準(zhǔn)化外觀實(shí)物樣冊(cè)的啟發(fā)，創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了噴漆標(biāo)準(zhǔn)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(dòng)比較小，建立試片冊(cè)的方式適用性不強(qiáng)，故采用建立樣件照片的方式，作為零件發(fā)出參考。

通過(guò)收集鋁合金陽(yáng)極化、鎂合金鉻酸鹽處理等7個(gè)鍍種共計(jì)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(shí)，制作表面處理外觀顏色色卡樣冊(cè)用以識(shí)別工序標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定范圍內(nèi)不同材質(zhì)膜層外觀顏色。以實(shí)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(dòng)范圍，覆蓋了鋁合金、鈦合金、鎂合金鋼鐵材料的10個(gè)表面處理工種共42種材料，最大限度地還原了實(shí)際生產(chǎn)的零件外觀顏色。操作者及檢驗(yàn)人員可以通過(guò)零件與樣冊(cè)對(duì)比，有效地避免了不同批次零件外觀顏色差異明顯的問(wèn)題。

結(jié)束語(yǔ)

本項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了表面處理外觀可視化、標(biāo)準(zhǔn)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(guò)采用信息化手段結(jié)合大量工藝試驗(yàn)，形成表面處理外觀狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，使外觀狀態(tài)以數(shù)據(jù)形式進(jìn)行量化，形成了表面外觀輔助判定依據(jù)，對(duì)表面處理外觀標(biāo)準(zhǔn)的量化和數(shù)據(jù)化提供借鑒和參考。