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1、中国计量学院机械产品质检技术课程项目调研论文Times New Roman 二号 加粗 基于田口方法在28口饮料瓶瓶盖中的注塑工艺优化Taguchi Method Based Beverage Bottle Cap in 28 of the Injection Molding Process Optimization宋体小二，数字与字符用Times New Roman宋体小二学生姓名 张凯跃 学号 0600106114 学生专业 产品质量工程 班级 06质量1 二级学院 质量与安全工程 指导教师 孙长敬 宋体三号宋体小三号，数字与字符用Times New Roman中国计量学院2010年6月宋
2、体小四，加粗 ，顶格黑体小四号，居中基于田口方法在28口饮料瓶瓶盖中的注塑工艺优化宋体 小四号, 300600字，数字与字符用Times New Roman，1.25倍行间距摘要：本次毕业设计是结合本人所在单位杭州和昇塑料制品有限公司及其主要产品28口饮料瓶注塑瓶盖与本人所在专业产品质量工程所学质量工具田口方法的一次探索尝试。此次设计旨在改进公司注塑工艺的优化，进而提高公司产品注塑瓶盖的工序能力指数，减少不良品的产生，提高产品在市场上的竞争力。38个关键词，宋体小四号，加粗 ，顶格 主要着眼于研究注塑瓶盖的生产过程、工艺参数对28口塑料瓶盖的影响、注塑瓶盖的质量特性及检验标准，进而研究影响注塑
3、瓶盖产品质量的关键质量特性及注塑工艺参数中决定关键质量特性的关键因子。再通过田口方法的实验设计及信噪比分析确定生产注塑瓶盖的最佳工艺参数组合，从而提高工序能力指数及产品质量，降低内部失败成本及检验成本，为企业创造价值、利润。关键词：田口方法；28口饮料瓶盖；注塑工艺；参数优化宋体小四号，加粗 ，顶格Times New Roman 小四号 粗体 Times New Roman 小四号，300字 目次摘要IAbstractII目次III1 前言11.1 选题的背景与意义11.1.1 课题的研究背景11.1.2 课题研究的意义22 相关理论知识32 相关理论知识42.1 田口实验方法简介42.1.1
4、 田口方法的原理、内容42.1.2 田口方法与传统实验设计的差异52.1.3 田口质量工程的重要成分及工具52.1.4 田口质量工程进行步骤93 公司简介及其产品介绍103.1 杭州和昇塑料制品有限公司及其产品简介103.2 注塑盖的产品规格及检验体系104 注塑工艺简介134.1 注塑机的组成134.2 关键工序注塑成型144.3 注塑工艺参数及其对产品的影响154.3.1 注塑工艺参数基本内容154.3.2 注塑过程的主要参数及其对产品的影响165 结合田口方法进行注塑工艺优化185.1 选定质量特性、确定可控参数及NOISE误差因子185.2 确定直交表配置185.3 田口试验195.4
5、 试验数据205.5 试验结果295.6 结果分析306 结束语31参考文献32学位论文数据集3310中国计量学院本科毕业设计（论文）标题1：黑体小三号，数字是Times New Roman，1 项目背景标题3：黑体小四号，数字是Times New Roman 我国加入WTO后，国内企业面临的竞争日趋激烈，质量已成为全球市场竞争的焦点。提高产品质量的任务更加艰巨，产品的质量是企业的生命，也是一个国家的形象，要发展经济必须提高产品质量，只有产品过硬才能有市场竞争力。而要达到这一点，进行稳健性设计，运用田口方法是关键，而使田口方法标准化是实现产品质量最高、成本最低、改善流程和规范产品设计必不可少的
6、一步，并且这也是推广田口方法至关重要的一步，是使广大的中小企业成功运用田口方法以获取效益关键的一着棋子。正文文字：宋体小四号，数字是Times New Roman ，行距1.25倍行距，首行缩进2个字符。二次大战后,日本经济迅速发展,产品打进美国市场,畅销世界各国,一跃成为世界经济市场最强劲的竞争者。现代日本经济腾飞的秘诀何在?一个重要的原因是日本推广应用田口方法,走质量工程道路。田口方法的推广应用给日本企业带来了巨大的经济效益。试验设计技术作为田口方法的一个核心内容已被视为日本的“国宝”,成为工程师们共同语言的一部分。田口方法是一种先进的、非常适合于中国这样的发展中国家的通用技术,只要进行短
