Rediseño de cargas de moldes y máquinas para reducir defectos de calidad y liberar capacidad instalada en el proceso de moldeo por inyección. La tesis de este documento está enfocada a un proceso de producción de piezas plásticas mediante moldeo por inyección de plástico, el problema era el alto porcentaje de chatarra generada con los moldes actuales (alrededor del 5,32% mostrado en las figuras 17 y 18) y el alto porcentaje de capacidad instalada requerida. para la producción del producto (alrededor del 65% de la utilización total de seis máquinas de moldeo en centros de trabajo), las fallas de calidad se redujeron del 5,32% al 0,11% y la capacidad instalada de las máquinas de moldeo se incrementó del 40,67% al 76,21%. con un nivel de confianza y confiabilidad del 95%, como se muestra en la Tabla 17. Todo lo anterior fue posible mediante el uso de herramientas estadísticas como diseño experimental factorial, ANOVA, normalidad, estudios de capacidad de procesos, entre otras.
Palabras clave: Diseño de experimentos, ANOVA, prueba de hipótesis, moldeo por injección, Colada calienta, Colada fría, carga de maquinas. The thesis described in this document is focused on a production process of plastic parts through plastic injection molding, the main problem to find a solution was the problem of high scrap percentages generated by existing molds (about 5.32% mentioned in figures 17 and 18), and high percentage of machine utilization required to produce the product, about 65% of the total consumption of six work center injection molding machines) quality problems were reduced from 5.32% to 0.11% and available installed capacity was increased from 40.67% to 76 .21%, using 95% confidence and reliability levels, shown in Table 17.
Introducción
Antecedentes
Proceso de moldeo por inyección de plástico
- Tipos de molde
- Tipos de aceros utilizados y vida útil
- Moldeo por inserción y de doble tiro
- Diseño Para Manufactura y Ensamble (DfMA)
- Análisis de Simulación de Flujo
- Diseño de Experimentos (DOE por sus siglas en inglés “Design Of
- Determinación de Ventana de Parámetros Críticos de Proceso
- Protocolos de Calificación de Instalación (IQ por sus siglas en inglés
- Modos de falla en el proceso de moldeo por inyección de plástico
El moldeo por inyección de plástico permite el uso de diferentes tipos de moldes dependiendo del uso del producto final, el presupuesto asignado para un proyecto en particular, la vida útil esperada del molde, entre otras cosas. La figura 4 muestra el diagrama de montaje básico de un molde de inyección de plástico. El molde de dos placas, la estructura de fundición y las piezas de la cavidad se combinan para separarlos del molde, por lo que se debe utilizar el sistema de expulsión.
En un molde de tres placas, la pieza fundida se ubica en una placa separada de la pieza plástica, por lo tanto las piezas de la cavidad pueden ser expulsadas por sí solas (Pye, 2016). 101 Más de 1.000.000 Construidos para niveles extremos de producción, se utilizan materiales de la más alta calidad. El moldeo por inserción se puede realizar manualmente, colocando el inserto en la cavidad del molde manualmente, o automáticamente, mediante un robot automatizado que coloca el inserto directamente en la cavidad (Bernhardt, 1983).
Evaluar los posibles efectos positivos y negativos de la resina que se utilizará para fundir las piezas en este molde. El análisis de flujo del molde debe realizarse antes de iniciar el proceso de moldeo por inyección, utilizando un software especializado, donde se simula el diseño de la pieza a fabricar. Los mapas de color creados mediante el análisis del flujo del molde ayudan con los cambios de diseño adaptativos para crear un producto de calidad antes del inicio real del proceso de moldeo (Wong, 2004).
A pesar del costo agregado al proceso, el análisis del molde lo compensa con creces en términos de calidad final (Wong, 2004). La Figura 12 muestra un ejemplo de la estructura de una ventana con parámetros críticos de moldeo por inyección de plástico. Calificación operativa: La calificación operativa identifica las variables operativas críticas de un equipo o sistema a través de la caracterización del proceso (ventana de parámetros críticos utilizada con base en el apartado 2.1.6).
Cada resina utilizada durante el proceso de moldeo por inyección de plástico tiene diferentes propiedades mecánicas y térmicas. En este caso, el factor de contracción estará directamente relacionado con la geometría de la pieza, orientación del flujo y tipo de resina. Es importante utilizar tanto la herramienta como como la pieza plástica adecuada para evitar resultados dimensionales inesperados en el producto final (De Vos, 2016). Pieza incompleta o corta: Una velocidad de inyección demasiado baja, boquilla obstruida o falta de material suficiente en el vaso pueden provocar esta incidencia.
Carga de máquinas
- Método húngaro o problemas de asignación
- Método de índices
- Programación lineal
Este método no permite la división del trabajo y las diferencias en el tiempo de las máquinas pueden ser su edad, construcción, capacidad, etc. El método de programación lineal permite que cada producto tenga diferentes formas de ser producido, ya sea diferentes rutas, fuentes, procesos, etc. El método busca determinar qué cantidad de cada producto se debe producir en cada proceso para minimizar los costos de producción, es una de las aplicaciones más comunes de la programación matemática (Jiménez, 2019).
