蔣履良, 王 燦, 趙 菲

[1.青島科技大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院, 山東 青島 266042; 2.銳科(無(wú)錫)科技有限公司, 江蘇 無(wú)錫 214028]

O形圈分模線的去除工藝及其制程能力分析

蔣履良1,2, 王 燦2, 趙 菲1

[1.青島科技大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院, 山東 青島 266042; 2.銳科(無(wú)錫)科技有限公司, 江蘇 無(wú)錫 214028]

通過(guò)改變O形圈研磨工藝的參數(shù)，考察了液位的高低、產(chǎn)品的裝填量、大小石子的比例、研磨機(jī)的轉(zhuǎn)速對(duì)產(chǎn)品分模線去除效果的影響，并對(duì)其制程能力進(jìn)行了評(píng)估。結(jié)果表明：合適的液位、石子比例，較少的產(chǎn)品數(shù)量以及較高的轉(zhuǎn)速對(duì)O形圈分模線的去除效果最佳，且其制程能力較好。

O形圈；分模線；研磨工藝；制程能力

0 前 言

很多O形圈完成硫化工序后,由于橡膠工藝要求的限制或橡膠模具的制造偏差或磨損,不可避免會(huì)在產(chǎn)品上留下毛刺、飛邊、分模線等外觀缺陷。如果采用手工去毛邊、除飛邊、打磨分模線,需要耗費(fèi)大量的人力和時(shí)間,成本高,而且易造成質(zhì)量不穩(wěn)定。因此,如何高質(zhì)高效地去毛邊、除飛邊、去除分模線,是各個(gè)O形圈企業(yè)亟待解決的問(wèn)題。

對(duì)于O形圈而言,目前除手工修邊外,還有冷凍修邊和機(jī)械修邊[1]、研磨修邊等。其中,橡膠研磨去飛邊和分模線是一種較為優(yōu)異的方法。利用高能量渦流旋轉(zhuǎn)研磨拋光工作原理,研磨材料與橡膠產(chǎn)品在渦流旋轉(zhuǎn)的同時(shí),相互摩擦,能迅速去除橡膠工件的分模線、飛邊、毛刺等外觀缺陷,大幅提升產(chǎn)能、改善品質(zhì)、節(jié)約人力,大大降低單位工件的加工成本。

以下通過(guò)對(duì)O形圈研磨工藝的研究,探討各個(gè)工藝條件對(duì)O形圈分模線去除情況的影響,并對(duì)

其制程能力進(jìn)行分析,為O形圈的高效生產(chǎn)積累經(jīng)驗(yàn),為類(lèi)似產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)起到一定的借鑒作用。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 主要原材料

氟橡膠（FKM）,美國(guó)3M公司；MgO,協(xié)和工業(yè)株式會(huì)社；硅酸鈣,德國(guó)Quarzwerke公司；Ca（OH）2,日本井上石灰公司；加工助劑 Aflux 54（季戊四醇硬脂酸酯）,萊茵化學(xué)；染料,皓輝公司；石子（直徑大的6 mm,小的3 mm）,德國(guó)羅斯勒有限公司。

1.2 配方

基本配方（單位∶份）∶FKM 100.0；MgO 3.0；Ca（OH）26.0；碳酸鈣 30.0；Af ux 54 1.5；染料 2.0。

1.3 實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備

開(kāi)煉機(jī),MI 2-3,益宗精機(jī)有限公司；真空硫化機(jī),500 t,東毓油壓機(jī)械股份有限公司；沖床,PCH-5-2-PC,磐石油壓工業(yè)有限公司；研磨機(jī),LLQ80,大連寅誠(chéng)表面設(shè)備制造有限公司。

