Download pdf - Proiect CSC 2 Dragomir Ionut

8/13/2019 Proiect CSC 2 Dragomir Ionut

http://slidepdf.com/reader/full/proiect-csc-2-dragomir-ionut 1/18

UNIVERSITATEA TRANSILVANIA DIN BRAŞOV

FACULTATEA DE INGINERIE TEHNOLOGICĂ ŞIMANAGEMENT INDUSTRIAL

PROIECT

Controlul Statistic al Calităţ i i I I

Îndrumător: Prof. Dr. Conferenţiar: Eftimie Nicolae

Student: Dragomir Ionuţ DorianGrupa: 2926

BRAŞOV2014



1

1 . Defini rea procesului de in jectare

Procesul de inj ectare constă în aducerea amestecului pe baza de polimeri termoplastici înstare plastică, urmată de introducerea sa sub presiune într -o matriţă relativ rece, care trece înstare solidă.

Prin injecţie se pot prelucra aproape toţi compuşii macromoleculari, atât termoplastici câtşi termorigizi.

Ȋn mod curent se prelucrează materiale termoplastice cum ar fi: polietilena, polipropilena, polistiren, policlorura de vinil, poliamidă, ABS, etc.

Prin acest procedeu de prelucrare se pot obţine în mod economic produse variate, cuforme complicate şi cu proprietăţile dorite.

Productivitatea maşinilor de injecţie este ridicată, durata unui ciclu de injecţie nudepăşeste în general 1-2 minute, chiar la piesele cu pereţi groşi şi cu greutate mare.

Ȋn acest proces tehnologic de fabricare se pot utiliza matriţe cu un cuib sau cu mai multecuiburi. Acest fapt contribuie de asemenea la mărirea productivităţii maşinii de injecţie.

Procesul de inj ectare este un fenomen ciclic, fiecare ciclu cuprinzând mai multe operaţii: - alimentarea materialului (dozarea);- încălzirea şi topirea materialului în cilindrul maşinii;- închiderea matriţei;- introducerea materialului topit sub presiune în matriţă;- răcirea şi solidificarea materialului din matriţă;- deschiderea matriţei;- eliminarea piesei injectate din matriţă.Schematic, procesul de injectare a unei piese este prezentat în Fig.1.1.



2

Fig. 1.1 SCHEMA DE PRINCIPIU A INJECTĂRII

a) injectarea materialului în matriţă;b) solidificarea şi r ăcirea topiturii;c) deschiderea matriţei şi aruncarea reperului din matriţă.

1.Platanul mobil; 2. Matriţa; 3.Platan fix; 4. Duza maşinii; 5.Cilindru; 6.Corp de încălzire; 7.Melc; 8. Pâlnie de alimentare; 9.Sistem de antrenare în mişcarea de rotaţie; 10.Sistem de

acţionare în mişcarea de translaţie; 11.Piesa injectată.

Materia primă sub formă de granule se introduce în pâlnia de alimentare (8) de unde cadeîn cilindrul de injectare (5). Materialul plastic ajuns în cilindrul de injectare este transportat decătre melc(7) în timpul mişcării de rotaţie, spre capul cilindrului, unde se găseşte duza deinjectare (4). Mişcarea de rotaţie a melcului se realizează cu ajutorul sistemului de antrenare (9).

Ȋn timpul transportului, granulele ajung în stare de topitur ă ca urmare a frecărilor, precumşi a încălzirii cilindrului de către corpurile de încălzire (6).

Materialul plastic topit este împins sub presiune în matriţa de injectat (2) de către melc(7), ca urmare a presiunii exercitate de sistemul de acţionare (10).

După solidificarea şi r ăcirea materialului în matriţă, platanul mobil (1) al maşinii deinjectat se îndepărtează de platanul fix (3). Astfel, matriţa se deschide şi ca urmare a acţionăriisistemului de aruncare al matriţei, piesa injectată (11) este aruncată din matriţă.



3

Reprezentând grafic mişcarea melcului şi a matriţei în cursul procesului de injectare seobţine diagrama Fig.1.2.

tu – timp de umplere matriţă;

tul – timp de presiune ulterioară;

tr – timp de răcire;

td – timp de demulare.

