1 引言

注射成型加工質(zhì)量的優(yōu)劣是塑料加工行業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的標(biāo)志之一,同時也反映模具設(shè)計與制造水平和企業(yè)生產(chǎn)與運作能力。實施注射成型的過程質(zhì)量控制及其質(zhì)量分析,確保企業(yè)能長期穩(wěn)定地生產(chǎn)出用戶滿意的塑件,這對從事注射成型及模具設(shè)計的技術(shù)人員和生產(chǎn)管理人員而言,既是必要的又是行之有效的。隨著全面質(zhì)量管理的形成和發(fā)展,現(xiàn)代質(zhì)量控制的重心不斷前移,正在由最終檢驗一點向多點擴(kuò)散,強(qiáng)調(diào)面向過程的質(zhì)量管理。這里的過程是指共同工作以產(chǎn)生輸出的供方、生產(chǎn)者、人員、機(jī)器、輸入材料、方法和環(huán)境及使用輸出的用戶之集合。

注射成型的質(zhì)量控制可以理解為2個不同的概念:一個是過程／產(chǎn)品的事后檢驗；另一個是過程／產(chǎn)品的事先控制,即通過統(tǒng)計控制的方法預(yù)測、監(jiān)控過程和產(chǎn)品的質(zhì)量變化趨勢,實時地調(diào)整、改進(jìn)生產(chǎn)過程,從而達(dá)到控制質(zhì)量的目的。顯而易見,后者可以使企業(yè)最大限度地降低不合格品,提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)效益。現(xiàn)試圖用系統(tǒng)論的觀點,將注射成型過程質(zhì)量作為一個系統(tǒng)整體,分析其影響因素,并提出控制過程質(zhì)量的措施。

2 影響注射成型過程質(zhì)量的因素識別及分析

要控制注射成型的過程質(zhì)量,就必須對影響過程質(zhì)量的因素進(jìn)行識別,并分析這些因素對過程質(zhì)量產(chǎn)生的影響。影響注射成型過程質(zhì)量的主要因素可歸結(jié)為六方面因素,簡稱“5M1E”,即:①人(Man):人的技術(shù)素質(zhì)、業(yè)務(wù)水平、質(zhì)量意識、工作情緒等。②機(jī)器(Machine):注塑機(jī)的性能、模具結(jié)構(gòu)及制造精度、維修及保養(yǎng)狀態(tài)等。③材料(Mat—a1):選用原材料的品種、規(guī)格、成分、性能等。④方法(M 0dS):注射成型工藝的選擇、操作規(guī)程等。⑤ 測量(M sI嬲礎(chǔ)吐):測量設(shè)備、試驗手段、測試方法、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等。⑥環(huán)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(zhì)量的影響。

注射成型的生產(chǎn)過程中,無論注塑機(jī)的性能如何優(yōu)良,模具如何合理精確,操作者技術(shù)多高,各種測試手段、方法以及原材料、環(huán)境等因素變化多小,塑件的質(zhì)量特性值總是有所差異的,這種差異即反映了注射成型質(zhì)量的不一致性(波動性)。一般將產(chǎn)生質(zhì)量波動的原因分成偶然性原因和系統(tǒng)性原因。注射成型的生產(chǎn)過程中“ m、lI的狀態(tài)必然表現(xiàn)為正常狀態(tài)和異常狀態(tài),因此影響注射成型加工質(zhì)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(zhì)量分析系統(tǒng)的特征

影響注射成型過程質(zhì)量的六方面因素構(gòu)成了注射成型過程質(zhì)量分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)加大了對產(chǎn)品質(zhì)量的監(jiān)控力度,特別是使對產(chǎn)品的質(zhì)量控制從單純的產(chǎn)品檢測轉(zhuǎn)向?qū)Ξa(chǎn)品生產(chǎn)過程的質(zhì)量控制,強(qiáng)調(diào)在質(zhì)量問題的“源”處控制質(zhì)量,重點進(jìn)行的是過程控制和預(yù)防,而不僅僅是產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量缺陷結(jié)果的控制。根據(jù)系統(tǒng)論的觀點,如果把注射成型過程質(zhì)量分析系統(tǒng)看作一個系統(tǒng)整體,它具有以下幾方面特征。

3．1 系統(tǒng)的整體性

即非加和性,是系統(tǒng)的本質(zhì)特征。系統(tǒng)不是各要素的簡單組合,而有統(tǒng)一性,諸多要素或子系統(tǒng)的充分協(xié)調(diào)和連接,提高系統(tǒng)的有序性和整體的運行效果。對注射成型過程質(zhì)量分析系統(tǒng)而言,其整體性體現(xiàn)在影響注射成型過程質(zhì)量的“~vI1E’’并不是相互獨立的,它們往往相互聯(lián)系,彼此之間相互作用。這就表明,要控制注射成型過程質(zhì)量,必須綜合考慮各因素間的相互聯(lián)系及相互作用。

