（系统工程专业论文）塑料管材生产质量控制研究.pdf

西北工业大学硕士论文摘要 摘要 本文对国内外生产质量控制理论和技术的过去和现状进行了回顾，阐述了塑 料管材生产质量控制的作用和意义。 运用质量控制理论统计过程控制( s p c ) 和工序能力指数( c p k ) ，结合数 理统计技术，对翅料管材( p v c u 双壁波纹管) 整个生产过程质量进行全面控制。针 剥p v c u 双壁波纹管生产线的各个工序特点，采用不同的控制模式，形成了一套 p v c u 双壁波纹管生产质量控制系统。并提出了基于计算机技术的p v c u 双壁波纹 管生产质量控制系统的构建原理和设计思路。 本文描述了p v c u 双壁波纹管生产质量控制系统在实际生产中的应用，表明 该系统能够有效地查找和分析出生产过程中的潜在不合格，可以改善生产过程质 量，获得良好的质量控制效果。 关键词：s p c 、塑料管材、生产质量控制 i 墨! ! 三些叁堂塑l ：堡皇! ! 兰 a b s t r a c t t h i st h e s i si st or e v i e wt h ep a s ta n dc u l x e n ts i t u a t i o n so fp r o d u c t i o nq u a l i t yc o t t t x o t t h e o r y a n dt e c h n o l o g yb o t ha th o m ea n di nf o r e i g nc o u n t r i e s ，w h i l es e t t i n g f o r t ht h e f u n c t i o n sa n d s i g n i f i c a n c eo f p l a s t i c sp i p ep r o d u c t i o nq u a l i t yc o n t r 0 1 0 nt h eb a s i so fq u a l i t yc o n t r o l t h e o r y s t a t i s t i c a lp r o c e s sc o n t r o l ( s p c ) a n dp r o c e s s c a p a b i l i t yi n d e x ( c p k ) a r ei n t e g r a t e dw i t hm a t h e m a t i c a ls t a t i s t i c st e c h n o l o g y t oe x e c u t et h e c o m p r e h e n s i v eq u a l i t yc o n t r o lo v e rt h ew h o l ep r o d u c t i o np r o c e s so fp l a s t i c sp i p e ( p v c - _ j d o u b l e w a l lc o r r u g a t e dp i p e ) a i m i n ga te a c hp r o c e s sc h a r a c t e r i s t i c so ft h ep r o d u c t i o n ri t h a sa d o p t e dd i f f e r e n tc o n t r o l l i n gm o d e l sa n df o r m e das e to ft h ep r o d u c t i o nq u a l i t yc o n t r o l s y s t e mo fp v c ud o u b l e w a l lc o r r u g a t e dp i p e t h i st h e s i sp o i n t so u t t h es t r u c t u r ep r i n c i p a l a n d p r o j e c t i d e a so ft h e p r o d u c t i o nq u a l i t y c o n t r o l s y s t e m o fp v c ud o u b l e w a l l c o r r u g a t e dp i p e ，w h i c hi sb a s e d o n c o m p u t e rt e c h n o l o g y t h i st h e s i sd e p i c t st h ea p p l i c a t i o no fp v c - r ud o u b l e r w a l lc o r r u g a t e dp i p ep r o d u c t i o n q u a l i t yc o n