1.4 試樣制備

FKM經(jīng)開(kāi)煉機(jī)塑煉包輥5 min后,加入硫化劑等其他助劑,混煉均勻,左右割刀各3次后下片。

下片后產(chǎn)品經(jīng)擠出機(jī)擠出,并用切刀切成粒狀,然后在175 ℃下經(jīng)平板硫化機(jī)硫化3 min成型,然后用沖床將產(chǎn)品內(nèi)外大毛邊去除,備用。

2 結(jié)果與討論

2.1 工藝參數(shù)對(duì)產(chǎn)品的影響

在用石子去分模線的工藝中,研磨機(jī)內(nèi)液位的高低、產(chǎn)品的裝填數(shù)量、大小石子的比例、機(jī)器的轉(zhuǎn)速是影響分模線去除效果的關(guān)鍵因素。

2.1.1 研磨機(jī)水位的影響

O形圈裝填數(shù)量為3000件、渦輪轉(zhuǎn)速為190 r/min,大小石子的比例為1:1、研磨時(shí)間為15 min時(shí),研磨機(jī)內(nèi)兩種水位下產(chǎn)品的生產(chǎn)狀態(tài)如圖1所示。

圖1 水位情況

圖2為在兩種水位條件下的產(chǎn)品的研磨結(jié)果?？梢钥闯觥迷谒?的條件下,產(chǎn)品的內(nèi)外圈合格率都較水位2的情況低,這是因?yàn)樗?的水量較多,阻礙了產(chǎn)品與石子的接觸,大大降低了產(chǎn)品與石子之間的摩擦,使產(chǎn)品內(nèi)外飛邊去除效果較差。但是,適當(dāng)?shù)乃吭诒具^(guò)程中是必要的,它能提供石子與產(chǎn)品之間適度的摩擦力,如果石子與產(chǎn)品在無(wú)水狀態(tài)下摩擦,則產(chǎn)品表面會(huì)被石子擦傷,導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢。

2.1.2 產(chǎn)品裝填數(shù)量的影響

研磨機(jī)內(nèi)采用水位2的水位,渦輪轉(zhuǎn)速為190 r/min,大小石子的比例為1∶1,研磨時(shí)間為15 min,此時(shí)產(chǎn)品的裝填數(shù)量對(duì)研磨質(zhì)量的影響如圖3所示。

圖2 研磨機(jī)水位對(duì)產(chǎn)品研磨質(zhì)量的影響

圖3 產(chǎn)品裝填數(shù)量的影響

由圖3可以看出∶在產(chǎn)品裝填量為2000～3000件范圍內(nèi),對(duì)產(chǎn)品內(nèi)外圈飛邊處理的結(jié)果大致相同。產(chǎn)品數(shù)量較少時(shí),產(chǎn)品能夠很好地分散在石子中,使產(chǎn)品與石子在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生有效的摩擦,去除產(chǎn)品飛邊。但隨著產(chǎn)品數(shù)量的增多,產(chǎn)品的飛邊處理效果越來(lái)越差,產(chǎn)品數(shù)量為5000件時(shí)合格率還不到80%。產(chǎn)品數(shù)量越多,其在石子中的分散越差。這與填料在橡膠中的分散情況類(lèi)似,在加工過(guò)程中最終可能會(huì)出現(xiàn)石子“分散”在產(chǎn)品中的現(xiàn)象,此時(shí)產(chǎn)品受到的有效摩擦減少,飛邊去除情況變差。

2.1.3 大小石子比例的影響

研磨機(jī)采用水位2、產(chǎn)品裝填數(shù)量3000件、渦輪轉(zhuǎn)速190 r/min、研磨時(shí)間15 min時(shí),大小石子的比例對(duì)研磨效果的影響如圖4所示。