Fig. 1.2 Diagrama reprezentând deplasarea melcului şi a matriţei în procesul de injectare

Ȋ ntr egul proces de injectare poate fi cuprins în următoarele trepte de proces:- plastifierea;- umplerea matriţei;- compactizarea;- r ăcirea şi demularea;

Principalii factori care influenţează procesul de formare a materialelor termoplastice sunt:1. Propriet ăţ ile chimice, fizice şi tehnologice ale materialului termoplastic în condi ţ iile specifice

procesului de injectare;

2. Regimul temperaturilor;

3. Regimul presiunilor;

4. Durata necesar ă formării.

1. Proprietatile chimice, fizice şi termodinamice sunt determinante pentru desf ăşurarea procesului de injectare, pentru stabilirea corectă a parametrilor de lucru ai maşinii de injecţie.

2. Topirea materialului termoplastic se face prin transmiterea căldurii de la peretelecilindrului la material sau prin transformarea prin fricţiune a energiei mecanice în energietermică.

Cu cât temperatura materialului termoplastic este mai ridicată cu atât acesta este maifluid, matriţa se umple mai uşor, iar timpul de injectare se reduce.

Temperatura matriţei este hotărâtoare în faza de răcire - solidificare a reperului. Presiuneadin matriţa şi temperatura materialului în momentul sigilării sunt direct influenţate detemperatura matriţei. Cu cât temperatura matriţei este mai joasă, cu atât sigilarea materialului areloc la temperatura şi presiune mai înalte. Ca atare, presiunea recomandată va fi mai mare şi decio temperatură mai joasă a matriţei va compensa parţial efectul dilataţiei termice.



4

3. Ȋn timpul procesului de injectare se dezvoltă o serie de forţe care exercită presiuniimportante asupra materialului termoplastic. Procesul poate fi urmărit simplificat în Fig.1.3.

Fig. 1.3 Schema simplificată a injectarii pentru punerea în evidenţă a presiunilor:

1- matriţă; 2- cilindru; 3- melc; 4- cilindru hidraulic;

pi - presiune interioar ă; pe- presiune exterioar ă; ph- presiune hidraulică.

Presiunea exercitată de melc transportă materialul plastic topit din camera cilindruluimaşinii prin duza şi canalele matriţei, până în matriţa pentru umplerea cavităţii acesteia. Presiunea din matriţă atinge valori maxime la sfârşitul cursei melcului şi depinde de forţaexercitată de melcul piston, vâscozitatea polimerului şi rezistenţa hidraulică a traseului.

Se definesc următoarele noţiuni: - presiunea exterioară Pe care reprezintă presiunea exercitată asupra materialului plastic

în cilindrul maşinii de injectat.- presiunea interioară Pi care reprezintă presiunea din cavitatea matriţei. Presiunea interioară este mai mică decât cea exterioară datorită pierderilor de presiune

care apar la trecerea materialului prin duza maşinii, duza matriţei, reţeaua de injectare, pereţii piesei injectate.

- presiunea ulterioară Pue care reprezintă presiunea exercitată de melc asupramaterialului din cavitatea matriţei. Această presiune compensează contracţia rezultată în urmarăcirii materialului.

- presiunea de sigilare Ps, definită ca presiunea exercitată asupra materialului plastic încavitatea matriţei, în momentul solidificării culeii (corespunzător punctului de sigilare).

- presiunea interioară remanentă Pr ,care reprezintă presiunea din piesa injectată înmomentul începerii deschiderii matriţei.

După sigilare, materialul se contracta, datorită răcirii şi în consecinţă presiunea scade,fără însă a atinge o valoare egală cu zero.

Prezentarea grafică a dependenţei dintre presiunea din matriţa şi timpul de injectare,defineşte curba caracteristică a ciclului de injectare (Fig.1.4.).



5

pi – presiune interioară;

ps – presiune de sigilare;

pr – presiune remanentă; pi max – presiune interioară maximă.

Fig. 1.4 Ciclu de injectare

Ciclul de injectare se desfaşoar ă după cele 4 stadii distincte . Umplerea matriţei are loc dela To la T2. Ȋn prima parte (0 - 1 ) presiunea rămâne constantă, iar apoi în momentul umpleriicreşte brusc la valoarea pi (por ţiunea de curbă 0 - 2).

În stadiul de compactizare polimerul se răceşte şi volumul scade. Se aplică presiuneaulterioară care determină introducerea unor noi cantităţi de topitură. Se ajunge până la o valoaremaximă a presiunii interioare Pi max., după care presiunea va scădea până la valoarea presiun iide sigilare Ps(2-4).

