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提高成型工艺能力:理解PVT图形,第一部分

加工能力与零件尺寸的变化有关。高的加工能力要求材料在每个拉伸时的收缩率相同,这可以从压力-体积-温度(PVT)图中确定。
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在这个由两部分组成的系列的第一部分中,我们将讨论如何改进给定的成型过程的能力。在这一部分中,我们将介绍工艺能力和压力-体积-温度(PVT)图表。

工艺能力入门

对所有过程的变化是自然的,并且可以在该过程的输出中测量该变化。例如,上班进程的输出之一是要上班所需的时间。我们可以说它需要我们20分钟,但实际上,它是过去几天或几周或几年来开始工作的平均价值。因此,某些情况下的实际值在20分钟的任何地方,并且可以是例如在17到23分钟之间的某个位置。

始终存在平均值的值的传播。在注塑成型中,如果测量尺寸并报告为平均值2.175英寸,则在2.175中将存在差异。具有例如±0.002英寸的自然变化。分布显示一个峰值和两个尾巴似乎相当正常。在本文中,我们将仅处理正常分布。

考虑一种盒子的盒子,需要用长度,宽度和高度模制,标称值为5.125。允许的公差设定为±0.006英寸。因此,较低的规格限制(LSL)为5.119。,上方规格限制(USL)为5.131。

进行一次试模,模制30个零件,测量30个零件的长、宽、高三个尺寸。平均长度为5.125英寸。在美国,平均宽度为5.130英寸。,平均高度为5.135英寸。每个尺寸的宽度为0.004英寸。测量30个零件。

从图1可以看出,30个零件的长度都在规格范围内,30个零件的宽度有一部分是可以接受的,所有零件的高度都不符合规格。在每种情况下,变异的总传播是0.004英寸。总有效公差为0.012英寸。

有四个术语的定义是基于扩展,公差和成型可接受的零件的可能性。这些是称为Pp, Ppk, Cp和Cpk的过程能力指数。Pp和Ppk与受限制的较小样本量有关,如初次试验时样本量为30份以上。这些都是轶事,与特定的运行或实验有关。Cp和Cpk与过程的长期预测性能有关。

如果部件的平均值以标称为中心,PP和CP是生产可接受部位的能力。如果30份的变化小于可用的公差,并且如果所有三个维度的30个部分的平均值等于图形上的标称值,则所有30个部分都可以接受长度,宽度和部分的高度。

在上述所有情况下,30个样本的偏差为0.004 In。与0.012英寸的可用公差相比。在这种情况下,计算出的Pp值对于所有尺寸都很高。建议Pp值大于或等于1.33。

PPK和CPK是该过程生产可接受的部件的能力,具有模具的当前状态和过程。在部分高度的情况下,平均值为5.135,所有部件都取消了规格。在这种情况下,PPK非常低,因为虽然涂抹是可接受的,但是完全扩散在规格限制之外,没有任何部分是可接受的。PPK值为1.33或更高。在这种情况下,不需要变化减少作用,但需要进行流程居中。通过调节模具钢尺寸和/或产品规格,可以实现流程定心。

这里的前提是使用科学成型和实验设计(DOE)技术开发了一个健壮的过程。大多数关于过程控制和质量的书籍都有更多关于这个主题的信息,包括公式。我的书《稳健过程开发和科学成型》的第13章也包含了这个信息。

了解PVT关系

图2显示了一个典型的PVT图。x轴表示熔体温度,y轴表示材料的比体积。比体积是体积与质量之比,或cm3/g。它与比重(g/cm3)相反。在0 MPa压力下,随着塑料温度的升高,比体积增大。在任何给定的温度下,如果施加外部压力,熔体就会被压缩,其体积就会减小。比体积与温度成正比,但与压力间接成正比。

在注塑成型中,将这些因子的组合涉及,因为将熔体转化到产物中。将熔体作为螺杆前面的镜头收集。由于拍摄过程中的背部压力,熔体存在一些压缩。然后将熔融塑料用高压注入冷模。在该过程中 - 在塑料在模具内部 - 熔体是冷却的。当熔体被转化到最终模塑产品中时,熔体的压力,体积和温度都是连续变化的,并且PVT图中的最终轮廓是图2中的曲线的组合。收缩是减少因此,体积并反映在PVT图中。

收缩率决定了零件的最终尺寸。工艺能力与零件尺寸的变化有关,例如在生产过程中。为了实现高的工艺能力,材料的收缩必须从一个丸到另一个丸相同,这反过来要求在模具内从丸到丸的结果PVT图重复。

在第2部分中,我们将讨论成型的五大支柱:零件设计、塑料材料、模具设计和模具制造、成型机械和成型工艺如何发挥作用。


关于作者:Suhas Kulkarni是Fimmtech,圣地亚哥的创始人和总裁,是一家注塑服务方向的专注于科学成型的注塑服务。FIMMTECH开发了几种自定义工具,帮助制造商开发强大的流程,其研讨会培训了数百人。Kulkarni是由汉联出版物出版的书籍,强大的流程开发和科学成型的作者。联系方式:(760)525-9053;suhas@fimmtech.com.fimmtech.com

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