圖4 大小石子比例的影響

由圖4可以看出∶在大小石子比例為0:1的條件下,內(nèi)孔飛邊的去除情況極不理想,但其外圈合格率最高。這主要是因?yàn)榇笫映叽巛^大,在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中,不能從產(chǎn)品內(nèi)孔穿過(guò),導(dǎo)致產(chǎn)品內(nèi)圈的有效摩擦嚴(yán)重不足,使內(nèi)圈合格率較低,但產(chǎn)品外圈卻能更多地得到大石子的有效摩擦,所以外圈合格率較高。隨著小石子比例的提升,產(chǎn)品內(nèi)圈合格率得到了有效提高,在大小石子比例為1:1時(shí),產(chǎn)品內(nèi)外圈的飛邊去除綜合效果最佳。2.1.4 轉(zhuǎn)速的影響

研磨機(jī)采用水位2、產(chǎn)品裝填數(shù)量3000件、大小石子比例1:1、研磨時(shí)間15 min時(shí),渦輪轉(zhuǎn)速對(duì)研磨效果的影響如圖5所示。

圖5 不同渦輪轉(zhuǎn)速對(duì)產(chǎn)品的影響

由圖5可以看出∶隨著渦輪轉(zhuǎn)速的增加,內(nèi)外圈的合格率均逐漸提升,在轉(zhuǎn)速達(dá)到190 r/min時(shí),達(dá)到最佳效果,繼續(xù)增加轉(zhuǎn)速對(duì)產(chǎn)品影響不大。合理的旋轉(zhuǎn)速度應(yīng)能使石子對(duì)產(chǎn)品單位時(shí)間內(nèi)的有效摩擦達(dá)到最佳,繼續(xù)增加轉(zhuǎn)速則會(huì)浪費(fèi)能耗,甚至?xí)^(guò)度摩擦,使產(chǎn)品尺寸不符合要求,從而造成產(chǎn)品報(bào)廢。

經(jīng)過(guò)以上實(shí)驗(yàn)可以看出∶采用水位2、每次產(chǎn)品填充數(shù)量為3000件、大小石子比例為1:1、渦輪轉(zhuǎn)速為190 r/min、時(shí)間為15 min時(shí),對(duì)O形圈去除飛邊的研磨效果最佳。因此,該工藝參數(shù)可暫定以上條件,進(jìn)行制程能力驗(yàn)證。

2.2 制程能力驗(yàn)證

依靠石子對(duì)產(chǎn)品的摩擦來(lái)實(shí)現(xiàn)去除飛邊、分模線等缺陷的同時(shí),會(huì)對(duì)產(chǎn)品的尺寸產(chǎn)生一定的影響。因此,為了評(píng)價(jià)此工藝的過(guò)程穩(wěn)定性,對(duì)其進(jìn)行制程能力分析就顯得尤為重要。

在產(chǎn)品生產(chǎn)周期內(nèi),統(tǒng)計(jì)技術(shù)可用來(lái)協(xié)助制造前的開(kāi)發(fā)活動(dòng)、量化制程變異性、分析制程變異性與產(chǎn)品質(zhì)量要求間的關(guān)系,并協(xié)助減少制程變異,這一般稱(chēng)為制程能力分析（process capability analysis）。它是利用管制圖、次數(shù)分配圖及其他統(tǒng)計(jì)方法,以決定制程能力的一種系統(tǒng)性工作。按照現(xiàn)代質(zhì)量控制的基本觀點(diǎn),只有在高水平制程能力的工藝生產(chǎn)線上生產(chǎn)的產(chǎn)品,才有可能具有較高的質(zhì)量水平和可靠性。采用“過(guò)程能力指數(shù)（Cp,Cpk）”可以定量表征工藝水平的高低[2]。

Cpk是指產(chǎn)品進(jìn)入量產(chǎn)后,為保證批量生產(chǎn)狀態(tài)下產(chǎn)品的品質(zhì)狀況不至于下降,且保證與小批量試產(chǎn)具有同樣的質(zhì)量控制能力所進(jìn)行的實(shí)際制程能力評(píng)價(jià)。A級(jí)要求1.33≤Cpk≤1.67,A+級(jí)要求Cpk≥1.67。Cp是指制程的精密度,表示制程特性的一致程度,值越大越集中,越小越分散。一般A+級(jí)要求Cp≥1.67。

