บทคัดย่อ - ienetwork2012 industrial challenges in...

การประชมวชาการขายงานวศวกรรมอตสาหการ ประจำาป พ.ศ. 2555

17-19 ตลาคม 2555 ชะอำา เพชรบร

การลดของเสยในกระบวนการฉดหนาปดแผงควบคมในชนสวนรถยนต

โดยใชไฟไนตเอลเมนตนพดล ฟงสนทร 1* ดลก ศรประไพ 2 วระ ปรมตสวสด3

1, 2,3 ภาควชาวศวกรรมเครองมอและวสด คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาธนบร

126 ถ.ประชาอทศ แขวงบางมด เขตทงคร กทม 10140 E-mail:[email protected]*

Noppadol Fungsoonthorn1* Dilok Sriprapai2 weera paramasawat31,2,3 Department of Tool and Materials Engineering, Faculty of

Engineering, King Mongkut’s University of Technology Thonburi 126 Pracha Uthit Rd., Bang Mod, Thung Khru, Bangkok 10140

E-mail: [email protected]*

บทคดยองานวจยนมวตถประสงคเพอลดจำานวนของเสยในกระบวนการฉดหนาปดแผงควบคม ซงเปนสวนประกอบภายในของรถยนตดวยการใชไฟไนตเอลเมนต ดงนนจงไดทำาการวเคราะหทตวแมพมพ โดยการจำาลองสภาพการไหลของนำาพลาสตกเหลวในแมพมพดวยโปรแกรม Autodesk Mold flow Insight พบวาปญหาการฉดไมเตม(Short shot) นนมาจากการออกแบบชนสวนปลดงาน(Lifter) ของแมพมพทมการระบายอากาศออกจากโพรงแบบไมเหมาะสม และในสวนชนงานนนมพนทแคบและลก ซงทำาใหเกดปญหาชนงานเสยในกระบวนการฉดพลาสตกขน ดงนนจงทำาการแกไขแมพมพฉดพลาสตก โดยเพมขนาดชองระบายอากาศใหมบรเวณชนสวนปลดงาน(Lifter) ขางละ 0.025 มลลเมตร ผลพบวาการระบายอากาศในแมพมพดขนอกทงการระบายอากาศในตำาแหนงดงกลาว ยงสามารถปองกนการฉดไมเตมหรอการเผาไหมของกาซจากการการถกอดได และสามารถลดจำานวนของเสยเดมจากรอยละ 17.17 เหลอรอยละ 4.88 ซงชวยลดของเสยจากกระบวนการผลตเดมไดถงรอยละ 72 หรอคดเปนมลคาความเสยหายเฉลยเทากบ 31,487 บาท นอกจากนผวจยยงไดศกษางานวจยทตอเนองในอนาคต โดยศกษาพารามเตอรในกระบวนการฉดพลาสตกทมผลตอปญหาการฉดไมเตม(Short shot) ผวจยจงทำาการออกแบบการทดลองเชงแฟคทอเรยลแบบ 2 ระดบ โดยปจจยทศกษาม 2 ปจจยไดแก 1)



ตำาแหนงของการสบเปลยนจากการฉดเขาสการยำา 2 ) ระยะสำารองพลาสตก (Cushion) ทมอทธพลตอปญหางานฉดไมเตม(Short Shot)ของชนงานวจย โดยแนวทางในการดำาเนนงานวจยเรมจากกำาหนดขอบเขตของปญหาและทำาการวเคราะหหาสาเหตทเกดขนโดยการใชแผนภาพสาเหตและผล พบวาปจจยหลก(Main Effect) ทมอทธพลตอคาเปอรเซนตของเสย (NG Rate) อยางมนยสำาคญ (α =0.05) คอ ระยะสำารองพลาสตก (Cushion) คำาหลก กระบวนการฉด / การฉดไมเตม /การทดลองเชงแฟกทอเรยลแบบสองระดบ / การลดของเสย ไฟไนตเอลเมนต