7、期的学习和少量的投入就能很快见高效。推广应用田口方法将促进企业的技术创新,提高产品质量,创造知名品牌,增强产品竞争力。瓶盖是一个经常被消费者忽视的细节，但对于厂商，这却是个大问题。“生产塑料瓶盖看上去很简单，但是，塑料瓶盖模具的制造蕴藏着很高的专业技术”。现行市场上的饮料瓶盖绝大多数皆为28口饮料瓶防盗瓶盖。塑料防盗瓶盖是目前瓶类包装的常用封装形式，尤其在饮料领域的应用更为广泛，根据其用途可分为含气饮料瓶盖和不含气饮料瓶盖。一般以聚烯烃为主要原材料，经过注塑、热压等工艺加工成型。塑料防盗瓶盖即要求便于消费者开启，又需要避免因密封性能不佳而导致泄露问题的发生。此类瓶盖具有如下特点：1、瓶盖的顶端
8、内壁上设有环状防漏圈；2、瓶盖的下端通过拉力加强筋连接一个防盗环；3、同时在防盗环的内壁上均匀分布有若干条片状回旋拉力翼。通过这样设计出的瓶盖具有封口牢固、防漏和防盗性能好，使用安全方便，可有效防止瓶内液体不受细菌污染，能确保各种饮料包装符合国家卫生标准等特点。塑料注塑是塑料制品的一种方法，将熔融的塑料利用压力注进塑料制品模具中，冷却成型得到想要各种塑料件。其主要工艺流程如下图1.1所示：闭模注射座前进注射保压冷却启模制品顶出退回塑化塑化退回固定塑化宋体，五号。图题应与图在同一页上图中的文字字体宋体，小五号，居中，以下同上章图1.1 注塑工艺流程图序号注塑形成的盖子由于可控因子繁多，在实际生产
9、当中，存在着许多类似在盖体外径、螺纹拉伤、密封圈尺寸等问题存在。 2 研究现状2.1 田口实验方法简介2.1.1 田口方法的原理、内容田口方法由日本人田口玄一所发明，主要发源于日本，在日本推展首先也有些挫折，但后来由于方法的优良，仍很快变成日本工程师的标准使用工具，在日本的成功后，田口方法便接着向印度推广，然后田口博士在1960 年代初期拜访美国，在美国做八个月的研究访问，更奠定田口方法的优良理论基础，在1970年代末期，田口在日本声望达到最高点，然后田口博士将其理论传回其原始发源地-贝尔实验室，成为实验所接受的优良质量方法。而田口方法在美国推广，是由ASI 组织所推动，目前已颇为西方国家所接
10、受。宋体，五号。表题应与表在同一页上章序号表2.1 传统实验设计法与田口法之比较传统实验设计法田口方法目的透过连续的学习过程来进一步了解工程系统表中的文字字体宋体，小五号，居中设计与生产决策建构于工程知识基础上，来改善质量于成本概念知识建构的程序表中的文字字体宋体，小五号，居中，表头要加粗商业化的程序方向注重统计意义及模式正确性着眼于达成目标的解决方案方法分析、解释、规纳规则质量最佳化与特性描述随机性一定要不特别强调最适化允许不同模式，包括筛选设计、最佳化设计、交互作用等稳健设计最佳因子水平显著性检定利用显著性检定决定模式中的因子，并藉重复实验来得误差估计式以F 比值或贡献度来决定因子重要性2
11、.1.3 田口质量工程的重要成分及工具第四级标题要用小括号，以下同田口质量工程具有损失函数、直交表、S/N比、稳健设计、设计循环等五项重要成分及工具。（1）质量损失函数损失函数（Loss Function）在田口质量的定义可简单说明为产品出厂后，带给社会的损失，但是不包括机能本身所引起的损失。此种的损失主要是由于产品的质量特性值偏离产品设计的目标值所造成，当质量特性与目标值差距愈大.损失也愈大，田口则利用此理念，利用它可以使得生产者经由减少质量特性质与目标值之差距来不断地追求质量的提升。多数人对于损失函数的观念是：只要产品质量符合规格，产品只要在规格的上下界限内均视为良品，且质量损失函数都是一
12、样的。逻辑上只要产品符合规格，其损失都为零；若产品不在规格内，其损失都是固定。这种观念是没有考虑质量特性值与目标值差距的远近及损失间的关系。而田口玄一针对此问题提出了他的看法：通常每一产品或制程性能特征都有一目标值，质量损失函数的目的就是要定量、评估因机能变异而造成的质量损失，它能快而有效地评估因质量特性偏离目标值而造成的损失。田口的质量损失函数若采用二次拋物线函数，可做为质量特性偏离目标值和所造成社会损失的关系式，以便迅速且有效的评估质量的损失，表示过与不及都将造成损失。第四级标题要用小括号，以下同图2.2 二阶损失函数（2）直交表制作与配置第四级标题要用小括号，以下同不需要太多统计知识，用
