發布日期：2022-07-14 點擊率：39
1 引言
注射成型加工質量的優劣是塑料加工行業技術經濟發展水平的標志之一,同時也反映模具設計與制造水平和企業生產與運作能力。實施注射成型的過程質量控制及其質量分析,確保企業能長期穩定地生產出用戶滿意的塑件,這對從事注射成型及模具設計的技術人員和生產管理人員而言,既是必要的又是行之有效的。隨著全面質量管理的形成和發展,現代質量控制的重心不斷前移,正在由最終檢驗一點向多點擴散,強調面向過程的質量管理。這里的過程是指共同工作以產生輸出的供方、生產者、人員、機器、輸入材料、方法和環境及使用輸出的用戶之集合。
注射成型的質量控制可以理解為2個不同的概念:一個是過程／產品的事后檢驗；另一個是過程／產品的事先控制,即通過統計控制的方法預測、監控過程和產品的質量變化趨勢,實時地調整、改進生產過程,從而達到控制質量的目的。顯而易見,后者可以使企業最大限度地降低不合格品,提高生產效率和生產效益。現試圖用系統論的觀點,將注射成型過程質量作為一個系統整體,分析其影響因素,并提出控制過程質量的措施。
2 影響注射成型過程質量的因素識別及分析
要控制注射成型的過程質量,就必須對影響過程質量的因素進行識別,并分析這些因素對過程質量產生的影響。影響注射成型過程質量的主要因素可歸結為六方面因素,簡稱“5M1E”,即:①人(Man):人的技術素質、業務水平、質量意識、工作情緒等。②機器(Machine):注塑機的性能、模具結構及制造精度、維修及保養狀態等。③材料(Mat—a1):選用原材料的品種、規格、成分、性能等。④方法(M 0dS):注射成型工藝的選擇、操作規程等。⑤ 測量(M sI嬲礎吐):測量設備、試驗手段、測試方法、質量標準等。⑥環境:工作場地的溫度、濕度、含塵量、噪音等。
表1具體分析“5MIE”對注射成型過程質量的影響。
注射成型的生產過程中,無論注塑機的性能如何優良,模具如何合理精確,操作者技術多高,各種測試手段、方法以及原材料、環境等因素變化多小,塑件的質量特性值總是有所差異的,這種差異即反映了注射成型質量的不一致性(波動性)。一般將產生質量波動的原因分成偶然性原因和系統性原因。注射成型的生產過程中“ m、lI的狀態必然表現為正常狀態和異常狀態,因此影響注射成型加工質量的因素可分為正常因素和異常因素兩大類,見表2。
3 注射成型過程質量分析系統的特征
影響注射成型過程質量的六方面因素構成了注射成型過程質量分析系統。該系統加大了對產品質量的監控力度,特別是使對產品的質量控制從單純的產品檢測轉向對產品生產過程的質量控制,強調在質量問題的“源”處控制質量,重點進行的是過程控制和預防,而不僅僅是產品生產質量缺陷結果的控制。根據系統論的觀點,如果把注射成型過程質量分析系統看作一個系統整體,它具有以下幾方面特征。
3．1 系統的整體性
即非加和性,是系統的本質特征。系統不是各要素的簡單組合,而有統一性,諸多要素或子系統的充分協調和連接,提高系統的有序性和整體的運行效果。對注射成型過程質量分析系統而言,其整體性體現在影響注射成型過程質量的“~vI1E’’并不是相互獨立的,它們往往相互聯系,彼此之間相互作用。這就表明,要控制注射成型過程質量,必須綜合考慮各因素間的相互聯系及相互作用。
3．2 系統的功能性和目標性
系統是為特定的目標而構成的綜合體,其活動或行為可以完成一定的功能,即根據特定的目標,選擇某種行為,改變條件,使事物沿著某種確定的方向發展。注射成型過程質量分析系統的運行,其目標就是通過過程質量控制得到滿足設計要求及使用要求的合格塑件,并非片面強調追求完美的高質量。不然的話,將導致產品的質量成本提高,質量效益下降。
3．3 系統的可控性
對系統的控制作用,可以說是按照一定目標對系統狀態空間中的各種可能狀態進行選擇。因此,既需要有選擇的標準,又需要有與環境作用的反饋機制,并且各個系統和要素之間有信息流動,這樣的系統才是可控系統。注射成型過程質量分析系統是人工系統,當然是組織系統,其運動發展存在著多種可能的狀態,可以根據選定的目標,改變和創造各種調節手段,使其沿著系統行為可能性空間內某一確定的方向或狀態發展。
3．4 系統的適應性
一個系統和包圍該系統的環境之間通常都有物質、能量和信息的交換,外界環境的變化會引起系統特性的改變,相應地引起系統內各部分相互關系和功能的變化。為了保持和恢復系統原有特性,系統必須具有對環境的適應能力,例如反饋系統、自適應系統和自學習系統等。不同地域不同階段,注射成型過程質量分析系統的內容將有所不同,而且隨著科學技術的快速發展,市場信息與環境發生變化的條件下,注射成型過程質量分析系統也不斷地改變自身結構和參數。
4 基于SPC的注射成型過程質量控制
4．1 過程控制及spC