t r o ls y s t e mi na c t u a lp r o d u c t i o n ，w h i c hi n d i c a t e st h a tt h es y s t e mh a st h ec a p a c i t y t os e e ka n d a n a l y z e t h ep o t e n t i a ld i s q u a l i f i c a t i o ni np r o d u c t i o n p r o c e s ss o1 h a ti th a sg r e a t l y i m p r o v e dt h ep r o d u c t i o np r o c e s s a n dg a i a e df a v o r a b l ee f f e c t s ， k e yw o r d ：s p c ，p l a s t i c sp i p e ，p r o d u c t i o nq u a l i t yc o n t r o l 两j l j _ 业大学硕士论文 第一章绪论 1 1 选题的背景和意义 第一章绪论 质量是一个国家文化、经济、教育、科技和管理水平的综合反映，足一个民 族物质文明的象征，是一个企业综合实力的具体体现，也是衡量一个国家经济实 力和左右一个国家政治地位的重要因素，产品质量低劣会严重制约一个国家围民 经济的健康发展，削弱产品在国际市场上的竞争力，导致资源的浪费与经济效益 的低下。法国质量协会主席雷麦特认为，法国每年的质量损失约占企业增值的1 3 2 0 ，世界质量管理研究院副主席哈林顿认为，西方国家的工、【k 企业不良品 质量成本约占制造成本的2 0 3 0 。美国的统计资料表明，该阁的不良成本通 常占售价的3 0 左右，由于质量问题而导致的质量损失也是巨大的。这种质量损 失由于其损失的界定范围和计算依据不同而有不同的结论，有的国外学者估计全 世界每年因质量问题造成的损失占社会总收入的l 5 1 4 ，两方发达国家按工 业总产值计算每年的质量损失约在5 左右，就我国的生产力发展水平和企业管理 水平还远低于西方国家先进水平的现状来看，这项损失也是十分惊人的，即使只 按工业总产值的5 计算，我国的质量损失每年也要高达几千亿元( 见表1 1 ) 表1 1 年份工业总产值( 亿元)质量损失( 亿元) 1 9 9 59 1 9 8 44 5 6 0 1 9 9 69 9 5 9 54 9 8 0 1 9 9 71 1 3 7 3 35 6 8 7 1 9 9 81 1 9 0 4 85 9 5 3 1 9 9 91 2 6 1 1 l6 3 0 6 当前我国产品质量水平能达到国际先进水平的只有1 3 左右，有6 5 的产 品落后于世界先进水平2 0 年左右。我国从1 9 8 9 年第三季度到1 9 9 9 年第二季度共 1 0 年4 0 个季度中，在全国共抽查了4 1 2 7 家企业生产的1 8 5 6 类产品5 5 0 0 4 种，合 西北工业大学硕士论文 第章绪论 格4 0 0 8 7 种，平均抽样合格率仅为7 2 9 。这意味着我国在经济稳定增长的同时， 也在惊人地生产着大量的不良产品，造成这种质量水平低下的主要原冈之一就是 生产制造过程的质量监控不力，缺乏必要的质控手段。据有关栩料表明，在对美 国5 0 0 家最大企业的一项调查中发现：其管理人员和一般员工掌握t q m( t o t a l q u a l i t ym a n a g e m e n t ) 的比率为6 8 8 和5 7 ，l ，掌握s p c ( s t a t i s t i e a l p r o c e s sc o n t r 0 1 ) 技术的比率分别为3 9 9 和3 6 3 。而对我国8 5 家企业的调 查中表明，经常使用质量管理七种工具的有2 l 家，偶尔使用的有3 4 家，根本不 用的有3 0 家，各占2 4 7 、4 0 和3 6 3 ；使用控制图进行工序控制的1 7 家， 不用的6 8 家，各占2 0 和8 0 ，而且在使用的广度和深度上也与国外有很大差 距。因此，加强在线控制，强化生产管理，降低生产过程中不良品损失，己成为 国家和企业提高产品质量，增强经济效益的当务之急。 随着国民经济的迅速发展，塑料管材的应用越来越广泛，其用量也越来越多， 特别是在建筑供排水、城市燃气输送、电线电缆护套、化工流体输送等方面的应 用日益剧增。目前，我国北煤南运、南水北调、西气东输等重大工程已经动工， 塑料管材将在这些领域中发挥巨大的作用，其质量的优劣直接影响着国民经济的 发展，因此对塑料管材采取先进的生产质量控制方式适逢其时、势在必行。 1 2 生产质量控制理论的国内外研究历史与现状 白1 9 2 4 年美国贝尔实验室工程师休哈特( s h e u h a r t ) 创立控制图至今，生产 质量控制的理论与技术有了长足的发展。 