通过降低注塑成型过程中的变化性来最大限度排除生产损耗

通过降低注塑成型过程中的变化性来最大限度排除生产损耗DavidYang杨明DylanZheng郑文君BriannaShen沈宝华2012年11月28日•降低生产过程中的变化性带来的益处–产品的外观质量，例如浇口及产品表面质量–产品的尺寸及其机械性能及强度–生产过程中是模腔与模腔，制件与制件的重复性–最高的生产有效运行时间•生产过程中的变化性带来的弊端–导致生产效率低下–降低了对生产流程的控制–增加了您的运营风险–提高生产的成本为什么是生产中的可变性?……意味着？减小废品提高生产效率23可变性的定义可变性Variability(veə-ri-ə-bil-ə-ti)：•质量，状态等可变的程度来源：thefreedictionary.com•统计分布中到达某数据点或背离平均值的数据集的程度；也指这些数据点间差异的程度来源：investopedia.com4•在统计学上使用制程能力比来衡量生产出合格产品的能力•最常用的一个衡量标准是Cpk指数x̄x̄LCLUCLLCLUCLLCLUCLLCLUCLx̄x̄ppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppCpk=0.75Cpk=1.33Cpk=2.00Cpk=1.00制程差异及制程能力–Cpkforinjectionmoldedpartstypically1.33(i.e.equivalentto4σ/99.99%goodparts/63DPMP)–Cpkforsomecriticalmedicalpartscanbeupto1.67(i.e.equivalentto5σ/99.9999%goodparts/1DPMP)注塑生产过程中的可变性5•在统计学上衡量生产出合格产品的能力,最常用的一个衡量标准是Cpk指数•可变性受多种变量的影响–原料–机器–工艺–热流道–模具–环境最常见的误区之一是试图通过调整次要原因而非根本原因来控制可变性。注塑生产过程中影响可变性的因素6热流道的设计剪切热效应分流板的设计——熔料通道的布局热电偶的布置，温控单元的位置模板板的设计/固定模板的冷却注嘴的高度范围锁模单元锁模吨位平面度/平行度模具设计产品的外形设计模具刚度模具种类：单面模、叠模和多件模排气和冷却腔与腔一致性浇口直径和细节模具/浇口浇口类型：热点式和阀针式制程差异的影响因素注射单元螺杆设计注射量=所需料筒的%止回阀7粒料粒料的质量/熔化流动指数/添加剂质量污染物比例成型工艺注射参数冷却时间备压模具安装接触面上应力分布的差异8不良应力分布造成的后果可变量的影响•损失制程能力（比如，降低Cpk值）•提升风险–下游自动化工艺失败–部件缺陷导致的应用要求不达标•可能的解决方案-增加后序加工或检测工作–提升成本•部件质量影响产量，最终会导致:–产品质量受损–降低综合生产效率能否采取一些不同的手段呢?910“部件优先”的整体解决方案设备维修产品影像检测定制注塑单元模具设计及优化模流分析及试验模生产控制ShotscopeNX热流道系统粒料检测我们的方法–早期，深入的供应商参与合作:–先进的工具与方法优化每个阶段–系统的整合每个阶段的优化结果=全过程控制从部件开始….11材料测试产品及浇口优化通过MPA/MPI模具和热流道的结构优化通过FEA/CFD分流板•分流板的布局•流道的大小–剪切速率–压力降•温度分布注嘴加热器•位置的一致性•加热器输出的一致性浇口方法•开放式vs.针阀式注嘴插件的位置/开启的一致性•在浇口处热性能•浇口加工点的一致性温度控制•运算•扫描速率热流道注意事项以减少变化性12阀针单独运动,通过一个气缸活塞组合所有阀针组合在驱动板中气缸阀针驱动板活塞例如减少阀针的变化性13记录型腔内的压力曲线独立气缸热流道UltraSync热流道•阀针在关闭过程中的测量A=单个阀针关闭B=所有阀针关闭ABAB14第一个到最后一个阀针关闭独立气缸热流道板驱动热流道提高产品质量，缩短循环时间15U750侧浇口•为什么使用侧浇口–消除冷流道•更快的周期•较小的原材料•较小的能源消耗•只需要较小的模架–成本/有效型腔(尤其对SG4)•很好的浇口质量降低成本及提高浇口质量16侧浇口总结•每个注嘴可选1,2,4模腔•宽范围的工程级和常用塑料•启动方便(无需特别升温要求)•单模腔镶件设计•方便拆卸和维护17浇口质量POMLDPEABSPP18案例II–LockingHub•塑料:PC,BayerMakrolonRX2530•产品重量:0.49g•当前方案:使用冷流道16腔–注射重量:32.53g–报废冷流道重量:24.65g(占总注射重量的76%)–周期:26.5s19直接浇口-侧浇口模具•当前方案:16点热流道(SG4)64腔–注射重量:31.5g–报废流道:0–周期:10.3s(Improvedby61%)成果:•每个周期塑料节约:76%•模具的投资回报率:1年20All-electricorHybrid?机器考量全电注塑机液电混合注塑机21•快速注塑周期•注射速度(1,000mm/sec)•注射压力(40,000psi)•大型模具(stackor4level)•高产出•能量消耗•锁模及注射精度•不同模次之间可重复性•购置成本•噪音水平机器:全电注塑机粒料:PS注塑周期:8s,Spiralpart；Fillonly(nohold)Conventional0.8%variationMeteringSystem0.3%variationAdvancedMeteringSystem0.1%variation减少影响产品尺寸的可变量2223重复性试验-4小时测试MedicalEpi-pen1SigmaControlLimitCustomerSpecifiedControlLimit注射余料[mm]螺杆转速[rpm]注射量[mm]注射重量[%]Husky+/-0.1+/-1.2+/-0.070.11%CustomerSpecs+/-0.2+/-5+/-0.100.25%8.18.28.38.48.58.68.78.81499714519324128933738543348152957762567372176981786591396110091057110511531201124912971345139314411489153715851633余料:软件系统考量----ShotscopeNX•生产及工艺控制实时监控•简便且可单机连接•ERP链接•工作排期•机器及模具的预防性维护计划•生产工艺控制及分析•能耗管理24生产工艺监控系统•实时生产、过程监控和分析•简便且独立的机器连接•任意过程控制，不局限于注塑成型•可连结ERP•工作排期•模具及机器的预防性维护•能源管理253–冷却水变化*根源*ProcessWaterFlowBackpressureInjectionCushion500GPM3000psi600mmWhatWasTheRootCause??2–对于机器备压的影响1–注射余料量的变化过程变量的影响及根源分析–案例应用:全自动胰岛素注射器存在的问题:部件尺寸不稳定*次级原因*26合格的注塑系统需要具备•部件质量•不同模次之间可重复性•不同腔位之间产品的一致性•浇口质量•工艺过程稳定•较难注塑粒料的解决方案•合规27Lookingforfurtherinformation?请联系:沈宝华[e-mail]杨明[e-mail]郑文君[e-mail]28通过降低注塑成型过程中的变化性来最大限度排除生产损耗MedicalBusiness29