SPC在注塑成型过程中的应用.docx

摘要从监测参数和测量、参数值的分布状态确定、过程能力的计算、控制图的建立几个方面探讨了在注塑成型中进行统计过程控制的特殊性和解决办法。
关键词SPC注塑成型参数分布状态过程能力控制图

SPC从问世以来，得到很大的推广。汽车行业的ISO/TS16949：2000技术规范把SPC作为一项工具要求在产品开发和生产中进行使用。对SPC在生产过程中运用所带来的好处就是预防控制、获得改进机会，但在与具体的生产结合过程中，就会碰到这些问题，如何选择监控参数并进行测量，这些参数的分布模式是什么样的，如何计算过程能力，如何建立控制图等。下面就开始探讨在注塑成型过程中这些问题该如何解决。
一、监测参数和测量
注塑成型过程的控制水平在很大程度上取绝于测量系统的完善程度。这就意味着不仅需要合理地选择所要测量的过程参数，而且要正确的使用传感器、转换器，并将其置于正确的位置。通过对所选的参数进行在线监测，在理想的资源配备状态下，把这些参数值输入计算机，就可以计算出极差、控制限、标准偏差等并得到控制图。以此为基础的实时SPC对于过程的精密监控是非常有用的。
1、注塑制品的质量参数
反映产品质量的参数有尺寸、重量、外观、性能。
1.1尺寸的定义是容易的，在开发产品中，对重要的尺寸基本上需要进行过程能力计算。根据测量方法，可获得计量型数据，也可转化为计数型数据。
1.2单个外观缺陷及其优劣的定义
对外观缺陷分两类，一类是难以明确测量的缺陷如：烧焦、分层剥离、油渍、溢料飞边、蛇形、空洞和熔接痕等，这些缺陷很难给予度的量测，但通过观察可以给出以下区分其优劣的定义。
1（不合格）如果缺陷未消除
0（合格）如果缺陷已消除
Yi={（式1）
+1缺陷恶化
0缺陷没有变化
-1缺陷改进
△Yi={（式2）
式中Yi——第i种缺陷，I=1，2，3,···m种缺陷；
△Yi——定性质量的改变。
可以明确测量的缺陷如：色泽、波流痕、光泽不良、萎缩、欠注、凹陷和翘曲变形等。对这类数据有两种处理办法，一是直接用计量型数据进行统计，二是转化为二元判断后的计数型数据，如下转化：
1如果yi＞bi
0如果yi≤bi
Yi={（式3）

+1如果△yi＞0
0如果△yi=0
-1如果△yi＜0
△Yi={（式4）

式中yi——第i种缺陷的测量值；
bi——无缺陷的上限值。
式1、2中假设，Yi减小则制品缺陷改进。

1.2.1多缺陷及其优劣的定义
当有多个缺陷同时出现时，就成为多目标优化的问题。通常各个目标在问题中并不处于同等重要的地位，可以将各种缺陷按重要程度分出优先次序，则总的制品缺陷程度可定义为如下：
k=1
R
nk

j=1
F（x）=∑Pk∑Ykj（x）（式5）

式中，Pk——R个优先级因子；
nk——按优先级排列的缺陷个数
Ykj——第k种缺陷的度量值
考虑到当一种缺陷有所改进而同时另一种却恶化时，有可能出现模棱两可的结果，即在某些情况下，总的缺陷是改善了还是恶化了由
式5确定的度量可能引起混淆。为了消除这种情况，一种有效的办法是每一级中只有一种缺陷，因此可将式5修正并简化为
k=1
R

F（x）=∑PkYk（x）（式6）

△F（x）=∑Pk△Yk（x）（式7）
在式6、式7描述缺陷及改善程度的情况下，只要优先级高的缺陷有所改善，则认为总的缺陷有所改善。
1.3性能参数
性能，包括燃烧性、机械性能、化学性能等，有可以获取计量型数据的，也有制作二元判断的，如耐腐蚀性能。由于是破坏性的，基本上没有纳入统计控制中。这些质量特征的控制，一般是分解到过程参数中进行控制，能支持该性能在生产中得到保证即可。半年或一年进行验证。
1.4重量
产品重量是很容易进行测量和纳入统计分析的，另一方面，在过程开发初期对过程能力研究之后，在较低的开发成本和一般的质量控制水平下，仅用重量这个参数进行过程监控是很不错的选择。通过注塑成型分析，当注塑过程不稳定时，重量不发生变化的概率很低，所以误判的可能性不大。如果再配以外观100%的检验，这种监控就很可靠了。
2、过程参数
2.1注塑机的控制系统与过程参数统计
注塑机的控制系统有温控系统、液压控制系统、移动距离控制系统、时间控制系统等，为了反映这些系统的好坏，都应该进行统计分析，并以此来评定注塑机的性能。如下表所示，1级注塑机保压时间变动小于0.02s，9级注塑机保压时间变动小于0.04s，相当于1级的两倍。一些注塑机的生产厂商已经根据上述方法对机器能力进行分级，保证了机器性能，在对注塑机进行预防性维修时也可采用这个方法。随着注塑机的不断改进，不同级别的各值也将随着时间的推移而变化。
表1：
参数等级123456789注射时间/s0.040.050.060.070.080.100.120.140.17保压时间/s0.020.020.030.030.