AbstractThe objective of this research was to reduce the material waste associated with defective parts produced during the injection molding of an automotive dash board panel. The research focused on improvements to the mold design in order to reduce defective parts. A commercial finite element software package (Autodesk Moldflow Insight) was used to simulate the flow of melted plastic in the mold. It was found that an improver air vent design at the lifter, a part of the ejection system, as well as deep and narrow areas of the mold, particularly at the ribs, created incomplete mold fill, also known as a short shot. The mold was redesigned to increase the size of the air vents by 0.025 mm on either of the lifter, and to widen the ribs. The improvements to the mold increase ventilation and allow easier flow of the melted plastic. The simulation results of the redesigned mold show that the percentage of defective parts, as a result of short shots, has been improved significantly. The new air vent and rib design were incorporated Into the injection molding production of the dash board panel. The production output showed that the number of defective parts was reduced from 17.51% to 4.88%. The 72% reduction in defective parts created a savings of approximately 31,487 baht. Additionally, research on the effect of two processing parameters on short shots, the switchover point and the amount of cushion, were also Investigated. A design of experiment (DOE) with a 2-level factorial was created to determine the parameters effect on short shots. The Initial results suggested that the amount of cushion has a significant effect on Short Shot in the pars (α =0.05).



Keywords: Finite Element / 2k Factorial Design / Injection molding / Short shot / Waste reduction

1. บทนำาอตสาหกรรมพลาสตกจดเปน

อตสาหกรรมสนบสนนทสำาคญ ตอการขยายตวของอตสาหกรรมสาขาตางๆ เชน อตสาหกรรมชนสวนยานยนต เปนตน ในขณะเดยวกนผประกอบการตางกประสบปญหาปรมาณของเสยทเกดขนในกระบวนการผลต ซงปญหาเหลานสวนหนงมสาเหตมาจากการปรบตงพารามเตอรในการฉดและบคลากรทขาดความร จากการศกษาสภาพปญหาในโรงงานผลตชนสวนยานยนตซงเปนโรงงานกรณศกษาในงานวจยน ผวจยเลอกผลตภณฑหนาปดแผงควบคมของรถยนต(PANEL ASSY 0K 160) มาดำาเนนการวจยนน เพอคนหาสาเหตและปจจยของการเกดปญหาชนงานฉดไมเตมรปราง (Short Shot) โดยการวเคราะหจำาลองการไหลดวยโปรแกรมไฟไนตเอลเมนต ซงผลตภณฑดงกลาวนนมปรมาณการผลตตอเดอนทสง (ตารางท1.) และเพอลดเปอรเซนตของเสยจากการผลตอกดวยตารางท 1. ขอมลการผลตชนงานหนาปดแผงควบคมในชวงเดอนตลาคม 2554 – มนาคม 2555

เดอนผลต

นำาหนก

ชนงานด ชนงานเสย Runner

กรม / ชน

ชนกโลกรม

ชนกโลกรม

% ของเสย

กโลกรม

ต.ค.-54 302 29,

6458,95

31,602 484 5.13 375

พ.ย.-54 302 5,0

581,52

82,253 681 31 56

ธ.ค.-54 302 400 120.

8 80 24.16

16.67 7

ม.ค.-55 302 24,

8757,512.25

873

263.646 3.39 308.