Diferentes diseños de moldes de inyección de plástico para reducir las alteraciones de calidad en algunos productos y limitar la falta de capacidad.
Definición del problema
Planteamiento y justificación del problema
Además de ser un problema en cuanto al uso de la capacidad instalada, el diseño actual de estas herramientas y forma de uso es una de las principales razones de los altos niveles de desperdicio de piezas plásticas en la empresa, durante los años 2018 y 2019 Se rechazaron alrededor de 133.000 piezas, es decir, el 5,32%. Base de datos Formula Plastics ERP-IQMS, 2018) y hubo cinco quejas de clientes debido a problemas de calidad estética en el producto. Las Figuras 17 y 18 muestran dos gráficos de primer y segundo nivel que ilustran los modos de falla y las causas fundamentales de estos eventos de calidad. El análisis anterior tiene como objetivo responder a la siguiente pregunta de investigación: ¿Qué diseño de molde reduce los defectos estéticos y libera capacidad instalada de las máquinas de moldeo?
Hipótesis nula y alternativa
Objetivos generales y específicos
Metodología
Estudio de Diseño Para Manufactura para rediseño de molde nuevo
La resina utilizada con el molde para producir el producto se evalúa en cuanto a contracción y factor de tonelaje por pulgada cuadrada para determinar el tonelaje requerido para la máquina de moldeo. Los ángulos de estiramiento de la pieza también se evalúan en esta sección para garantizar la expulsión automática de las piezas después de la fundición. Se evalúa el espesor de pared típico del producto para garantizar que no haya defectos en el producto en términos de, entre otras cosas, piezas cortas, marcas de zinc o líneas de unión.
Se evalúa el método de retirada de la pieza fundida de la pieza para determinar cuál es el más adecuado en cuanto a tiempo y equipos auxiliares. En el estudio DFM se evalúa la mecánica general del molde, en conjunto con las posibles líneas de unión en el producto, las cuales están directamente relacionadas con el número de compuertas de inyección en la pieza. En este punto se confirma el acabado de las superficies de la pieza, así como el tipo de grabado presente en el producto, generalmente las especificaciones del producto de plástico moldeado por inyección especifican el material, símbolo de reciclaje, fecha de producción y número de cavidad que se encuentran en la pieza.
Análisis de simulación de flujo para rediseño de molde nuevo
Contracción volumétrica al momento de la expulsión de la pieza del molde, para determinar las dimensiones finales del producto. La ventana de parámetros críticos del proceso se determinará con base en la metodología de Scientific Molding y luego se determinará un tamaño de muestra para validar el proceso y el producto.
Determinación de tamaño de muestra
Diseño y desarrollo de Diseño de Experimentos
El tamaño de muestra para la validación del nuevo molde se obtuvo a través de la ecuación (9) utilizando niveles de confianza y confiabilidad de 0.95, determinando los porcentajes con base en un análisis modal de falla de diseño y efecto del nuevo molde, dando como resultado el número de prioridad de riesgo ( RPN) mayores a 80 deben considerarse porcentajes de al menos 95%. El tamaño de muestra considerado corresponde a cada cavidad del molde por separado, en este caso un molde de ocho cavidades. El diseño de los experimentos realizados para la validación del nuevo molde constó de tres tratamientos, dos niveles y ocho repeticiones, con base en la información del Cuadro 7, tomando como variable de salida el diámetro crítico del producto de mm, ilustrado en la Figura 22 , fue evaluado. y finalmente ilustra el diseño experimental resultante en la Tabla 8.
Respuestas variables de salida del diseño de experimentos para la validación de la nueva cavidad del molde 1. Respuestas variables de salida del diseño de experimentos para la validación de la nueva cavidad del molde 2. Respuestas variables de salida del diseño de experimentos para la validación de la nueva cavidad del molde 3.
Variables de salida del diseño de experimentos para validación de la cavidad del molde nuevo 4. Variables de salida del diseño de experimentos para la validación de la cavidad del molde nuevo 5. Variables de salida del diseño de experimentos para la validación de la cavidad del molde nuevo 6.
Respuestas de la variable de salida del diseño de experimentos para la validación de la nueva cavidad del molde 7. Respuestas de la variable de salida del diseño de experimentos para la validación de la nueva cavidad del molde 8. El desarrollo de este proyecto permitió la evaluación comparativa de algunas características de antes y después hasta la implementación del nuevo molde.
Los objetivos y la verificación de las pruebas de hipótesis de este proyecto se lograron mediante el uso e interpretación de diversas herramientas, métodos estadísticos y análisis de datos como pruebas de normalidad, análisis de capacidad de procesos, ANOVA, diseño factorial de experimentos, análisis de simulación de flujo, diseño para producción. y montaje y carga de la máquina mostrados en las Tablas 8 a 15 y Figuras 23 a 38), considerando un tamaño de muestra mínimo de 59 unidades por cavidad del nuevo molde. El nuevo molde de canal caliente insertable de ocho cavidades y doble disparo con un motor de desenroscado activado por un motor hidráulico redujo la pérdida de calidad del 5,32 % al 0,11 % y liberó la capacidad instalada de la máquina formadora del 40,67 % al 0,11 %. el producto con un nivel de confianza y confiabilidad del 95%, como se muestra en la Tabla 17.