Răcirea se caracterizează printr -o scădere mai lentă a presiunii ca urmare a solidificării(4-5). La sfarşitul stadiului, matriţa se deschide şi obiectul este evacuat din matriţă.

Presiunea remanentă în punctul 5 trebuie să fie mai mare decât presiunea mediului pentrua asigura dimensiunile obiectului.

Obţinerea unor produse de calitate depinde în cea mai mare masur ă de presiunea şi timpulde sigilare şi în special de presiunea remanentă care controlează contracţia materialului.

4. Durata de formare depinde de caracteristicile polimerului, de dimensiunile obiectuluide injectat şi de sistemul de răcire al matriţei.

Durata de formare determină productivitatea maşinii şi calitatea pieselor injectate. Unelement important în determinarea duratei de formare îl constituie raportul dintre greutatea pieseiinjectate şi capacitatea de plastifiere a agregatului. La formarea prin injecţie este necesar să fiecunoscute următoarele caracteristici:

- Volumul materialului de injectat la o cursă completă dat de produsul dintre suprafaţa pistonului şi cursa pistonului , cmc;

- Greutatea materialului de injecţie dată de produsul dintre volum şi densitatea

volumetrică a mater ialului sub forma de granule, g;- Capacitatea de plastifiere, ce depinde de dimensiunile cilindrului şi de cantitatea de

căldura ce se obţine, kg/h;- Presiunea de injecţie exercitată de piston, kgf/cmp (Mpa);- Forţa de închidere, este forţa necesară pentru a menţine matriţa închisă, kN (Mpa);- Ciclul de injecţie este timpul necesar tuturor operaţiilor pentru obţinerea unui produs

prin injecţie, sec.



6

El cuprinde 3 etape importante:* injectarea materialului;* răcirea;* scoaterea piesei din matriţă.

2. Determinarea caracter isticilor uti li zate în controlul procesului

Există două tipuri diferite de factori de influenţare care acţionează asupra unui proces:♦ factorii de influenţare accidentală (aleatoare). Cauzele apariţiei acestora pot fi minore şi

nu pot fi prevăzute. Apariţia lor se face neregulat fiind oricând posibilă apariţia lor dacă nu se iaumăsuri de înlăturare.

♦ factorii de influenţare sistematică. Apariţia lor se datorează unor cauze importante previzibile prin aplicarea teoriei probabilităţilor.

Pentru supravegherea mărimilor cantitative ale unui proces se utilizează diverse funcţii dedistribuţie. În cazul caracteristicilor atributive (bun/rău) se va utiliza adesea distribuţia binomială, respectiv distribuţia Poisson. Caracteristicile variabile (măsurabile) au o distribuţienormală în majoritatea cazurilor.

Pentru o bună funcționare a fluxului tehnologic și în vederea satisfacerii clientului, seurmărește îmbunătățirea procesului, al calității produsului, într-un timp cât mai scurt care să nudepășească 25 secunde.

3. Determinarea sistemulu i demăsurare

Maşina de injectat este dotată cu mai multi senzori ce înregistrează timpul necesar real injectarii unui reper , în incinta halei de lucru. Aceste înregistrări sunt urmărite în permanență decătre un inginer optimizare proces.

4. Stabilirea mărimii eşantioanelor şi a frecvenţei de eşantionare

Se înregistrează timpii, respectiv valorile corespunzătoare unui număr de 36 demăsurători. Frecvența de eșantionare fiind de 15 minute.

5. Alegerea fişei de control ce va fi utilizată la analiza stabilităţii şi acapabilităţii procesului

Pentru analiza stabilității și capabilității procesului de injectare a maselor plastice seutilizează FIȘA DE CONTROL PENTRU VALORI INDIVIDUALE ȘI AMPLITUDINEMOBILĂ (X și MR).



7

Se utilizeaza Fișa x și MR : Numărul de piese injectate este prea mic; Procesul de injectare este automatizat.

În continuare se prezintă etapele care sunt necesare pentru realizarea fișei de control pentru valori individuale și timp variabil X și MR:

Colectarea datelor :

Se înregistrează valorile celor 36 de măsurători, ce au fost determinate de către senzorulamplasat pe linia automată (tabelul 1).

