過程統(tǒng)計在注塑成型中的應用

摘 要：注塑生產(chǎn)是典型的批量化生產(chǎn)，穩(wěn)定的生產(chǎn)過程是保證產(chǎn)品質(zhì)量的必要條件。統(tǒng)計方法在注塑生產(chǎn)過程的應用，不僅可以幫助研究者繪制工藝過程的控制圖，了解工藝過程是否穩(wěn)定，而且可以協(xié)助其制定較為合理的監(jiān)控公差，及時探測過程中出現(xiàn)的工藝上的異常波動。由此，本文主要探討過程統(tǒng)計在注塑成型中的應用。

關鍵詞：過程統(tǒng)計;注塑成型;工藝監(jiān)控

中圖分類號：TQ320.662文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）13-0058-03

Process Statistic Application in Injection Molding

SUN Linxing

（Nanchang University，Nanchang Jiangxi 330031）

Abstract： Injection production is a typical batch production， and stable production process is the necessary condition to ensure product quality. The application of statistical method in the injection molding process can not only help researchers to draw the control chart of the process and know whether the process is stable， but also help them to make a more reasonable monitoring tolerance and detect the abnormal fluctuations in the process in time. Therefore， this paper mainly discussed the application of process statistics in injection molding.

Keywords： process statistic;injection molding;process monitor

1 注塑成型過程簡介

1.1 注塑成型過程

注塑成型是通過融化塑料粒子，將其注入模具內(nèi)，經(jīng)冷卻，形成特定形狀的塑料制品。注塑成型可以成型不同結(jié)構和尺寸的塑料產(chǎn)品，其可用于熱塑性塑料、熱固性塑料、彈性體、復合材料（如金屬粉末）、發(fā)泡材料的成型。

1.2 注塑過程中的監(jiān)控值

注塑過程中的監(jiān)控值如表1所示。

表1中的各項工藝監(jiān)控值可反映注塑生產(chǎn)過程是否穩(wěn)定、正常。在注塑生產(chǎn)過程中，注塑機可按設定公差監(jiān)控每次注塑生產(chǎn)循環(huán)中的各項工藝實際數(shù)值。工藝監(jiān)控實際值可按每次循環(huán)生產(chǎn)順序保存。

2 過程統(tǒng)計在注塑成型中的應用

2.1 設定合理的注塑監(jiān)控公差意義

注塑生產(chǎn)是典型的批量化生產(chǎn)，需要穩(wěn)定的生產(chǎn)過程，也需要設定合理的注塑監(jiān)控公差，一旦出現(xiàn)異常情況，機器可以及時探測、觸發(fā)停機或自動篩選（可通過聯(lián)機控制的篩選板、機器人或傳輸帶來實現(xiàn)自動報廢），以避免可疑品流入合格品中。

各工藝監(jiān)控項基準值及其公差構成各項的允許范圍。在注塑循環(huán)生產(chǎn)過程中，如果各項工藝數(shù)據(jù)在此范圍內(nèi)，說明生產(chǎn)過程穩(wěn)定。反之，如果有某項數(shù)據(jù)超出范圍，說明此項數(shù)據(jù)有異常變化，機器可觸發(fā)報警。

如何才能設定合理的監(jiān)控公差呢？如圖1左半部分所示，設定合理的基準值和公差才可以探測出生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的異常情況，而且能避免將好的產(chǎn)品誤判為不良品。圖1右半部分是余料量（料墊）的過程統(tǒng)計控制圖。右側(cè)有4組設定不同的監(jiān)控公差，第2組的監(jiān)控范圍是比較合理的。其基準值等于過程統(tǒng)計的均值，其允許區(qū)間約等于過程統(tǒng)計控制圖的上下限。

2.2 建立合理的監(jiān)控公差

在生產(chǎn)過程中，通常依據(jù)參數(shù)窗口驗證的結(jié)果或以往的生產(chǎn)經(jīng)驗得出工藝監(jiān)控公差。在本文中，用如圖2所示的關系圖來闡述如何制定合理的監(jiān)控公差。