初期的生产质量控制理论仅以s p c 技术为基础，s p c 理论能科学地区分出制造 过程中产品质量的偶然波动与异常波动，从而对过程的异常及时预测，以便人们 采取措施，消除异常，恢复过程的稳定。在此期间，s p c 理论在休哈特控制图理论 的基础上有了较大扩展，如累积和控制图、区域控制图、预控图、通用控制图、 多元均值控制图、多元离散控制图、以及在田口理论基础上提出的田i e 控制图。 到了8 0 年代，诊断技术作为生产质量控制的客观要求进一步完善了生产质量 控制的内容，称为s p c d ( s t a t i s t i c a lp r o c e s sc o n t r o la n d d i a g n e s is ) 即 统计过程控制与诊断，s p c 虽然能对过程的异常进行报警，但是并不能告诉是什么 西北工业大学硕士论文第一章绪论 异常，发生于何处，也即不能进行诊断。1 9 8 2 年我国学者提出了两种质量诊断理 沦，并在美国福特汽车公司获得应用，取得了良好的效果。两种质量渗断理论突 破了传统的休哈特质量控制理论，进一步发展和完善了生产质量控制理论利方法， 针对生产过程中产品多质量指标的情况，1 9 9 4 年我国学者又提出了多元逐步诊断 理论；1 9 9 6 年又提出两种质量多元诊断理论，解决了多工序多指标系统的质量控 制与诊断问题，但两种质量诊断理论对于生产所能提供的诊断信息也是较为有限 的，它无法表明生产的哪些环节出现了问题，出现了什么问题。所以，这一理论 还需进一步完善和丰富，方能起到真正的控制与诊断作用。“” 1 9 8 7 年，全新的质量管理系统一一六西格玛( 60 ) 诞生于当时面临破产的美 国摩托罗拉( m o t o r o l a ) 公司，使其一举扭亏为盈，随后在美国通用电气( g e ) 公司成功实施，将杰克韦尔奇推上了全球第一c e o 的宝座。60 有狭义和广义之 分。从狭义上说，6o 最初的含义是建立在统计学中最常见的正态分布基础上的， 他考虑了1 50 的漂移，这样落在60 以外的概率只有3 4 p p m ，即每百万个产品里 面有3 4 次不良品的发生；从广义上说，6o 是一种度量工具，一种计量单位，可 用来评价或衡量一个产品的质量水准。6o 是一个标准尺度、一种管理方法、一个 目标、一个卓越的管理系统。“。 当前，有关生产质量控制的s p c d a ( s t a t i s t i c a lp r o c e s sc o n t r 0 1 d i a g n o s i s a n d a d j u s t m e n t ，统计过程控制、诊断和调整) 或a s p c ( k l g a r i t h m i c s t a t i s t i c a lp r o c e s s c o n t r o l ，算法的统计过程控制) 引起了人们的关注，这 种基于计算机技术的生产质量控制系统，基于闭环反馈控制和超前控制的管理理 念，可使生产质量控制达到更加理想的水平，但类似系统目前尚处于研究的初级 阶段，还未有实用性成果。“1 自2 0 世纪5 0 年代，美国开始进行生产质量控制方法的研究开发，即通过检 测及调节生产过程的方法来控制质量，这种方法把生产质量控制从对最终产品的 检验提前到产品生产过程的控制，大大地提高了质量控制的有效性 当今许多发达国家，已把产品质量零缺陷当作改进生产质量的终极目标，并 目在任何实现零缺陷质量目标上进行研究和探索，提出了许多行之有效的改进生 产质量的数理统计方法，如采用源产品检验和鲁棒差错预防等质量控制技术。 西北工业人学硕士论文 第一章绪论 随着s p c 理论的不断深入，原有的质量监控手段已显得相对落后，即使在全 面质量管理的发源地日本，2 0 世纪8 0 年代以前，制造过程的质量控制手段仍主要 依靠手工计算为主，并尽可能地应用简化的图表，如七种工具。为解决这一问题， 自8 0 年代以来，美国、加拿大等国利用其计算机工业方面的优势，将计算机计术 与统计过程控制( s p c ) 理论相结合，力求实现在线质量控制，以便许多因计算复 杂，在手工条件下很难实施的试验设计方法成为简单易行的常用方法，随着机电 一体化技术的发展和计算机在企业中的广泛应用，西方工业发达国家纷纷加大了 对生产质量控制的研究，许多行之有效的理论方法已开始固化到现代设备中，极 大地提高了质量控制的自动化水平，使其能够自动判别工作状态修正不良偏差， 自动识别产品质量，从而增强了其在国际市场上的竞争能力。 我国是在1 9 7 9 念引进西方质量管理理论并开始推行全面质量管理的，2 0 年来， 虽然在理论和实践方面取得了很大成就，但限于我国国情，在质量管理理论探讨 及方法应用等方面还远远落后于社会生产力和市场经济发展的客观要求，随着市 场经济体制的逐步建立和改革开放的进一步深入，树立良好的质量意识，加强生 产质量控制，提高产品质量水平，已成为我国经济发展的战略问题。