Tabelul 1. Date colectate în urma măsurătorilor





9

Se calculează linia centrală a fișei X (x bar ), respectiv linia centrală corespunzatoare fișei

M (MR bar ) utilizând următoarele formule:

pentru fișa X:

x bar = ∑

i

unde :

xi - valoarea corespunzătoare măsurătorii i;

x bar – linia centrală corespunzătoare fișei X

m - mărimea eșantionului.

Pentru fișa MR :

MR bar =∑

i

=| - |

unde:

xi - valoarea corespunzătoare măsurătorii i;

MR bar – linia centrală corespunzătoare fișei MR ;

m - mărimea eșantionului.



10

Tabelul 3. Calculul lui xbar , MRbar



11

Calculul limitelor de control

Limitele superioare și inferioare de control se calculează cu următoarele formule:

Pentru fișa X:

LSCx = xbar + E 2*MRbar

LICx = xbar - E 2*MRbar

Pentru fișa MR:

LSCMR = D4*MRbar

LICMR = D3*MRbar

= 3,267;

= 0;

= 2,66.



12

Tabelul 4. Calculul limitelor de control



13

Reprezentarea grafică a fișelor de control:

Fișa amplitudinii mobile MR

Fișa X

În urma analizei fișei de control pentru valori individuale a amplitudinilor mobile seconstată că nici un punct nu se află se în afara limitelor de control, procesul fiind sub control. Se

trece la calculul testării normalității a procesului.

0

0.5

1

1.5

2

2.5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 1 3 14 1 5 1 6 17 18 1 9 2 0 21 22 2 3 2 4 25 2 6 2 7 28 29 3 0 3 1 32 3 3 3 4 35 3 6

A m p l i t u d i n e a m o b i l a M R Fisa MR

20

21

22

23

24

25

26

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36



14

Testarea normalității.

xbar Mrbar sigma

23.95833 0.628571 0.557244



15

unde :xi – măsurătorile ordonate de pe fișă;

F0(xi+) – funcția empirică cu +;

F0(xi-) – funcția empirică cu +;

F(xi) – funcția teoretică de repartiție

d 1.128

di max 0.084486

d cr 0.147667

Decizia

Distributia normala

Capabilitatea procesului

Estimarea abaterii standard se realizează cu ajutorul relației:

=

Calculul indicelului C pk sup , C pk inf se calculează cu relația:

C pk sup =

=

C pk inf =

=

Calculul indicelului C pk , C p se calculează cu relația:

= min{ C pk sup, C pk inf}

=

Calculul fracțiuni defective zsup, zinf se realizează cu relația:

z sup =

z inf =



16

x bar 23.95833

MR bar 0.628571 sigma 0.557244

Cp= 1.025882

zinf= -3.11952 Cpkinf= 1.039839

zsup= 3.035773 Cpksup= 1.011924

Cpk= 1.011924

DECIZIA: Dacă C pk ≥ 1 → procesul este capabil → PROCES CAPABI L

Pentru reprezentarea grafică a studiului de capabilitate se utilizează :

med-3ab std = 22.2866

med+3ab std = 25.6301

y LIS LSS

0 25.65 22.220.35796 25.65 22.22

x f(x)

1 22.2866 0.00795

2 22.4538 0.01870

3 22.6209 0.04019

4 22.7881 0.07893

5 22.9553 0.14168

6 23.1225 0.23243

7 23.2896 0.34848

8 23.4568 0.47750

9 23.6240 0.59799

10 23.7912 0.68442

11 23.9583 0.71592

12 24.1255 0.68442

13 24.2927 0.59799

14 24.4599 0.47750

15 24.6270 0.3484816 24.7942 0.23243

17 24.9614 0.14168

18 25.1285 0.07893

19 25.2957 0.04019

20 25.4629 0.01870

21 25.6301 0.00795



17

Reprezentarea grafică a studiului de capabilitate

a procesului de injectare

Propuneri de î mbunătățire a procesului:

Verificarea amănunţită a desenului de execuţie (geometria piesei, materialul ales, tipul

matriţei şi tipul maşinii de injectare) deoarece are un impact direct asupra injectării în

matriţă;

Adaptarea maşinilor de injectat conform cererii pieţei

;

Pregătirea profesională adecvată a personalului.

0.00000

0.10000

0.20000

0.30000

0.40000

0.50000

0.60000

0.70000

0.80000

22 23 24 25 26