迟光伟 任毅

摘 要 基于汽车行业对于其零部件的可追溯性要求，当前注塑类零件多为模刻加手工粘贴标签方式体现产品基础信息，主要包含零件材质及生产日期等，介于常规粘贴标签过程容易出现的一系列错贴、漏贴、贴歪等问题，且无法实现过程参数追溯，从降本、增效、提质等角度综合考虑出发，顺应行业发展考虑推广汽车注塑类零件激光打码技术，在确保零件质量的同时为零件提供了可靠的精确追溯性。

关键词 激光打码;标签;自动化;精确追溯;汽车注塑件

目前汽车注塑类零件多采用模刻加手工粘贴标签方式体现材质、日期、班次标注。过往统计数据显示每年均出现多起标签错贴、漏贴、贴歪等问题，且一旦生产过程中出现某时间段注塑参数异常波动，无法锁定该时间段生产的产品，只能整个批次隔离报废，因此从行业发展角度研讨激光打码推广应用具备重要的意义。

1激光打码原理

激光打码的原理是通过灼烧和蚀刻，将物料表层的物质气化，并通过控制激光束的有效位移精确灼刻出条码，普通一维码只能横向位置表示大约20位的字母或数字信息，二维码在水平和垂直方向都可以存储信息，一维码只能由数字和字母组成，而二维码可存储汉字、数字和图片等信息，且占用空间小，因此二维码为激光打码主要推广形式[2]。条码的控制要求：①空白区，点阵周围的空白区应大于等于一个单元格尺寸;②为最大限度提高可读性，条码刻印颜色应与零件本体颜色明显区分，最低反差不低于20%;③二维码的角度偏差：行和列90°直角的角度偏离应控制在±7°[1]。

2激光打码的优势

激光打码对比常规贴条码、喷墨的优势：激光打码是通过激光束在各种不同的物质表面打上永久的标记，将条码的信息刻在产品上。具有耐热、清晰、便于扫码，不容易仿制和更改等优点。粘贴标签以及喷墨形式不耐热、易脱落、字体模糊不宜扫码，还容易堵塞喷头等风险，且维护成本高。因此激光打码具备广泛推行的优势。

3常见的激光打码类型及应用领域

激光打码机主要分为控制器、激光发生器两大核心部件，目前产品主要有CO2激光打码机、光纤激光打码机、紫外激光打码机三大系列，CO2激光打码机，主要优势为风冷，无耗材，价格便宜，字体清晰，不容易被擦掉，防伪效果好，无耗材，环保，劣势为不能标刻金属材料，主要应用于大部分的非金属材质上面，塑料，木头、亚克力等，单机成本估算在3.5～5.5万;光纤激光打码机优势在于光纤激光器转化率高，光束质量好，可实现生产高效率，滿足高速生产线需求，字体清晰，不容易被擦掉，防伪效果好，无耗材，环保，劣势为不能标刻木头、亚克力等材料，主要应用于特别是金属和特殊塑料材质产品上进行激光打标，单机成本约3.5～5.0万;紫外激光打码机主要优势为没有热作用产生，打码的结果精密、光滑，侧壁陡直，不会产生热效应，不会产生烧焦问题，光束质量好，聚焦光斑更小.具有光束质量优异、短脉宽、热影响小、高精度、高峰值、高频率、高速、免维修、故障低等优异性能。但是缺点亦很明显，需要水冷却，价格最高，主要应用于超精细加工的高端市场，特殊材料打标。单机成本约7.5～9.0万，大部分塑料零件使用以上三种打码机均可实现，但由于整车内饰注塑类零件通常受配置影响有多种颜色，目前研究验证发现CO2激光打码与光纤激光打码均无法实现同时满足深色和浅色两种零件同时打码的要求（国外研究部分塑料添加激光敏感的添加剂除外[4]），仅紫外线打码可实现。

4激光打码设备与零件生产厂家设备的对接

激光打码设备可安装于生产过程中的任何环节，可以是最初的注塑工位，也可安装在最终的检验工位，且无论零件厂商控制系统是否导入MES均可实现，若厂家已导入MES系统，且注塑机已加入MES系统，激光打码机只需从MES下载要打码的信息即可，如需复检，可通过外置扫描枪的方式检查信息是否OK。若零部件生产厂家没有MES系统，或者有MES但注塑机未加入MES系统，若需打印的参数为注塑机提供，且PLC协议放开，打码设备可以直接与注塑机对接抓取注塑机数据，同样如需复检，可通过外置扫描枪的方式检查信息是否OK。

5实际应用案例

某注塑零件厂商将激光打码设备安装在注塑机旁，零件脱模后由机器人抓取产品到打码机处打码，打码稳定精确度高，打码时间为5s，这一过程依赖于塑料的热传导，打码速度通常比系统允许充分传导以达到所需结果的最大能力要慢，且受激光束的数量和条码复杂度的影响[3]，该条码与MES系统联动，后道所有工序都进行该条码扫描，整个生产过程精确追溯，扫描信息均可存储在MES系统里，后续可查询该产品每道工序信息，前期投资50000元，该产品量纲20万/年，硬收益——取代热敏打印机：2000元/台，条码纸0.03元/张，年节约：20万*0.03=6000元，使用激光打印条码后，完成注塑一人多机，减少操作人员1人，人工费用11万/年，合计11.8万元/年。软收益——降低了操作人员的劳动强度，降低了后道因条码不清及磨损导致的设备停机率，减少了设备人员对热敏打印机的维护保养。

6结束语

目前第一阶段部分注塑厂商已感受到了激光打码技术革新带来的红利，实现了降本、增效、提质的综合效果，第二阶段随着注塑机等相关设备及模具陆续增加更多的传感器，如压力、时间、温度等，激光打码机可与生产设备联动实时捕捉工艺参数信息，并将相关参数刻印于产品上的二维码中，产品无须调取专用设备记录，直接使用手机扫描即可导出相关信息。

参考文献

[1] 程清岭，范天民，魏彦杰，等.二维条码在整车质量追溯系统中的应用[J].汽车应用，2015，5：25-26.

[2] 周利，冯元俊.汽车零部件的质量追溯过程实现[J].装备制造技术，2019，9：35.

[3] Richard L.Implementation of beam-steered Laser Marking of Coated and Uncoated plastics[J].Stevenson，1999：309-315.

[4] Christian Herkt Maetzky， Wilfried Robers.Investigation On Color Change Reaction During Laser Marking Of plastics[J]. Polymer in Information Technology，1995：57-63.