13、最少的实验完成最佳化的实验，及最佳组合验证。传统实验方法为一次改变一个因子，其余因子保持固定的单因子实验(One Factor at a Time)，由于杂音因子与可控因子间交互作用，会造成再现性的问题。全因子实验(Full Factorial Experiment)，是将因子水平的所有组合，都加以实验及深究。直交表(Orthogonal Array)，是在产品的再现性、坚耐性、及成本考虑下，配置实验中的控制因子与杂音因子，藉以简化实验计划的进行，得以解决因子较多或水平组合亦多的实验。Peace(1989)(28)指出，直交表是田口方法用来设计实验的基础。直交表（Orthogonal Arra
14、y）是用来建立具正交性的各组向量行所组成的水平值数组。点线图（Linear Graph）则是将控制因子及因子间的交互作用影响，安排在某特定的向量行中。点表示制程中欲控制的因子、线则表示两因子间的交互作用。应用直交表进行实验与分析，不但可以独立且均衡的求出每一可控因子的主效果（Main Effect），同时其正交性亦确保了各因子水平平均而不混淆的排列，这样便可准确的解析出各因子和因子间交互作用的影响程度。3 依据的标准3.1 杭州和昇塑料制品有限公司及其产品简介杭州和昇塑料制品有限公司是座落在浙江杭州下沙经济技术开发区的一家三资企业。公司隶属于顶新国际集团，已在国内投资建立天津和昇塑料制品有限公
15、司、杭州和昇塑料制品有限公司和塑品研发中心。公司营业范围主要是塑料制品的设计、生产和销售，是国内塑料制品行业中一流的生产企业。公司主要产品为食品用塑化制品，主要客户有康师傅饮品群、方便面群、味全集团等。为了更好地和国际塑料制品接轨，为客户提供最满意的品质服务，公司先后引进注塑设备70台（包括NETSTAL、FANUC、HUSKY、SUMITOM）、压塑设备52台（意大利SACMI）、印刷设备19台（包括美国KASE14台、湖北精工5台），挤出成型设备10台、射吹成型设备2台。公司的质量方针是：满足顾客，诚信为本，精益求精，持续改进。公司主要产品是适用于28口饮料瓶的瓶盖，其中可分为注塑成型瓶盖
16、和压塑成型瓶盖，本次课题主要研究对象为28口饮料瓶注塑瓶盖（如图3.1、图3.2 所示）：图3.1白R1注塑盖（半成品） 图3.2白R1注塑盖（成品）公司注塑瓶盖主要由Netstal及Husky两种注塑机生产，考虑生产的稳定性对此次设计的重要，故选择更为稳定，产量更大的Netstal。同样的，产品选择为公司产量最大的白R1注塑盖，其成品分别为市场上的茉莉清茶及各类随心瓶、畅饮瓶瓶盖。3.2 注塑盖的产品规格及检验体系公司注塑盖产品可分为R1及R3两种，区别在于盖体上沿的倒角差异。此次设计选择为R1注塑盖，原因在于其产量更大，更具有可研究性及经济性。4 方法及仪器4.1 注塑机的组成注塑机根据注
17、射成型工艺要求是一个机电一体化很强的机种，主要由注射部件、合模部件、机身、液压系统、加热系统、控制系统、加料装置等组成（如图4.1所示）。图4.1 注塑机组成示意图公司的注塑机为瑞士Netstal生产，每小时生产超过50,000个精密螺旋盖，多年来，Netstal的SynErgy注塑机一直被公认为是最适合于生产瓶盖的典范。在即将到来的橡塑展上，装配有奥地利KTW公司提供的48腔模具的Netstal SynErgy 2400-1700注塑机将使用Ineos的HDPE原料生产瓶盖，生产周期小于3.5秒。这套瑞士的高效4.2 关键工序注塑成型注塑成型是利用塑料的热物理性质，把物料从料斗加入料筒中，料