1 9 9 6 年，国 务院颁发了质量振兴纲要，国际标准化组织也已颁布质量文件 i s o t r l 0 0 4 1 ：1 9 9 8 质量经济性管理指南和i s o t r l 0 0 1 7 ：1 9 9 9 i s 0 9 0 0 1 ：1 9 9 4 中的统计技术指南，在此基础上于2 0 0 1 年颁布了i s 0 1 0 0 1 2 ：2 0 0 1 测量控制系统， 由此可见，无论是从社会的需求还是根据国家的经济战略要求，研究和开发适合 我国企业现状的生产质量控制方法，己是非常紧迫的重要工作。 1 3 本文研究的主要内容 生产质量控制就是对影响生产质量水平的因素进行分析、控制和管理的过程， 在产品生产过程中，监控生产质量因素的变化及其规律，使产品质量特性在允许 范围内波动，达到能够稳定地生产出合格品的目的。 塑料管材的品种众多，本论文旨在结合硬聚氯乙烯( p v c u ) 双壁波纹管生产 过程的特点，对p v c u 双壁波纹管生产质量控制的方式进行研究，具体研究内容 为： 西北工业人学硕士论文 第一章绪论 第一章阐述了本文的选题背景和意义，介绍了国内外质量控制理论的发展和 现状。 第二章给出了本文研究所应用的理论和数学基础，主要是质量控制理论、数 理统计技术假设检验、方差分析、线性回归和正交实验设计。 第三章总体介绍了p v c u 双壁波纹管生产流水线的概况。提出了本文要研究 的问题以及解决这些问题的总体思路。 第四章针对p v c u 双壁波纹管生产流水线中各个生产过程分别进行了建模， 提出了各部分的质量控制模式。 第五章是对整个生产流水线进行了生产质量控制系统的设计，然后把第四章 巾建立的生产质量控制模式在p v c u 双壁波纹管生产流水线中进行了实际的应用， 给出了应用后的结果。 西北工业人学硕二 ：论文 第二章质量控制理论和数学基础 第二章质量控制理论和数学基础 2 1 质量变异及其原因 在生产制造过程中，无论将条件和环境控制得多严，都不可能生产出两件绝 对相同的产品，它们总是或多或少存在着差异，这就是质量变异的固有本性 波动性，也称变异性。 1 、质量变异的来源 质量变异的来源通常概括为“4 m i e ”，即：材料( m a t e r i a l s ) ，设备( m a c h i n e s ) ， 方法( m e t h o d s ) ，操作者( m a n ) 环境( e n v i r o n m e n t ) 。 2 、质量变异的原因 引起质量变异的原因按性质可分为偶然性原因和系统性原因。 ( 1 ) 偶然性原因 偶然性原因是一种不可避免的原因，其误差的大小和方向的变化是随机的。 在产品形成过程中会遇到大量偶然性因素的影响，因为现实中不可能有绝对完全 相同的条件，所以，偶然性原因也称为正常原因。这时的生产过程处于稳定状态 或统计控制状态。 ( 2 ) 系统性原因 系统性原因是一种可以避免的原因，其误差的大小和方向保持不变或者按一 定的规律变化，在产品形成过程中出现这种因素要引起产品质量的异常波动，所 以，系统性原因也称为异常原因，这时的生产过程实际上处于失控状态，但这种 原因容易识别，采取措施后可以消除，使生产过程恢复受控状态。 2 2 质量控制理论阳1 2 2 1 统计过程控制( s p c ) 统计过程控制( s p c ) 是应用数理统计技术分析生产过程中质量特性，从而达 两北工业大学硕上论文第二章质量控制理论和数学基础 到控制过程中质量变异的目的，s p c 的特点是以预防为主，预防和把关相结合，s p c 表现形式为控制图，控制图是控制生产过程状态，保证工序加工产品质量的重要 工具。应用控制图可以对生产过程状态进行分析、预测、判断、监控和改进，控 制图的横坐标通常表示按时问顺序抽样的样本编号，纵坐标表示质量特性值，控 制图有中心线和上下控制限，控制限是判断生产过程状态的标准尺度。 控制图是根据“3 0 - ”原则确定控制界限，因为对于标准正态分布： f ( x ) 2 去粤以出 其概率为：p ( 一盯 x + 仃) = 巾( 1 ) 一o ( 一1 ) = o 6 8 2 6 p ( 一2 0 - x 4 - 2 0 - ) = m ( 2 ) 一o ( 一2 ) = 0 9 5 4 6 p ( 一3 0 - z l - 6 7 特级 ； n 工序能 力过高 i 1 ， 一j j i 7 工序能力过高 工序能 力充足 1 3 3 c 肚 一级 ， 一 十 j 1 6 7 工序能力充足 两北y q k 人学硕上论文 第二章质量控制理论和数学基础 1 0 0 ( c ，* 级 y 工序能 1 3 3 卜| ， 力尚可 i 、j 工序能力尚可 0r 6 7 ( c “ 三级工序能 y jl 力不足 l 0 0 所 ，彩一么 ， 杉j 、一 、一- 工序能力不充足 工序能 力太低 c 。 