3．2 系統(tǒng)的功能性和目標(biāo)性

系統(tǒng)是為特定的目標(biāo)而構(gòu)成的綜合體,其活動或行為可以完成一定的功能,即根據(jù)特定的目標(biāo),選擇某種行為,改變條件,使事物沿著某種確定的方向發(fā)展。注射成型過程質(zhì)量分析系統(tǒng)的運行,其目標(biāo)就是通過過程質(zhì)量控制得到滿足設(shè)計要求及使用要求的合格塑件,并非片面強(qiáng)調(diào)追求完美的高質(zhì)量。不然的話,將導(dǎo)致產(chǎn)品的質(zhì)量成本提高,質(zhì)量效益下降。

3．3 系統(tǒng)的可控性

對系統(tǒng)的控制作用,可以說是按照一定目標(biāo)對系統(tǒng)狀態(tài)空間中的各種可能狀態(tài)進(jìn)行選擇。因此,既需要有選擇的標(biāo)準(zhǔn),又需要有與環(huán)境作用的反饋機(jī)制,并且各個系統(tǒng)和要素之間有信息流動,這樣的系統(tǒng)才是可控系統(tǒng)。注射成型過程質(zhì)量分析系統(tǒng)是人工系統(tǒng),當(dāng)然是組織系統(tǒng),其運動發(fā)展存在著多種可能的狀態(tài),可以根據(jù)選定的目標(biāo),改變和創(chuàng)造各種調(diào)節(jié)手段,使其沿著系統(tǒng)行為可能性空間內(nèi)某一確定的方向或狀態(tài)發(fā)展。

3．4 系統(tǒng)的適應(yīng)性

一個系統(tǒng)和包圍該系統(tǒng)的環(huán)境之間通常都有物質(zhì)、能量和信息的交換,外界環(huán)境的變化會引起系統(tǒng)特性的改變,相應(yīng)地引起系統(tǒng)內(nèi)各部分相互關(guān)系和功能的變化。為了保持和恢復(fù)系統(tǒng)原有特性,系統(tǒng)必須具有對環(huán)境的適應(yīng)能力,例如反饋系統(tǒng)、自適應(yīng)系統(tǒng)和自學(xué)習(xí)系統(tǒng)等。不同地域不同階段,注射成型過程質(zhì)量分析系統(tǒng)的內(nèi)容將有所不同,而且隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,市場信息與環(huán)境發(fā)生變化的條件下,注射成型過程質(zhì)量分析系統(tǒng)也不斷地改變自身結(jié)構(gòu)和參數(shù)。

4 基于SPC的注射成型過程質(zhì)量控制

4．1 過程控制及spC

過程控制是指將過程中由隨機(jī)因素的作用而導(dǎo)致的正常質(zhì)量波動已被限制在合理范圍內(nèi),同時已將由系統(tǒng)因素的作用而導(dǎo)致的異常質(zhì)量波動完全杜絕的質(zhì)量管理活動。現(xiàn)代質(zhì)量管理要求以統(tǒng)計技術(shù)的應(yīng)用來實現(xiàn)過程控制,因此稱為“統(tǒng)計過程控制SPC (statistical plocess ecmtro1)”。實現(xiàn)統(tǒng)計過程控制的過程稱為處于“穩(wěn)定受控狀態(tài)”或“正常狀態(tài)”、“統(tǒng)計穩(wěn)態(tài)”。SPC是美國質(zhì)量管理專家休哈特博士于20世紀(jì)20-30年代在貝爾實驗室創(chuàng)造的理論。根據(jù)該理論,能科學(xué)地區(qū)分出生產(chǎn)過程的系統(tǒng)波動與隨機(jī)波動,從而對生產(chǎn)過程的異常及時警告,以便人們采取措施,消除異常,恢復(fù)過程的穩(wěn)定。

