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过程开发的系统方法

实现无保姆注射成型过程的路径是用数据铺设的,可以通过遵循一定的步骤找到。

几年前,洛杉矶地区的一家公司邀请我为我的过程开发软件Nautilus做一个演示。该公司的所有者/总裁被他的客户告知,将该项目视为一种帮助其流程开发的方法。他非常沮丧!我走进会议室,他说的第一句话——甚至在任何问候之前——就是:“我多年来没有使用任何工具就开发了loping过程,并且经营了一个成功的企业,为什么我要购买你们的软件?”

我心平气和地说:“完全正确!你的生意做得很成功,但你本可以做得更成功、更有利可图。”这再次激怒了他。我总是以身作则,所以尽管我只打算在那里呆一个小时左右,我还是花了一天的时间(免费),拿了他生产的一个四腔模具,将周期时间从32秒降至26秒——减少了16%——同时也降低了他的检查频率,并开发了一个无需调整的健壮流程,他们可以“永远”运行,而不需要更改流程。

恕我直言,我们行业的所有加工人员,我所见过的最大的错误是在模具车间或模具制造商的第一次运行时试图按照规格来模具零件。第一轮应该集中在两个主要方面。

首先,模具的设计和制造是否已达到“无需调整,无需保姆”的程度?一旦模具在冲压和运行生产,过程技术员应该永远不需要,直到运行结束。第二个方面是检查产品质量是否在规格范围内,是否需要不断调整工艺以保持产品质量。例如,从白班到夜班或商店门开着时是否需要更改流程?

稳健的过程是指在整个生产过程和未来生产过程中,在不改变工艺参数的情况下,按照要求的质量规格生产零件。实现这样一个过程应该是过程开发的目标。在我的研讨会开始时,我问班上的同学:“如果我让你们把车开5小时,不停车,定速调到80英里/小时,你们更喜欢哪条路——悬崖边的路还是宽车道的直线公路?”这个类总是发现答案是显而易见的。

11 + 2注塑工艺参数。

11 + 2注塑工艺参数。

在悬崖边的道路上,一个小小的分心或一个小错误都可能让你倾侧,但如果你在一条宽阔的道路上驾驶,你可以短暂地转移注意力,调整车内温度,选择一个电台或喝一口水。简单地说,这就是健壮性。该过程应该能够缓冲任何自然变化,并仍然生产规格内的部件。自然变化总是存在于每一个过程中,无论是从家里开车去工作,一个成型过程,还是冰晶的形成。目标应该是最小化差异,因为它永远不能被消除。一个成型过程必须能够在定速控制中运行,并且必须是健壮的。

在模压产品中变化来自哪里?在广泛的范围内,变化可能来自机器、塑料、环境、测量系统、人员和成型过程。可能还有更多,但这些是主要贡献者。作为一个在机器上有模具,需要开发成型工艺的加工者,我们需要专注于成型工艺。当然,在此之前,我们需要了解和评估机器、材料和其他投入,以确定它们都能以最小的变化充分发挥作用。这些是我所谓的11+2工艺参数在成型机上,将影响零件的质量(图1)。如果包和保持阶段是分开的,那么有13个参数,但在某些情况下,他们没有分开,所以我们有11个参数。

这些参数现在成为零件质量变化的一个来源,因此我们需要找到它们的最佳设置,使工艺能够稳健。我们需要为每个参数找到一个宽车道,这样我们最终将有一个过程,也将在宽车道高速公路上成型零件。加工者经常使用科学成型技术进行工艺开发。

我认为这个过程是球团的完整旅程,我们需要注意的每一个方面。

我更喜欢用“科学加工”这个词,因为这个过程从塑料颗粒进入模塑车间开始,被储存、干燥、加工成一个零件,然后经历模后收缩,包装并运出大门。我认为这个过程是球团的完整旅程,我们需要注意的每一个方面。科学成型是我们在成型机上进行的工艺开发活动(图2)。

我将工艺开发活动分为两个阶段(图3)。在第一阶段,我探索11+2参数中的每一个,并找到可以塑造外观上可接受的部件的设置范围。这些被称为化妆过程窗口(CPW)。你可以将CPW与你可以开车的高速公路车道的宽度联系起来。最重要的是,在阶段1中我没有查看任何维度。阶段1的全部目标是确定,“我是否可以拥有一个健壮的过程,而不考虑维度?”

