——通往免看守注塑工藝的道路由數據鋪就，并可通過遵循特定步驟找到。
（作者：Suhas Kulkarni, Fimmtech Inc.）
幾年前，洛杉磯地區的一家公司請我演示我的工藝開發軟件 Nautilus。該公司的所有者/總裁接到其客戶的要求，讓他考慮使用這個程序來輔
助其工藝開發。他非常不高興！我走進會議室，他說的第一句話——甚至在任何問候之前——是："我不用任何工具開發工藝多年，生意也一直
很成功，憑什么要買你的軟件？"
我平靜地回答："您說得完全正確！您的生意確實很成功，但您本可以讓它更成功、利潤更高。" 這話又惹惱了他。我一向喜歡以身作則，所以，
盡管原計劃只待一小時左右，我卻（免費）待了一整天，拿了他一個正在生產的四腔模具，將周期時間從 32 秒降到 26 秒——減少了 16%——
同時還降低了檢驗頻率，并開發了一個"無需調整"的穩健工藝，他們可以"永遠"運行下去而無需更改工藝設置。
盡管對我們行業所有的工藝人員深表敬意，但我所見過的最大錯誤是，在模具廠或模具制造商處的首次試模時，就試圖注塑出符合規格的零件。
首次運行應關注兩個主要方面。
首先，模具的設計和制造是否能夠實現"無需調整、無需看守"的工藝？一旦模具進入注塑機并開始生產，在運行結束之前，應該完全不需要工
藝技術員的干預。第二方面是檢查產品質量是否遠在規格限之內，以及工藝是否需要不斷調整來維持產品質量。例如，從白班轉到夜班時，或
者車間大門敞開時，是否需要調整工藝？
穩健的工藝是指，在整個生產運行及未來的運行中，無需更改任何工藝參數，就能持續生產出符合所需質量規格的零件。實現這樣的工藝應是
工藝開發的目標。我在研討會開始時通常會問學員："如果我要求您以 80 英里/小時的定速巡航連續開車 5 小時不停，您會選擇哪條路——懸
崖邊上的路，還是寬闊筆直的高速公路？" 學員們總覺得答案顯而易見。
在懸崖邊的路上，稍一分心或微小的失誤就可能讓您失控墜落；但如果您行駛在寬闊的道路上，您就可以短暫地分散注意力去調節車內溫度、
選個電臺或者喝口水。簡單來說，這就是穩健性。工藝應當能夠緩沖任何自然波動，并且仍然生產出符合規格的零件。每個過程中都始終存在
自然波動，無論是您從家開車上班的過程、注塑過程，還是冰晶的形成過程。目標應該是盡量減少波動，因為它永遠無法完全消除。注塑工藝
必須能夠實現"定速巡航"，并且必須是穩健的。
注塑產品的波動從何而來？從廣義上講，波動可能來自機器、塑料、環境、測量系統、人員和注塑工藝?？赡苓€有其他一些來源，但這些是主
要的貢獻者。在模具已經裝在注塑設備的情況下，作為流程工藝師的我們，開發與制定注塑工藝流程需要關注注塑工藝本身。當然，在此之前，
我們需要了解和評估機器、材料及其他輸入條件，確保它們都表現良好且波動最小。這些就是我所說的注塑機上影響零件質量的 *11+2* 個工
藝參數（圖 1）。如果注料與保壓階段是分開的，那么就有 13 個參數，但在某些情況下它們不分開，所以我們有 11 個參數。
這些參數現在成為零件質量波動的來源，因此我們需要找到它們的最佳設定點，使工藝能夠穩健。我們需要為每個參數找到一個"寬闊的車道"，
這樣我們最終將獲得一個也能在"寬闊高速公路"上注塑零件的工藝。工藝工程師通常使用科學注塑的技術進行工藝開發。
我更喜歡使用"科學加工"這個術語，因為工藝從塑料顆粒進入注塑車間開始，然后儲存、干燥、加工成零件，經歷模后收縮，最后打包運出
大門。我認為工藝是塑料顆粒的完整旅程，我們需要關注每一個環節?？茖W注塑是注塑過程中的工藝流程開發活動（圖 2）。
我將我的工藝開發活動分為兩個階段（圖 3）。在第一階段，我探索 11+2 個參數中的每一個，并找到能夠注塑出外觀合格零件的設定范圍。