過程控制是指將過程中由隨機因素的作用而導致的正常質量波動已被限制在合理范圍內,同時已將由系統因素的作用而導致的異常質量波動完全杜絕的質量管理活動。現代質量管理要求以統計技術的應用來實現過程控制,因此稱為“統計過程控制SPC (statistical plocess ecmtro1)”。實現統計過程控制的過程稱為處于“穩定受控狀態”或“正常狀態”、“統計穩態”。SPC是美國質量管理專家休哈特博士于20世紀20-30年代在貝爾實驗室創造的理論。根據該理論,能科學地區分出生產過程的系統波動與隨機波動,從而對生產過程的異常及時警告,以便人們采取措施,消除異常,恢復過程的穩定。
4．2 控制圖
控制圖是用于區分由異常或特殊原因引起的波動和過程所固有的隨機波動的一種統計工具。統計過程控制的核心內容,是將過去對最終產品的質量檢驗轉化為通過對動態生產過程中每—道工序或連續過程的質量特性數據,按一定的規則進行及時描點得到控制圖,以控制圖來監控、分析生產過程的穩定性,即由傳統的“事后檢驗”轉化為現在的“提前預測”。如果在控制圖上的點未出界,同時點的排列也是隨機的,則認為過程處于穩定狀態或統計控制狀態。如果控制點出界或界內點排列非隨機,則控制圖顯示過程出現異常波動,就認為過程失控。此時,如果不采取措施而繼續生產下去,就可能生產出不合格產品,從而造成材料浪費,降低生產率,增加不良成本。這就是控制圖捕捉異常先兆的功能和預警的作用。用于統計過程控制的常用控制圖有計量型和計數型兩大類10種性質的控制圖。在對注射成型過程分析時。通常根據實際情況要求選擇過程的受控質量特性,根據樣本大小與各統計量獲得的難易程度選擇過程控制圖。注射成型的統計過程控制一般可選用計數型控制圖:不合格品率控制圖和不合格品個數控制圖。
4．3 控制圖的實施過程及注射成型S 流程
使用控制圖來控制和改進“過程”是一個重復的程序,需要多次重復數據采集一數據處理一控制一分析一調整改進一數據采集等幾個基本步驟。注射成型過程控制的模型流程如圖1所示。
4．4 實例應用
如某廠采用注射成型工藝生產聚苯乙烯糖果盤,經常因外觀缺陷而形成不良品,降低了一次合格率。不合格的成因包括氣泡、流痕、熔接痕、變形、注射不足、雜質等。
(1)選擇受控質量掙I生。因外觀缺陷而形成不良品的成因包括氣泡、流痕、熔接痕、變形、注射不足、雜質等。出現上述任一成型缺陷均視作外觀缺陷,計入不合格品中。
(2)采集數據。每批為200只,按規定的時間間隔抽取10批,檢驗每批的不合格品個數 并且計算不合格品率P,記入表3作為預備數據。
(3)數據處理。計算平均不合格品率P:
(4)作P 控制圖。如圖2所示,縱坐標為不合格品個數,橫坐標為塑件批號,它的中心線用實線,上、下控制界限用虛線,并注明數據。
在塑件批量大小 不固定的情況下,應將不合格品個數 換成不合格品率P,同理可作P控制圖。步驟如下:采集數據；計算各批不合格品率P :
作P控制圖。以縱坐標為不合格品率,橫坐標為塑件批號,它的中心線P用實線表示,上、下控制界限用虛線表示,并標記各批不合格品率。由于UCL和LCL的值與樣本大小72 有關,72又各不相同,因而所計算的每個樣本UCL和L CL值也各不相等,得出的是直方折線。相對而言,計算、繪圖及分析判斷都較 控制圖麻煩。故在實際應用中,應盡量采用P 控制圖,或采用P控制圖時仍將樣本大小 設為一定值。
(5)分析。如果注射成型過程處于控制狀態下,則不合格品率和不合格品個數在很小的范圍內變化,此時所選定描述的受控質量特性數據不超過控制圖中的上、下控制界限線；相反,若P和P 變化較大,超出控制圖中的上、下控制界限線,則說明成型過程發生了較大的變化,就需要針對性地調整影響注射成型過程質量的因素。
4．5 應用說明
(1)V控制圖和 控制圖都是用于控制批量質量水平的控制工具,當樣本量(批量)固定一致時,P控制圖和 控制圖都可以應用。但是,如果樣本量(批量)為變量,只能應用P控制圖而不能應用控制圖。
(2)在P控制圖和 控制圖的應用中,樣本量的大小主要是根據平均每次取樣時,在樣品中至少能包含1個以上的不合格品來確定。否則由于樣本量過小,盡管生產過程中并非處于不合格品為“零”的良好狀態,但樣本中頻頻出現不合格品為“零”的虛假現象,很容易對過程作出錯誤的判斷。
(3)為使過程質量控制更有效,應將不合格品的成因進行分類、統計并做詳細記錄,以便將來對過程異常分析時,作為查找異常因素并采取糾正與預防措施的重要依據資料。
5 結束語
就注射成型加工而言,其產品的質量特性有著豐富的內容,主要包括:
(1)塑件的尺寸穩定性和性能穩定性,如為滿足使用要求的塑件所應具備的技術特性、結構等。
(2)塑件的使用壽命及其經濟性,如塑件使用的耐久性、制造成本和使用成本等。
(3)塑件使用要求上的適應性及安全可靠性,如電絕緣性能、毒性、阻燃性能、機械性能、防老化及耐腐蝕性等。建立起一個完整的、規范的注射成型產品過程質量分析系統及質量控制體系,對于企業應對多變的市場及Et益增大的產品批量是十分必要的,在技術上也是可行的。統計過程控制在注射成型生產過程的質量管理中能夠起到警示及預防作用。企業長期利用SPC指導注射成型生產,進行過程質量分析,將會有效地降低生產成本,使產品的質量水平趨于穩定,產品質量逐步提高,從而取得良好的經濟效益。