o 6 7 四级 | 7 乃荔k 、一 y j 工序能力太低 偏移系数k 对c 肚有影响。k 越大，c 肿越小；k 越小rc 肚越大。针对k 值的大 小，是否需要对设备迸行调整，见表2 2 两北t 业人学硕士论文第二章质量拧制理论和数学基础 表2 2 r 序能力指数c 。 偏移系数k 对平均值；应采取的措施 1 3 3 c m 0 0 0 k o 2 5不必调整 1 3 3 c 肚 0 2 5 k 0 5 0要注意 1 0 0 c 。t 1 3 3 0 0 0 k o 2 5 要河：意 1 0 0 c m ( 1 3 3 0 ，2 5 。 当假设h 。成立时。对于给定的显著性水平口，存在一个值f 。( 1 ) 使得 j ) f 。伽一1 ) = 口) 靴降再- t o ( n - 1 ) 卜 lsi 故检验的拒绝域为： 。：二二_ 笪6 乙。一1 ) 【 s j 若t f 。( n 1 ) ，则拒绝假设h 。，即认为总体均值显著高于。；若t t o ( h 一1 ) 则接受假设h 。，即认为总体均值不高于1 。a 设总体x ( 。，o 1 。) ，总体y n ( , l 2 ，0 2 ) ，i ，z 2 ，( 9 - 1 - 0 - 2 一未知 h o - 1 。= 0 - 2 = 仃2欲检验假设h o ：，。：h h 。：，当假设h 。成 立时，对于给定的显著性水平口，存在一个临界值f “：( 刀，+ r ：一2 ) ，使得 式中，t p r 1 f 。：( 门。+ y l ：一2 ) = 口 故检验拒绝域为 | 一x - - y l 瓦雨万元五 j ( 刀i 一1 ) s 1 ”+ ( 阳：一1 ) s 2 1 聆l + ，2 2 ( 刀i 一1 ) s 1 + ( 阳2 一 。“川圯 若f 。( 确+ 1 7 ：一2 ) ，则拒绝假设日_ 0 ，即认为两个总体均值有显著差异 若i f | f 。( 胛+ ，2 ：一2 ) ，则接受假设h 。，即认为两个总体均值无显著差异 ( 3 z2 检验，设总体x ( ，盯2 ) ，占2 未知 欲榆验假设h o ：盯2 = 盯0 2 付日。：o - 2 仃0 2 里型蔓坠些茎兰望兰望苎二 笙三至堕里堡型矍堡塑墼堂苎壁 当1 阪砹h o 成立时，对于给定的显著性水平口，存在二个临界值 z 2 州：。一1 ) ，z 2 一：( n 1 ) ，使得 p z 2 z 2 t 。, 2 ( n - 1 ) = p z 2 z 2 a 2 ( n - 1 ) = 詈 即尸 o 一- 0 2 - x 2 - 。n ( n 斗p 燥够”t ， ：詈 故检验的拒绝域为： 邺傺z 2 = a ( n - 1 ) 悟锄州) 若z 2 茎z 2 一州：。一1 ) 或z2 z 2 们。一1 ) ，则拒绝假设h 。，即认为总体方差 与仃0 2 有显著差异：若z 2 ，一州：伽一1 ) z2 z 2 “：一1 ) ，则接受假设。，即 认为总体方差与仃0 2 无显著差异。 设总体片( i ，o 1 2 ) ，总体y n ( p 2 ，仃2 2 ) ，1 ，2 ，仃l2 ，仃2 2 均未知， 欲检验假殴h 。：仃1 2 = 0 2 2 h 日i ：盯1 2 仃2 2 当假设日。成立时，对于给定的显著性水平口，存在二个临界值： ，z 。z ( 以- 一1 ，胛2 1 ) ，f 。2 ( ，z l 一1 ，玎2 1 ) ，使得： p 瞻f 叫。( 1 1 ) ) = p f 凡：( v 。- 1 , v 6 - 1 ) ：等 靴黪溉 一， = p 巨w h ：州 ：詈 第二章赝量控制理论和数学挂础 。二 t 叽小一删l u k 狐衙h ：叫 b 2j【s 2 j 若f 、f ，“：( 聆一l ，聍2 1 ) 或f f “：( 刀，1 ，7 7 ：一1 ) ，则拒绝假设h 。，即认为两 个总体方差有显著差异：若f “：( 。一1 ，聆：一1 ) ( f ( f 神( 船，一l ，阳，1 ) ，则接受 假设h 。，即认为两个总体方差无显著差异。 2 3 2 单因素方差分析 方差分析用采确定每一个水平的晌t 匝变量值是宙来目i 列一总体，小同水平的 平均值阃的差异( 组间离差) 是否大于各水平内部产生的变差( 组内离差) 。 设在一项试验中，因素a 有不同的水平a ，( i = l ，2 ，r ) ，在a ，下的试验 结果x ，j ( ，盯2 ) ，现在水平彳，下做绝次试验，获得了7 ，个试验结果 x ，( j 2 i ，2 ，r ) ，则单因素方差分析韵数学模型可表示为： x ，= ，+ 岛岛n ( o 仃2 )式中，岛为随机误差，诸舀相互独立。 欲检验假设日。：。2 ：一一，h 。：u ，：a ，中至少有两个不相 等，记 n = ”卢= 去。 