為了評(píng)價(jià)本實(shí)驗(yàn)的制程能力,通過(guò)收集的125組數(shù)據(jù),利用Minitab的Capability Analysis統(tǒng)計(jì)分析功能,得到如圖6～8所示的統(tǒng)計(jì)圖。

圖6 內(nèi)徑過(guò)程能力分析圖

圖7 線徑X軸方向過(guò)程能力分析

圖8 線徑Y(jié)軸方向過(guò)程能力分析

由圖6～8可以看出∶產(chǎn)品的內(nèi)徑以及產(chǎn)品X、Y軸方向上的線徑都在產(chǎn)品尺寸要求范圍內(nèi)（內(nèi)徑5.81～6.07 mm,線徑3.45～3.61 mm）,而且每組數(shù)據(jù)都符合正態(tài)分布。各個(gè)尺寸的Cp值為∶內(nèi)徑Cp=2.50、線徑X方向Cp=2.23、線徑Y(jié)方向Cp=2.54； Cpk值為∶內(nèi)徑Cpk=1.83、線徑X方向Cpk=1.96、線徑Y(jié)方向Cpk=1.93,均大于1.67,達(dá)到了A+級(jí)。說(shuō)明產(chǎn)品工序能力充足[3],產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,關(guān)鍵工序工藝參數(shù)設(shè)置合理。

3 結(jié) 論

（1） 研磨工藝對(duì)O形圈飛邊分模線去除效果有重要影響,適當(dāng)?shù)乃弧a(chǎn)品裝填數(shù)量、大小石子比例以及渦輪轉(zhuǎn)速有助于提高產(chǎn)品的研磨效果和效率。

（2） 實(shí)驗(yàn)條件為水剛好浸沒(méi)石子、每次加工產(chǎn)品數(shù)量為3000件,大小石子比例為1:1、渦輪轉(zhuǎn)速為190 r/min時(shí),產(chǎn)品的內(nèi)徑、線徑的X和Y方向的Cp及Cpk均大于1.67,達(dá)到A+級(jí)水平,可以滿(mǎn)足制程能力要求。

[1] 劉俊生, 賀煒. 無(wú)飛邊多腔橡膠密封圈壓模的設(shè)計(jì)制造[J].模具工業(yè)，2003(10)∶37-38.

[2] 竇智.過(guò)程能力分析在制造業(yè)中的實(shí)際應(yīng)用[J].電源技術(shù)，2009，33（10）：896-898.

[3] 俞晨熹.過(guò)程能力指數(shù)與過(guò)程能力滿(mǎn)足程度探討[J].電子質(zhì)量，2013（8）：45-50.

[責(zé)任編輯：朱 胤]

The Parting Line Removing Process of O-Ring and the Process Capability Analysis on it

Jiang Lüliang1,2, Wang Can2, Zhao Fei1
[1.School of Polymer Science and Technology, Qingdao University of Science & Technology, Qingdao 266042, China;2. Rayco (Wuxi) Technologies Co., Ltd., Wuxi 214028, China]

The inf uence of rubbing parameters such as the water level, product f lling quantity, the ratio of big and small stone quantity, and the speed of the machine on the parting line removing of O-ring was investigated and the processing capability of this process was also estimated. The results showed that fewer product quantity and higher turbine speed along with the moderate water level and stone ratio lead to more effective parting line removing, and the processing capability will also be improved.

O-ring; Parting Line; Rubbing Process; Process Capability

TQ336.4+2

B

1671-8232(2015) 08-0037-04

2014-10-16

蔣履良（1971— ）,男,江蘇無(wú)錫人,工程師,青島科技大學(xué)碩士研究生,主要從事特種橡膠制品的研制和企業(yè)運(yùn)營(yíng)管理工作。