976ก.พ.-55 302 29,

6458,95

31,602 484 5.13 375

ม.ค.-55 302 31,

0079,36

41,442 435 4.44 389

รปท 1. แผนภมพาเรโตและขอมลประเภทของเสยผลตภณฑ

2. การดำาเนนงานวจยในการดำาเนนงานวจยในครงน จะ

ศกษาขอมลทเกยวของเพอใชในการดำาเนนงานวจยดงตอไปน2.1 ชนงานตวอยางทจะใชในการวจย

รปท 2. ลกษณะของชนงานตวอยางทจะใชในการวจย

2.2 แมพมพทใชในการทดลอง

ฉดไมเตม

ครบพลาสต

ก

แตงเสย ปรบเครอง

เมดลาย อนๆ รอยครด จดดำา0

10002000300040005000600070008000

0.00%

20.00%

40.00%

60.00%

80.00%

100.00%

246418871285965 791 304 238 40

30.90%

54.56%70.68%

82.78%92.70%96.51%99.50%100.00%Pareto Defect Injection

ประเภทของเสยของผลตภณฑ

Pcs.

Percentage



เปนแมพมพแบบสองแผน (2 Plate mold) ชนดรวงรอน (Hot runner system) ขนาดแมพมพ 560 x 700 x 655 มม. นำาหนกแมพมพ1,535 กก.

ก.แมพมพดานคอร ข.แมพมพดานคาวต

รปท 3. โครงสรางแมพมพทใชในการทดลอง

2.3 การเลอกปจจยทใชในการออกแบบการทดลองสำาหรบงานวจยนไดเลอกศกษาในสวนของ แรงดนในการฉด เนองจากวาแรงดนนนเปนปจจยแรกทตองมการปรบตงในขนตอนเรมฉดงาน ในการปรบตงพารามเตอรโดยสวนใหญจะตองปรบเพยงพารามเตอรใดพารามเตอรหนงเทานน เพอจะไดทราบวาคาทเราทำาการปรบตงนนสงผลถงคณภาพชนงานจรง และขอกำาหนดของการตรวจสอบผลตภณฑเบองตนไดกำาหนดไววา ชนงานจะตองฉดเตมทกจดททำาการตรวจสอบ โดยไมเกดปญหาใดๆตามมาซงผวจยไดทำาการทดลองเพอหาระดบปจจยทเหมาะสมกบระดบนยสำาคญ 0.05

2.4 การกำาหนดระดบของปจจยทใชในการออกแบบการทดลองปจจยในการทดลองของทกๆปจจยใหมปจจยละ 2 ระดบ โดยพจารณาแตละปจจยดงน

ตารางท 2. ปจจยและระดบของปจจยทใชในการทดลองเชงแฟกทอเรยลแบบสองระดบ (2k Factorial Design)

ปจจย

สญลกษณ

ระดบของปจจย หนว

ยLow(-)

High(+)

การสบเปลยนจากการฉดเขาสการยำา

Switchover

29.8

31.3 มม.

ปรมาตรของพลาสตกหลอมเหลว

Cushion

125.2

126.4

มม.

2.5 การออกแบบการทดลองตารางท 3. แสดงการออกแบบการทดลองเชงแฟกทรอรยลแบบสองระดบทมการทดลองซำา 4 ครง

Std Order

Run Order

FactorNG

RateSwitchoverpoint

Cushion

3 1 29.8 126.4 51 2 29.8 125.2 910 3 31.3 125.2 1713 4 29.8 125.2 1214 5 31.3 125.2 188 6 31.3 126.4 314 7 31.3 126.4 212 8 31.3 125.2 145 9 29.8 125.2 811 10 29.8 126.4 816 11 31.3 126.4 2515 12 29.8 126.4 69 13 29.8 125.2 1512 14 31.3 126.4 297 15 29.8 126.4 106 16 31.3 125.2 22