忙1，i = 1 1 玎， 一 r i “l i i 己组内平均；2 去丢而，则总平均；2 i 缶蔷而船，= l 。 门i = = i 7 h 1 此得到，组间离差平方和q 。=n ，( x i 一_ ) c ) 组内离差平方和q 。2 蕃善( x 扩一z f ) 总离差平方和q ，= q 。+ q 。2 b f - x ) 仁l ，= 】 。 两北1 二业人学硕二卜论文 第二章质量拌制理论和数学慕础 组间平均离差平方和一q a ：五q a 组内平均离差平方和万：三堑 一h r 在假设h 。成立的条件下，= 磊q f f 两( r - 1 ) 对于给定的显著性水平a ，存在一个临界值f 。p l ，n 一，) 使得p f f 。p l ，n r ) = 口 若扩f 。p 1 , n - r ) ，则拒绝假设h 。，即可认为因素的小同水平对试验 结果有显著影响；若护 i ，乏，故浙江产的的三盐热稳定性能最好。 p v ( ：一u 双壁波纹管的材料种类多，每种材料的技术指标各有0 ：同，企业不可能 有众多齐全的实验仪器对所有技术指标一一检验。除了使用实验仪器直接检验性 能指标判定材料的好坏外，还可以通过检验产品的性能，然后对所测得的性能数 据进行统计分析，从而间接判定材料的好坏，方差分析不失为一个有效的方法。 4 2 配方控制一产品性能的控制模式 p v c u 双壁波纹管主要用于地理电线、电缆的穿线护套，因而环刚度和冲击强 度这两个力学性能指标至关重要，环刚度指试样在垂直方向的内径变形量为原内 径的5 时所承受的负荷大小，表征了管材刚性的大小。环刚度越大，管材刚性越 大。冲击强度指试样在受到摆锤冲击破裂时单位面积上所消耗的能量，冲击强度 表征了管材韧性的大小，冲击强度越大，管材韧性越好，环刚度和冲击强度与材 料的种类和用量有很大关系，这可通过正交试验来完成。 ( 1 ) 正交试验设计 影响环刚度和冲击强度的因素主要有氯化聚乙烯( c p e ) 的添加份数，碳酸钙 ( c a c 0 3 ) 添加份数以及加工温度，c p e 为抗冲改性剂，c a c 0 3 为填充剂，可适当提 高刚性并降低材料成本，现将上述三个因素以三个水平分别对环刚度和冲击强度 进行两次正交试验，其因素水平表如表4 4 所示。 表4 4 水平素c p e 份数a c a c 0 3 份数b 加工温度c ( 以1 0 0 份p v c 计)( 以1 0 0 份p v c 计)( ) f i8 51 8 0 1 8 5 21 0 7 51 8 5 1 9 0 31 21 01 9 0 l g j 堕j ! 王些查兰堡主堡兰 塑堕空旦! 竺：竺翌些丝竺笪：竺兰堕曼篓型堡苎 由此选用l 9 ( 3 3 ) j e 交表，其试验方案表如表4 5 1 和4 5 2 所示。 c a c 0 3 份数b 因素c p e 份数a加工温度环刚度y 1 ( k n m 2 j 试验号 l1 ( 8 )1 ( 5 )1 ( 1 8 0 1 8 5 )l ll 2 1 ( 8 )2 ( 7 5 )2 ( 1 8 5 1 9 0 ) 1 13 3l ( 8 )3 ( 1 0 )3 ( 1 9 0 1 9 5 )1 1 。8 42 ( 1 0 )i ( 5 )2 ( 1 8 5 1 9 0 )98 52 ( i 0 )2 ( 7 5 ) 3 ( 1 9 0 1 9 5 ) 1 02 62 ( i 0 )3 ( 1 0 ) i ( 1 8 0 1 8 5 ) 1 0 1 73 ( 1 2 ) 1 ( 5 )3 ( 1 9 0 1 9 5 )8 4 83 ( 1 2 ) 2 ( 7 5 )1 ( 1 8 0 1 8 5 )8 6 93 ( 1 2 ) 3 ( 1 0 )2 ( 1 8 5 1 9 0 ) 9 i i3 4 22 9 33 0 1t = 9 0 7 i i3 0 43 0 13 0 2 i l l2 6 13 1 33 0 4 8 12 00 。3 表4 52 因素 加工3 温度b ，妻。温k j 度m ，c 卸 l c p e 份数a c a t 0 3 份数b 试验号2 2 8 西北工业大学硕士论文 第四章p v c u 双壁波纹管生产质量控制模式 i1 ( 8 ) 1 ( 5 )1 ( 1 8 0 1 8 5 )86 2 1 ( 8 )2 ( 7 ，5 )2 ( 1 8 5 1 9 0 )8 1 31 ( 8 )3 ( 1 0 )3 ( 1 9 0 i 9 5 )7 7 42 ( 1 0 ) 1 ( 5 )2 ( 1 8 5 1 9 0 )96 52 ( 1 0 ) 2 ( 7 5 )3 ( 1 9 0 1 9 5 )9 1 6 2 ( 1 0 )3 ( 1 0 )l ( 1 8 0 1 8 5 )8 4 7 3 ( 1 2 )1 ( 5 )3 ( 1 9 0 1 9 5 )9 2 83 ( 1 2 ) 2 ( 7 5 )i ( 1 8 0 一1 8 5 )8 7 93 ( 1 2 ) 3 ( 1o )2 ( 1 8 5 1 9 0 )8 2 i2 4 4 2 7 42 5 7 r i - 7 7 6 i i2 7 12 5 9 2 5 9 i i i2 6 12 4 3 2 6 0 2 73 1 0 3 ( 2 ) 试验结果的分析 本试验测得的环刚度和冲击强度两项指标分别列于表4 5 1 和表4 5 2 的右 侧栏内。 