科学处理

学会把科学成型看作是科学加工的一个要素。

在阶段2中必须考虑维度。一旦我知道范围(过程窗口),我可以得到外观上可接受的部分,然后我将执行设计实验(DOE)来评估尺寸和每个设置范围之间的关系。例如,让我们考虑,在4000塑料psi的包装压力下,零件有短镜头,而在9000塑料psi以上,零件有闪光。因此,在4000和9000 psi下成型的零件是可以接受的,工艺窗口的宽度是5000 psi。

DOE意味着在4000 - 9000 psi的包装压力下测量尺寸,然后选择4000 - 9000 psi之间的压力来实现所需的尺寸。事实上,这可以是一个范围,而不仅仅是一个压力。例如,我们可以达到5500到6500 psi的尺寸。现在在维度处理窗口(DPW)调用此范围。这个窗口越宽,您的流程就越健壮。

4000 - 9000 psi的数据,如果所需的最低压力模具零件,满足所需的尺寸,例如,4100 psi,那么现在的过程是在悬崖的边缘(图4)。如果压力增加,规范的部分将出去,如果是减少到4000以下,部分会短。你可以模具可接受的部分,只要压力总是将是4100psi,绝对没有变化。但我们知道这在生产中是不实际的,因此会有短镜头和/或规格外的部件混入可接受部件的风险。出于显而易见的原因,我们应该始终避免在悬崖边上进行过程。在这里也值得记住的是,质量检验员寻找的第一件事是部件是否美观。他们只会检查没有外观缺陷的尺寸。

如果维度窗口很小,我们该怎么做;如果我们能把零件模具到要求尺寸的唯一压力是4100psi ?如果您希望拥有一个健壮的流程,那么只有两个选择。我会选择压力中心点作为首选过程。在这种情况下,就是6500 psi。两种选择是改变型钢的尺寸或改变尺寸的规格。你也可以将两者结合使用。在大多数情况下,改变产品规格是不可能的,所以我们需要关注空腔钢。(模具工程师,请在形成任何意见之前继续阅读。)

外观流程窗口与维度流程窗口

外观处理窗口与维度处理窗口。

一个DOE不仅包括一个工艺参数,还包括对零件质量影响最大的11+2中至少3到5个参数。考虑压力-体积-温度(PVT)图来选择这些因素。所有钢尺寸和/或产品规格的变化必须是数据驱动的,并且应该基于DOEs。模具工程师应根据实验数据提供有说服力的数值信息来改变型钢尺寸。缺乏这一点一直是工具工程师的沮丧。在对钢材进行任何改动之前,必须进行全面的研究。脱钢很容易;再加回去,就没那么多了。

在两个阶段建立成型过程将帮助您做出数据驱动的决策,从而使您始终能够生产可接受的部件的巡航控制过程。维度过程窗口总是外观过程窗口的子集,因此外观过程窗口越宽,越有可能获得更宽的维度过程窗口和更平滑的巡航控制。在过去的24年里,我在几家公司成功地使用了这种方法。数据驱动的决策是关键。

关于作者亚斯Kulkarni他是圣地亚哥Fimmtech公司的创始人和总裁,这是一家以注塑服务为导向的公司,专注于科学成型。Fimmtech已经开发了一些定制工具,帮助制模者开发健壮的流程,其研讨会已经培训了数百名个人。库尔卡尼是畅销书《稳健的工艺开发和科学的成型,由Hanser Publications出版。联系人:(760)525 - 9053;suhas@fimmtech.comfimmtech.com

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