3. ผลการทดลอง3.1 ผลการทดลองเชงแฟกทอเรยลแบบสองระดบ (2k Factorial



Design)ตารางท 4. ผลการทดลองเชงแฟกทรอเรยลแบบสองระดบทมการทดลองซำา 4 ครง

จากการวเคราะหผลการทดลองเชงแฟกทรอเรยลแบบสองระดบ(2K Factorial Design) ในตารางท 4 นำาเปอรเซนตของเสยในการผลต ซงขอกำาหนดการตรวจสอบผลตภณฑของลกคากำาหนดไววาทกตำาแหนงทตรวจสอบจะตองมการเตมเตมของพลาสตกโดยสมบรณและไมมครบ (Flashing) ทไดมาวเคราะหผลทางสถต โดยการวเคราะหความแปรปวน เพอหาปจจยทมอทธพลตอเปอรเซนตของเสยในการผลต อยางมนยสำาคญทระดบนยสำาคญ 0.05 0.05 ซงในขนตอนการวเคราะหและสรปผลการทดลองเบองตนน ผวจยไดอาศยโปแกรมทางสถต Minitab 16 มาทำาการวเคราะหผล

3.2 ผลการวเคราะหดวยระเบยบวธทางไฟไนตเอลเมนต

จะทำาการวเคราะหตวแปรทเกยวของทสงผลใหเกดปญหา ซงมรายละเอยดดงนคอ

3.2.1 เวลาในการฉดชนงาน (Fill Time) หลงการแกไขแมพมพ

3.2.2 การสบเปลยนจากการฉดเขาสการยำา (Pressure at V/P switchover)

3.2.3 การอนของอากาศ (Air

taps)

3.2.1 เวลาในการฉดชนงาน (Fill

Time) หลงการแกไขแมพมพทางผวจยไดมการปรบเปลยนวธการ

ฉดชนงานใหม เพอลดเวลาในการฉดชนงานและหาวธการฉดชนงานทถกตอง เพราะเนองจากการผลตชนงานในปจจบนไดใชระยะทางเปนตวควบคมการเตมเตมของชนงานและใชเวลาในการฉดชนงานอยท 6 วนาทซงจะสงผลเสยตอชนงานเปนอยางมาก ตารางท 5.เงอนไขทกำาหนดเพอหาเวลาในการฉดชนงาน (Fill Time)

รายละเอยดการวเคราะห คาทกำาหนดใน Moldflow

Filling control (s) AutomaticPack/holding control

%Filling pressure vs.

timeVelocity/pressure switch-over NoneMold surface temperature (C°) 80Melt temperature (C°) 265Maximum machine clamp force (tone)

350

Run Order

Factor NG Rate

Switchover point

Cushion

Rep1

Rep2

Rep3

Rep4

1 29.8126.

4 5 9 17 31

2 29.8125.

2 8 12 18 21

3 31.3125.

2 6 8 14 25

4 29.8125.

2 10 15 22 29



จากการทดลองหาชวงเวลาฉดจากการวเคราะหแบบอตโนมต(Automatic) นน จะพบวาชวงเวลาในการฉดโดยไมมการฉดยำานนจะอยท 1.37 วนาท (รปท4.) ซงเปนชวงเวลาทจะไมสงผลกระทบตอคณภาพชนงาน และเวลาทใชในการฉดกสามารถลดลงจากเดมโดยประมาณ 4.63 วนาท หรอคดเปน 77.17 % ของเวลาฉดเดม แต ณ ทเวลาดงกลาวนนยงไมสามารถนำาไปใชงานทเครองฉดไดเนองจาก วา หากเราฉดปรมาตรเนอพลาสตกทงหมด 324 กรม ดวยเวลา 1.37 วนาทนนจะสงผลใหเกดปญหาและความเสยหายแกแมพมพ

ก.ดานหนาของชนงานวเคราะห

ข.ดานหลงของชนงานวเคราะห

รปท 4. ชนงานวเคราะหทยงไมเตมแบบเนองจากไมมการฉดยำา

ทางผวจยจงกำาหนดเวลาทจะใชในการฉดโดยไมมการฉดยำาใหม โดยเวลาทใชใน

การฉดใหมนจะอยท 3.0 วนาท ซงเพมขนจากเวลาทวเคราะหไดนนประมาณ 1.63 วนาท เหตผลทเลอกชวงเวลาการฉดทเวลา 3.0 วนาทนน (รปท5.) เนองจากกวาชวงเวลาดงกลาวถอวาเราสามารถลดเวลาในการฉดลงจากเดมได และสามารถฉดชนงานโดยมผลกระทบนอยทสดในเรองของปญหางาน Short shot