计算i 。，i i ，i i i ，和t ： a 环阿度指标 i ，= 1 1 1 + 1 1 3 + 1 1 8 = 3 4 2 iz = 1 1 1 + 9 8 + 8 4 = 2 9 3 i3 = 1 1 1 + 1 0 4 + 8 6 = 3 0 。1 t ii = 9 8 + l o 2 + l o 4 = 3 0 4 i i2 = 1 l ，3 + 1 0 2 + 8 6 ：3 0 1 i i3 = 1 1 ，3 + 9 8 + 9 1 = 3 0 2 2 9 两北工业大学硕十论文第四章p v c ，u 艘壁波纹管生产质量控制模式 i i i ，= 8 4 + 8 6 + 9 1 = 2 6 1 i i l 2 一1 1 8 + 1 0 4 + 9 1 = 3 1 3 i i l 3 = 1 1 8 + l o 2 + 8 4 = 3 0 4 t - - i ，+ i i 。+ i i i 。= 9 0 7 将h 述计算结果填于表4 5 1 下侧栏内 b 冲击强度指标 il = 8 6 + 8 1 + 7 7 = 2 4 4 i2 8 6 + 9 6 + 9 2 = 2 7 4 i3 - = 8 6 + 8 4 + 8 7 = 2 5 7 i il = 9 6 + 9 1 + 8 4 = 2 7 1 i i2 = 8 1 + 9 1 + 8 7 = 2 5 9 i i3 = 8 1 + 9 6 + 8 2 = 2 5 9 i i i i = 9 2 + 8 7 + 8 2 = 2 6 1 i i l 2 = 7 7 + 8 4 + 8 2 = 2 4 3 i i l 3 = 7 7 + 9 1 + 9 2 = 2 6 t = ii + i i i + i i i i = - 7 7 ，6 将上述计算结果填于表4 5 2 下侧栏内 计算因素的极差，确定因素的主次顺序 a 环刚度指标：r a = 3 4 2 - 2 6 1 = 8 1 r b = 3 1 3 - 2 9 3 - 2 0 r c = 3 0 4 - 3 0 1 = 0 3 则主次因素顺序( 主。次) ：a - - + b o c 3 0 第硼章p v c u 般壁波纹管生产质量控制模式 即影向环刚度指标的最大因素是c p e 的份数，其次是c a c 0 3 份数，加工温度影 u 向不大，c p e 份数越多，环刚度越小；而c a c o s 份数越多，环刚度越大。 b 冲击强度指标： r a = 2 7 1 2 4 4 = 2 7 r b = 2 7 4 - 2 4 3 = 3 ，1 r c = 2 6 2 5 7 = 0 3 则主次因素顺序( 主寸次) ：b _ a 寸c 即影响冲击强度指标的最大因素是c a c 0 3 的份数，其次是c p b 的份数，加工温 度影响不大，c a c o 。份数越多，冲击强度越小；而c p e 份数为中时，冲击强度最大。 选取较优生产条件： 从表4 5 1 和4 5 2 中可以看出，第3 号试验a 1 8 3 c 3 的环刚度为1 1 8 最大 但其冲击强度为7 7 最小；第4 号试验a 2 b i c 2 的冲击强度为9 6 最大，但其环刚度 为9 8 。 综合考虑环刚度和冲击强度两项指标；a l b l c 3 和a 2 8 2 c 3 可能是较好的生产条件， 它们的两项指标为： y l a 吼旷可+ 狮，+ 精+ ( 晕”( 旱一砂( 毕 jjj 2 堡：8 7 9 查表4 5 1 和表4 5 2 得 y i a2 8 2 c 3 = 1 0 2 y 2 a 2 8 2 c 3 = 9 i 若p v c u 双壁波纹管用于地理，则对环刚度要求高些，因此，口j 选用a l b l c 3 两3 1 ：t , j k _ 人学硕十论文 第四章p v c u 双壁波纹管生产质量控制模式 生产条件。 若p v c u 双壁波纹管用于房屋排水，则对冲击强度的要求高些，因此，可选 用a 2 8 2 c 3 的生产条件。 4 3 设备控制 4 3 1 挤出量大小的控制模式 双螺杆挤出机是生产p v c u 双壁波纹管的主机，其挤出量的大小直接决定了 产量的大小，而挤出量与挤出机螺杆的转速密切相关，螺杆转速越高，挤出量越 大，但挤出量是如何依赖于螺杆转速而变化的? 我们知道，单螺杆挤出机挤出量的理论计算公式为： 门：堑：旦：塑! 堡! ! 