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中国计量学院

毕业设计（论文）文献综述

学生姓名： xxxxxx 学 号： xxxxxxxxxx

专 业： 产品质量工程

班 级： xx质量x班

设计（论文）题目：

田口方法在注塑工艺参数优化中的应用研究

指导教师： XXXXXXX

二级学院： 质量与安全工程学院

2012年 3 月 10日

田口方法在注塑工艺参数优化中的应用研究

xxx

（中国计量学院 质量与安全工程学院，浙江 杭州 310018）

摘要：本文介绍了注塑机的工作原理、注塑机的组成结构，分析了注塑工艺参数，在此基础上综述了田口方法对注塑工艺参数的优化方法，具体为：针对翘曲量变形这一质量特性，首先按正交实验表安排实验顺序，采用级差分析和方差分析相结合的方法对正交试验结果进行分析，最后获得最优的工艺参数组合，结果表明，将Taguchi正交试验方法运用到注塑机的工艺参数的优化中，能取得较好的优化效果。

关键词：注塑；注塑工艺优化；田口方法

0 引言

随着经济全球化的发展，市场竞争日趋激烈二与时间和成本一样，质量已成为企业生存与发展的主要制胜因素。广泛应用国内外先进的质量方法和质量技术对于企业改进产品质量、提高产品竞争力具有重要意义。

此次毕业设计主要研究在塑料制品行业，利用质量管理工具田口方法对注塑机工艺参数的优化与改进。

1 注塑机的工作原理

注塑成型利用塑料的热物理性质，把物料从料斗加入料筒中。料筒外由加热圈加热，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。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。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[1]。注塑机作业循环流程如图1所示。

图1 注塑机工作程序框图

2 注塑机的组成结构分析

注塑机根据注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2所示）[2]。

图2 注塑机组成示意图

3 注塑工艺参数

注塑机的工作原理及其结构组成决定了其工艺参数对于注塑成品质量的重要性及关键性。注射成型中，工艺参数的变化直接影响模具内熔体流动状态和最终制品的质量[3]。对于注塑制品来说熔体的流动将直接影响制品的质量。注射成型的非线性、多变量特性使得成型过程中工艺的设置及生产中保持理想工艺非常困难。如何获取并保持优化工艺是获得高质量产品的关键[1]。研究工艺参数对制品质量的影响关系，确定工艺变量对制品质量指标的影响度是选取控制变量、抽取工艺特性数据及制品质量特性数据、基于工艺参数与制品质量之间的关系模型的前提。

4 田口方法及其应用

田口法(TaguchiMethod)又称健壮法或稳健法(RobustMethod)，是由日本田口玄一博士创立的，它是一种低成本、高效益的质量工程方法，它强调的产品质量的提高不是通过检验，而是通过设计。田口法的核心分析工具是正交表和信噪比(S/N)。正交表具有“均匀分散性，整齐可比”，就是每个因素的每个水平与另一个因素每个水平各相交一次。由于上述特点，应用正交表来安排实验是有代表性的，能够比较全面地反映各因素、各水平对指标影响的大致情况，因此，用正交表安排实验就能够减少实验次数。再以信噪比(S/N)作为衡量产品质量稳健的指标，通过对各种实验方案的统计分析，找出抗干扰能力强、调整性好、性能稳定的最佳参数水平组合，提高产品质量[2] [4]。

Taguchi正交试验设计方法是20世纪40年代后期提出的，最突出特点是只用较少的试验次数就可以由试验结果通过计算推断出最优的参数组合[7]。在工程应用方面，对质量、性能、成本的优化，正交试验方法是非常简单而有效的系统方法[8]。正交试验采用正交表安排试验[9]，正交表一般记法Ln(mk)，其中L表示正交表；n是行数，表示安排的试验次数；k是列数，表示因数的个数;m是各因数的水平数。如L27(313)表示正交表可以安排27次试验，选择13个因数，每个因数取3个水平。正交表的列之间具有正交性，可以保证每2个因数的水平之间在统计学上是不相关的[3] [9]。

在正交试验中，可以将影响最终产品质量的因素作为研究对象。例如选取对翘曲变形量影响最大的若干个工艺参数作为试验的因子:填充时间、模具温度、熔体温度、保压压力(根据注射压力取值)、保压时间、冷却时间，每个因子选取3个水平，选用L27(3 13)进行试验设计。所选的六因子三水平如表1所示。按正交表安排试验顺序，输入相应的工艺参数，分别作27组试验，试验结果如表1所示[3]。

表1 参考峭度取3、10、15和20时参数

采用级差分析和方差分析相结合的方法对正交试验结果进行分析，以获得最优的工艺参数组合[13~16]。因子级差如表3所示，方差分析如表4所示。表3中T1、T2、T33行数据分别是各因数同一水平翘曲变形量之和，T1、T2、T33行数据分别除以9，得到3行新的数据L1、L2、L3。L1、L2、L3表示各因数在每一水平下的平均翘曲变形量。各控制因子平均翘曲变形量最小的水平组合的方案就是最优的工艺参数组合，即A3B2C1D3E2F3。通过级差分析，可以确定各因数对翘曲变形量影响的重要程度[9]。表3中级差R是每一列L1、L2、L33个数据的级差，即最大数减去最小数[10]。从表3中可知，填充时间级差最大，说明填充时间对翘曲变形量的影响程度最大。其次是熔体温度和保压压力，它们的级差数值比较大，表明这2个参数对翘曲变形量也有影响[17]。保压时间的级差和冷却时间的级差分别排在第四和第五，数值较小，表明它们对翘曲变形量有一定影响，但影响非常小。6个级差中模具温度最小，表明在6个因数中，模具温度对翘曲变形量的影响程度最小，可以忽略不计[18]。

以上应用了田口方法，针对翘曲量变形这一质量特性，对注塑工艺参数作了相关的正交试验及结论分析。

5 结论

结合注塑机的工艺流程及原理，可以将Taguchi正交试验方法运用到工艺参数的优化中去。在翻阅文献后发现，诸多类似结合田口方法的参数优化案例都取得了成功。田口方法的简单易行及高效率的表现十分适合于大批量生产的注塑机工艺改进。

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本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/58ccf760bcd126fff7050b80.html