ก.ดานหนาของชนงานวเคราะห

ข. ดานหลงของชนงานวเคราะหรปท 5. ชวงเวลาฉด 3.0 วนาทโดยไมมการฉด

ยำา3.2.2 การสบเปลยนจากการฉดเขาสการยำา (Pressure at V/P switchover)เพอหาการสบเปลยนจากการฉดเขาสการยำา(Pressure at V/P switchover) ดงนนจงกำาหนดเงอนไขใน



การวเคราะหเปนแบบ Fill + Pack (รปท6) โดยในสวนของ Pack/holding control นนจะกำาหนดเงอนไขเปนแบบเปอรเซนตแรงดนของการไหลกบเวลา (%Filling pressure vs time) และไดกำาหนดชวงเวลาการฉดยำาทงหมด 6 จงหวะ (ปจจบนใช 4 จงหวะ) เพอชวยในการไหลเตมแตละชวงของเวลาไดดยงขน

รปท 6. การวเคราะหแบบ Fill + Pack เพอหาการสบเปลยนจากการฉดเขาสการยำา (Pressure at V/P switchover)

จากขอมลทกำาหนดพบวา คาทเลอกใชนนมความเหมาะสมในระดบหนงสำาหรบการฉดยำาเพอเตมเตมในสวนทยงขาดของเนอพลาสตก โดยเวลาทใชในการฉดและฉดยำานนจะอยท 1.6 วนาท (รปท7.) ดงนนคาทไดจากการวเคราะหนสามารถนำาไปเปนคาเรมตนในการปรบตงฉดทเครองฉดพลาสตก หลงจากการแกไขแมพมพไดจรงโดยมรายละเอยดดงน

รปท 7. ตำาแหนงความดนทเกดขนของการฉดยำา

(Pressure at V/P switchover)3.2.3 การอนของอากาศ (Air taps)ทชนงานทดลองจะพบวา มตำาแหนงของการอนอากาศเปนอยางมากทจะสงผลใหฉดชนงานไมเตมแบบ ซงเปนไปไดอยางมากวาในสวนของแมพมพทมการออกแบบนนไมมการระบายอากาศทด

รปท 8. ผลการวเคราะหบรเวณตำาแหนงของชนงานทเปนจดควบคมการอนของอากาศ (Air taps)

3.3 แมพมพแกไขแมพมพโดยการเปดรองระบาย

อากาศทบรเวณผวของตวกระทงองศา โดยการลดขนาดบรเวณผวลงไปขางละ 0.025 มลลเมตร (รปท9 ข.) จากนนจงทำาการทดลองฉดใหมโดยการใสพารามเตอรเบองตนทไดจากการวเคราะหโปรแกรมจำาลองการไหล พบวาพลาสตกสามารถเขาไปเตมเตม ณ จดทเกดปญหางานฉดไมเตมแบบได (รปท 10.)

ข. กระทงองศาทแกไขโดยลดความหนาผวลงไป 0.025 มม.

ก. ตำาแหนงของการแกไขแมพมพ



รปท 9. แมพมพทไดรบการแกไข

รปท 10. ชนงานวจยทไดหลงจากการแกไขแมพมพและทดลองฉด

3.4 วเคราะหทางเศรษฐศาสตร

รปท 11. ปรมาณการผลตชวงเดอนตลาคม 2554 - มนาคม 2555

ตวชวดทจะนำามาใชเปนเกณฑคอมลคาของจำานวนของเสย ทจะกลบคนมาในรปแบบของตวเงน โดยมขอมลทเกยวของดงน1.ราคาเมดพลาสตกชนด PC+ABS กโลกรมละ