4．2 控制圖

控制圖是用于區(qū)分由異常或特殊原因引起的波動和過程所固有的隨機(jī)波動的一種統(tǒng)計工具。統(tǒng)計過程控制的核心內(nèi)容,是將過去對最終產(chǎn)品的質(zhì)量檢驗轉(zhuǎn)化為通過對動態(tài)生產(chǎn)過程中每—道工序或連續(xù)過程的質(zhì)量特性數(shù)據(jù),按一定的規(guī)則進(jìn)行及時描點得到控制圖,以控制圖來監(jiān)控、分析生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性,即由傳統(tǒng)的“事后檢驗”轉(zhuǎn)化為現(xiàn)在的“提前預(yù)測”。如果在控制圖上的點未出界,同時點的排列也是隨機(jī)的,則認(rèn)為過程處于穩(wěn)定狀態(tài)或統(tǒng)計控制狀態(tài)。如果控制點出界或界內(nèi)點排列非隨機(jī),則控制圖顯示過程出現(xiàn)異常波動,就認(rèn)為過程失控。此時,如果不采取措施而繼續(xù)生產(chǎn)下去,就可能生產(chǎn)出不合格產(chǎn)品,從而造成材料浪費,降低生產(chǎn)率,增加不良成本。這就是控制圖捕捉異常先兆的功能和預(yù)警的作用。用于統(tǒng)計過程控制的常用控制圖有計量型和計數(shù)型兩大類10種性質(zhì)的控制圖。在對注射成型過程分析時。通常根據(jù)實際情況要求選擇過程的受控質(zhì)量特性,根據(jù)樣本大小與各統(tǒng)計量獲得的難易程度選擇過程控制圖。注射成型的統(tǒng)計過程控制一般可選用計數(shù)型控制圖:不合格品率控制圖和不合格品個數(shù)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(jìn)“過程”是一個重復(fù)的程序,需要多次重復(fù)數(shù)據(jù)采集一數(shù)據(jù)處理一控制一分析一調(diào)整改進(jìn)一數(shù)據(jù)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(yīng)用

如某廠采用注射成型工藝生產(chǎn)聚苯乙烯糖果盤,經(jīng)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(zhì)等。

(1)選擇受控質(zhì)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(zhì)等。出現(xiàn)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(shù)據(jù)。每批為200只,按規(guī)定的時間間隔抽取10批,檢驗每批的不合格品個數(shù) 并且計算不合格品率P,記入表3作為預(yù)備數(shù)據(jù)。

(3)數(shù)據(jù)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(biāo)為不合格品個數(shù),橫坐標(biāo)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(shù)據(jù)。

在塑件批量大小 不固定的情況下,應(yīng)將不合格品個數(shù) 換成不合格品率P,同理可作P控制圖。步驟如下:采集數(shù)據(jù)；計算各批不合格品率P :

作P控制圖。以縱坐標(biāo)為不合格品率,橫坐標(biāo)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(biāo)記各批不合格品率。由于UCL和LCL的值與樣本大小72 有關(guān),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(yīng)用中,應(yīng)盡量采用P 控制圖,或采用P控制圖時仍將樣本大小 設(shè)為一定值。

(5)分析。如果注射成型過程處于控制狀態(tài)下,則不合格品率和不合格品個數(shù)在很小的范圍內(nèi)變化,此時所選定描述的受控質(zhì)量特性數(shù)據(jù)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(fā)生了較大的變化,就需要針對性地調(diào)整影響注射成型過程質(zhì)量的因素。

4．5 應(yīng)用說明

(1)V控制圖和 控制圖都是用于控制批量質(zhì)量水平的控制工具,當(dāng)樣本量(批量)固定一致時,P控制圖和 控制圖都可以應(yīng)用。但是,如果樣本量(批量)為變量,只能應(yīng)用P控制圖而不能應(yīng)用控制圖。

(2)在P控制圖和 控制圖的應(yīng)用中,樣本量的大小主要是根據(jù)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(chǎn)過程中并非處于不合格品為“零”的良好狀態(tài),但樣本中頻頻出現(xiàn)不合格品為“零”的虛假現(xiàn)象,很容易對過程作出錯誤的判斷。

(3)為使過程質(zhì)量控制更有效,應(yīng)將不合格品的成因進(jìn)行分類、統(tǒng)計并做詳細(xì)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(yù)防措施的重要依據(jù)資料。

5 結(jié)束語

就注射成型加工而言,其產(chǎn)品的質(zhì)量特性有著豐富的內(nèi)容,主要包括:

(1)塑件的尺寸穩(wěn)定性和性能穩(wěn)定性,如為滿足使用要求的塑件所應(yīng)具備的技術(shù)特性、結(jié)構(gòu)等。

(2)塑件的使用壽命及其經(jīng)濟(jì)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(yīng)性及安全可靠性,如電絕緣性能、毒性、阻燃性能、機(jī)械性能、防老化及耐腐蝕性等。建立起一個完整的、規(guī)范的注射成型產(chǎn)品過程質(zhì)量分析系統(tǒng)及質(zhì)量控制體系,對于企業(yè)應(yīng)對多變的市場及Et益增大的產(chǎn)品批量是十分必要的,在技術(shù)上也是可行的。統(tǒng)計過程控制在注射成型生產(chǎn)過程的質(zhì)量管理中能夠起到警示及預(yù)防作用。企業(yè)長期利用SPC指導(dǎo)注射成型生產(chǎn),進(jìn)行過程質(zhì)量分析,將會有效地降低生產(chǎn)成本,使產(chǎn)品的質(zhì)量水平趨于穩(wěn)定,產(chǎn)品質(zhì)量逐步提高,從而取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。