收集生產(chǎn)過程中的工藝數(shù)據(jù)，用統(tǒng)計方法制定控制圖。綜合比較目前的公差、控制圖的上下限、技術中心推薦的公差，可以制定更為合理的公差即目標公差。理想的目標公差可以更加靈敏地探測到生產(chǎn)過程中的異常波動，但又不會將正常的變化誤判為異常波動。如果新的公差形成的區(qū)間≤目前的公差區(qū)間，則不需要進一步驗證。如果新的公差區(qū)間>目前的公差區(qū)間，需要收集工藝數(shù)據(jù)有較大波動的極限樣品，檢查產(chǎn)品質(zhì)量，以驗證新的公差區(qū)間是否可以保證產(chǎn)品的品質(zhì)。制定的新公差還需要一段時間的試運行，以確認其合理性。

2.3 過程統(tǒng)計之單值控制圖

單值控制圖可以分析生產(chǎn)出的每一個單位樣本的相關數(shù)據(jù)。單值控制圖的中心線、上下控制界限分別是：

式中，[mr]為單值之間的移動極差的均值;[d2]的取值見表2。結(jié)合案例1來說明單值控制圖方法在注塑生過程中的應用[1]。

案例1：樣品A，選取2個原料批次各100個注射時間的工藝監(jiān)控數(shù)據(jù)進行分析。注射時間的數(shù)據(jù)統(tǒng)計表如表3所示，單值控制圖如圖3所示。

從圖3可看出，除去開機生產(chǎn)和出現(xiàn)報警時的異常數(shù)據(jù)，兩批次的注射時間都在控制線上限3.425和下限3.278之間，即在公差范圍±2.2%以內(nèi)，說明注射時間過程穩(wěn)定，是受控的。原來設置的監(jiān)控公差為±4.8%，技術中心推薦的公差為±5%，說明原設置合理。如果原設置為±20%，基于控制圖和技術中心推薦的公差，可對注射時間的公差進行優(yōu)化，優(yōu)化的區(qū)間在2.2%～5.0%。

按此方法，可以對表格1中提到的其他的工藝數(shù)據(jù)的公差進行分析優(yōu)化。

2.4 選取合理的樣本容量

創(chuàng)建日?？刂茍D，需要選取合理的樣本容量。筆者在這里列舉兩種較為常見的方式：第一種方式，按生產(chǎn)的時間順序，每隔一段時間抽取一定的樣本量，如每天的08：00、09：00、10：00等，每次抽樣5～10模數(shù)據(jù)，分析總體的過程是否處于受控狀態(tài);第二種方式，如果要分析生產(chǎn)工藝過程是否會隨某生產(chǎn)條件的改變而產(chǎn)生影響，或想確認生產(chǎn)過程中是否有重復的波動（這種波動很難用第一種方式完整地探測到），可以按研究的對象不同，分批次、班次、模具變更、報警前后、采集連續(xù)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，分析其變化規(guī)律、偏差原因。

3 結(jié)語

在注塑生產(chǎn)過程中，設定合理的工藝監(jiān)控值的公差有助于及時探測出生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的異常，提醒生產(chǎn)人員及時采取相應的措施。通過對工藝的監(jiān)控值進行統(tǒng)計分析，定期查看控制圖，有助于生產(chǎn)人員及時了解各個產(chǎn)品生產(chǎn)工藝過程的穩(wěn)定狀態(tài)、有無出現(xiàn)偏差，及出現(xiàn)偏差的趨勢。這些信息對調(diào)查出現(xiàn)偏差的原因，采取正確的糾正措施具有較大幫助。

參考文獻：

[1]道格拉斯·C·蒙哥馬利，喬治·C·朗格爾，諾爾馬·法里斯·于貝爾.工程統(tǒng)計學[M].代金，魏秋萍，譯.北京：中國人民大學出版社，2013.

收稿日期：2020-04-10

作者簡介：孫林星（1983—），男，本科，工程師，研究方向：注塑成型工藝。