竺! 一竺盘3 墨! 塾2 生竺一互：旦：墨查：鳖翌：竺 。 2 1 2 7 7 ，ll o ? 7 2 e 上 式中，d - - - 螺杆直径n 螺杆转速 h 一一螺杆均化段螺槽深度 螺旋角 e 一螺棱宽度l 螺杆均化段长度 占一螺杆与机筒间隙 e 一一螺杆偏一t l , g e 校正因数 p一螺杼均化段末端压力 7 7 ，螺槽中熔融物料粘度，7 7 ：间隙中熔融物料粘度 由此可以看出，单螺杆挤出机挤出量q 与螺杆转速n 成线性关系，但挤出量q 的计算比较复杂，并且该公式是在假设塑料在螺槽中呈等温状态，是均匀的牛顿 型流体的基础上推导出来的，故计算值与实际值有出入，因此单螺杆挤出机挤出 量还有一个经验计算公式，q = 月d 3 n 一螺杆转速 d 一一螺杆直径口经验系数 与剃霈脐蝴咐目比，l r 蟓獬出胡蹦堑刳龅蠕趟酬痢输劫蝴理有着 肽的不同，驾凇窃z 螺杆中的运动睛凋更为复杂，推导出来的讨算公；沉长并刁j 蝴。在此，通过线性回归分析找出耿螺 柯| 挤出棚挤出量与蚜# 精专j 枣的关系。 西北工业大学硕士论文 第心章p v c u 双壁波纹管生产质量控制模式 现在p v cu 双壁波纹管生产中，从三个班组收集到螺杆转速、班产量、管重 等数据，由此可以计算出挤出机的平均挤出量，见表4 6 表4 6 螺杆转速x班产量管重平均挤出量y ( r p m )( p c s 8 h r )( k g p c s )( k g h r ) 2 02 4 72 4 62 4 95 o o1 5 5 2 22 7 02 6 82 7 15 o o1 6 9 2 43 0 33 0 12 9 84 9 51 8 6 2 63 2 43 2 73 2 74 9 02 0 0 2 83 7 03 6 73 7 04 8 02 2 l 3 04 1 44 1 74 1 54 7 02 4 4 3 24 5 24 5 14 4 84 6 0 2 5 9 3 44 8 04 7 94 8 l4 5 0 2 7 0 注：平均挤出量= 3 班产量和x 管重3 8 根据表中数据作出散点图，如图4 2 所示。 2 7 0 计算 图4 2 散点图 n - 8 ；：；( 2 0 + 2 2 + 2 4 + 2 6 十2 8 + 3 0 + 3 2 + 3 4 ) ：2 7 8 x m 瑚 m 两北t 业大学硕士论文第四章p v c u 双壁波纹管生产质量控制模式 一y ：一1 ( 1 5 5 + 1 6 9 + 1 8 6 + 2 0 0 + 2 2 1 + 2 4 4 + 2 5 9 + 2 7 0 ) ：2 1 3 8 8 x 2 ，：2 0 2 + 2 2 2 + 2 4 2 + 2 6 2 + 2 8 2 + 3 0 2 + 3 2 2 + 3 4 2 ：6 0 0 0 x z x 。y ，= 2 0 x 1 5 5 + 2 2 x 1 6 9 + 2 4 x 1 8 6 + 2 6 x 2 0 0 + 2 8 x2 2 1 + 3 0 x2 4 4 + 3 2 x 2 5 9 + 3 4 2 7 0 = 4 7 4 5 8 将上述数据代入( a ，卢) l i b , j , 2 乘估计方程组，则有 卜z s 多= ? j 1 2 1 6 占+ 6 0 0 0 p = 4 7 4 5 8隹 一2 0 0 3 7 8 6 3 1 因此，挤出量y 关于螺杆转速x 的线性回归方程为 多：8 6 3 l x 一2 0 0 3 7 参数口的显著性检验： 欲检验假设h 。j = 0 h h jp 0 ( x ：- - x 、2 = ( 2 0 2 7 ) 2 + ( 2 2 - 2 7 ) 2 + ( 2 4 2 7 ) 2 + ( 2 6 2 7 ) 2 + ( 2 8 - 2 7 ) 2 + o o 一2 7 、1 2 + ( 3 2 - 2 7 ) 2 + ( 3 4 2 7 y = 1 6 8 击如一会一q = 壶喜咖o 0 3 7 一k 7 1 2 1 8 7 购悒= 每凰习习8 ：6 埘3 1 , 丽珊肼s 对于给定水平口= 0 0 5 ，查表得f d 2n - 2 ) = t o 0 2 5 ( 6 ) = 2 4 4 6 9 。 3 4 两北丁业大学硕士论文 第四章p v c u 双壁波纹管生产质量控制模式 l t o0 2 ，( 6 ) ，则拒绝h 。，说明挤出量与螺杆转速的线性叫归是显著的。 在知道了挤出量与螺杆转速的线性关系后，我们可以通过螺杆转速的设定 预测每班的产量并加以控制。 4 3 2 挤出量稳定性( 管材重量) 的控制模式 p v cu 双壁波纹管没有标准重量，在保证产品性能的前提下，管材重量越轻越 好，因为在管材的整个成本构成中，材料成本约占了7 0 的比重，因此管材轻，成 本低，经济效益可以提高。 对管材重量的控制，实际上是对管材重量的稳定性的控制，亦即对整条生产 线