18、筒外由加热圈加热，使物料熔融，在料筒内装有在外动力马达作用下驱动旋转的螺杆，物料在螺杆的作用下，沿着螺槽向前输送并压实，物料在外加热和螺杆剪切的双重作用下逐渐地塑化，熔融和均化，当螺杆旋转时，物料在螺槽摩擦力及剪切力的作用下，把已熔融的物料推到螺杆的头部，与此同时，螺杆在物料的反作用下后退，使螺杆头部形成储料空间，完成塑化过程，然后，螺杆在注射油缸的活塞推力的作用下，以高速、高压，将储料室内的熔融料通过喷嘴注射到模具的型腔中，型腔中的熔料经过保压、冷却、固化定型后，模具在合模机构的作用下，开启模具，并通过顶出装置把定型好的制品从模具顶出落下。5 实际应用案例5.1 选定质量特性、确定可控参数及
19、NOISE误差因子为保证注塑瓶盖的产品质量及考虑试验的可操作性、经济可行性，经由小组讨论讲瓶盖的盖体外径、密封圈外径及盖体全高三个尺寸规格作为本次设计的关键质量特性。该三种尺寸规格的质量特性皆为望目特性，故采用望目特性作为分析工具。即控制因子分别为A冷却时间、B保压压力、C注射速度、D模具TIP温度，水平分别为Level 1/Level 2/Level 3。5.2 确定直交表配置由以上得出的控制因子及水平数，可确定使用4因子3水平的L9（3*4）直交表，以四个控制因子与各三种水平值配置（如表5.1所示）。表5.1 L9（3*4）直交表因子ABCD水准冷却时间保压压力1/2/3/4/5注射速度1
20、/2/3/4/5TIP温度Level 11.3900/850/750/650/550100/110/120/110/90200Level 21.51000/900/800/700/500110/120/125/115/100230Level 31.71100/950/850/750/550130/120/110/105/95260序号A冷却时间B 保压压力1/2/3/4/5C 注射速度1/2/3/4/5D TIP温度111.31900/850/750/650/5501100/110/120/110/901200211.321000/900/800/700/5002110/120/125/115
21、/1002230311.331100/950/850/750/5503130/120/110/105/953260421.51900/850/750/650/5502110/120/125/115/1003260521.521000/900/800/700/5003130/120/110/105/951200621.531100/950/850/750/5501100/110/120/110/902230731.71900/850/750/650/5503130/120/110/105/952230831.721000/900/800/700/5001100/110/120/110/90326
22、0931.731100/950/850/750/5502110/120/125/115/1001200由以上实验结果对比公司注塑生产工艺基准中该四项控制因子，各项参数均较工艺基准有更为明确的量化值。且经过此次实验，该工艺参数组合确实具有最高的信噪比数值。因此，使用该参数组合进行28口饮料瓶注塑瓶盖的生产，将会大大改善注塑生产工序的工序能力，解决注塑瓶盖尺寸规格的不良问题。6 思考此次毕业设计运用田口方法这一质量工具，结合顶新国际集团杭州和昇塑料制品有限公司主要产品28口饮料瓶盖的注塑生产工艺进行了优化。在毕业设计过程中，本人按照开题时所制订的工作计划进行了一系列的工作和努力，并在指导老师的谆谆
23、教导及同事的全力配合下圆满完成了课题任务。本人在研究28口饮料瓶盖的产品特点、规格及检验标准，注塑工艺及其工艺参数对产品的影响后，运用所学知识，利用田口方法确定关键质量特性、找出相关因子、确定关键因子及水平、进而确定选用直交表，最后进行田口试验，信噪比分析，最终得到了适合注塑瓶盖生产的最佳工艺参数组合。此次毕业设计结果将被编入QC工程表及注塑生产工艺基准卡，为公司注塑瓶盖生产工序能力的提高作出了贡献。参考文献参考文献：黑体小三号加粗，数字是Times New Roman，顶格1. 张志莲,江波基于DOE充填阶段注塑成型工艺参数的优化J塑料,2006,（2）,具体参考文献要求：字体是五号宋体，需
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