這些被稱為*外觀工藝窗口（CPW）*。您可以將 CPW 理解為尋找您可以行駛汽車的公路車道寬度。最重要的是，在*第一階段我不查看任何
尺寸*。第一階段全部目標是確定："在不考慮尺寸受到影響的情況下，我能否獲得一個穩健的工藝？"
尺寸必須在*第二階段*查看。一旦我知道了能夠獲得外觀合格零件的范圍（工藝窗口），我將進行*實驗設計（DOE）* 來評估尺寸與每個設定
范圍之間的關系。例如，我們假設在 4000 psi 的保壓壓力以下，零件會射不滿，而在 9000 psi 以上，零件會有飛邊。因此，在 4000 和 9000
psi 之間注塑的零件外觀都是合格的，工藝窗口的寬度就是 5000 psi。
DOE 意味著在 4000 和 9000 psi 的保壓壓力下測量尺寸，然后在 4000 和 9000 psi 之間選擇一個壓力以達到所需的尺寸。實際上，這可以是
一個壓力范圍，而不僅僅是一個壓力值。例如，我們可能在 5500 到 6500 psi 之間實現目標尺寸。這個范圍現在被稱為*尺寸工藝窗口
（DPW）*。這個窗口越寬，您的工藝就越穩健。
對于 4000 到 9000 psi 的 CPW，如果滿足所需尺寸所需的最小注塑壓力是4100 psi，那么該工藝現在就處于懸崖邊緣（圖 4）。如果壓力增加，
零件將超出規格；如果壓力降低到 4000 以下，零件將會射不滿。只有壓力始終精確保持在 4100 psi 且絕對沒有波動，您才能注塑出合格的零
件。但我們知道這在生產中是不切實際的，因此存在射不滿和/或超規零件混入合格零件的風險。顯而易見，我們應始終避免處于懸崖邊緣的工
藝。這里還值得記住的是，質量檢驗員首先要看的是零件外觀是否合格。只有在沒有外觀缺陷的情況下，他們才會檢查尺寸。
如果尺寸窗口很小怎么辦？比如，我們能注塑出符合要求尺寸零件的唯一壓力是 4100 psi，那么，如果您想要一個穩健的工藝，只有兩種選擇。
我會選擇壓力范圍的中心點作為首選工藝設定。在這個例子中，那就是 6500 psi。這兩種選擇是：改變模腔鋼材的尺寸，或者改變產品尺寸的
規格。您也可以將兩者結合。在大多數情況下，改變產品規格是不可行的，因此我們需要關注模腔鋼材。（模具工程師，請在形成任何意見之前
繼續閱讀。）
DOE 將不僅僅使用一個工藝參數，而是使用 11+2 個參數中對零件質量影響最大的至少三到五個參數。在選擇這些因素時，請考慮壓力-體積-
溫度 關系圖。所有鋼材尺寸和/或產品規格的更改都必須由數據驅動，并應基于 DOE。應向模具工程師提供基于實驗數據的、有說服力的數值
信息，以便他們更改模腔鋼件尺寸。缺乏基于實驗設計的數值信息一直是模具工程師的困擾。在進行任何鋼材修改之前，必須進行全面的研究。
去掉鋼材容易；再加回去，可就沒那么簡單了。
分兩階段建立注塑工藝將幫助您做出數據驅動的決策，從而引導您建立一個能夠持續生產合格零件的"定速巡航"式工藝。尺寸工藝窗口始終是
外觀工藝窗口的子集，因此，外觀工藝窗口越寬，獲得更寬尺寸工藝窗口和更平穩"巡航控制"的機會就越大。在過去的 24 年里，我在幾家公司
成功使用了這種技術。數據驅動的決策是關鍵。
**關于作者**：Suhas Kulkarni 是位于圣地亞哥的 Fimmtech 公司的創始人兼總裁，該公司是一家專注于科學注塑的注塑服務公司。Fimmtech
已開發出多種定制工具，幫助注塑商開發穩健的工藝，其研討會已培訓了數百人。Kulkarni 是暢銷書《穩健工藝開發與科學注塑》（由 Hanser
Publications 出版）的作者。聯系方式：(760) 525-9053；suhas@fimmtech.com；fimmtech.com。
廣州大雄化工有限公司