= 150 บาท2. นำาหนกของชนงานไมรวม Runner

= 302 กรม (หรอคดเปน 0.30 กโลกรมตอชน) กอนการปรบปรงนำาหนกชนงานด = 3,167.28 กโลกรมตอเดอนนำาหนกชนงานเสย = 672.25

กโลกรมตอเดอน

% ของเสย = = 17.17 เปอรเซนต

ดงนน % ของเสยเฉลย 3 เดอนกอนการปรบปรงจะเทากบ 17.17 เปอรเซนต หรอคดเปนมลคาของชนงานเสยเฉลย 3 เดอนกอนการปรบปรง

= 672.25 × 150 = 100,838 บาท หลงการปรบปรงนำาหนกชนงานด = 9,015.60 กโลกรมตอเดอนนำาหนกชนงานเสย = 462.34 กโลกรมตอเดอน

% ของเสย = = 4.88 เปอรเซนต

ดงนน % ของเสยเฉลย 3 เดอนหลงการปรบปรงจะเทากบ 4.88 เปอรเซนต หรอคดเปนมลคาของชนงานเสยเฉลย 3 เดอนหลงการปรบปรง

= 462.34 × 150 = 69,351 บาทดงนนปรมาณของนำาหนกชนงานเสยทลดลง =

จากการเปรยบเทยบจะพบวาสามารถลดปรมาณนำาหนกของชนงานเสยไดถง 72 % ซงเราสามารถ

Oct-54

Nov-54

Dec-5

4

Jan-5

5

Feb-5

5

Mar-5

513,867 7,311 16,96327,96331,24734,94011,132 5,058 15,27326,65529,64533,2572,735 2,253 1,690 1,308 1,602 1,683

ปรมาณการผลตในชวงเดอนตลาคม 2554 - มนาคม 2555

จำานวนสงผลต (ชน) จำานวนชนงานด (ชน) จำานวนชนงานเสย (ชน)



1. คดเปน นน.ของเสยทลดลง = 209.91 กโลกรม2. คดเปนจำานวนของชนงานเสยทลดลง = 699.7 ชน3. คดเปนมลคาของเสยทลดลง = 31,487 บาท

4. สรปผลการทดลอง

การปรบแกไขแมพมพฉดพลาสตก โดยเพมขนาดชองระบายอากาศบรเวณชนสวนปลดงาน(Lifter) ขางละ 0.025 มลลเมตร พบวาปญหาการฉดไมเตม (Short shot) ลดลง และสามารถลดจำานวนของเสยเดมจากรอยละ 17.17 ลดลงมาเปนรอยละ 4.88 ซงชวยลดของเสยจากกระบวนการผลตเดมไดถงรอยละ 72

กตตกรรมประกาศผวจยกราบขอบพระคณอาจารย

รศ.ดลก ศรประไพ และ อาจารย ดร.วระ ปรมตสวสด ซงเปนอาจารยทปรกษาในการทำาวทยานพนธ รวมทงบคคลอนๆทไมไดกลาวถงในทนแตมสวนทำาใหวทยานพนธฉบบนสำาเรจไดดวยด เอกสารอางอง [1] สถาบนไทย-เยอรมน, 2550,

การ Try-out แมพมพ ฉดพลาสตก (P54T5M06), พมพครงท 1, โครงการพฒนาอตสาหกรรมแมพมพ (Mould & Die Industry

Development Project), หนา 107-137.

[2] ชาล ตระการกล, 2538, การออกแบบแมพมพฉด 1, พมพครงท 5, สมาคมสงเสรมเทคโนโลย (ไทย-ญปน), กรงเทพ, หนา 107-137.

[3] นางสาววนวสา ดวนตระกลศลป, 2552, การลดความสญเสยจากกระบวนการฉดพลาสตก กรณศกษาโรงงานผลตชนสวนยานยนต, ปรญญานพนธ, ปรญญาวศวกรรมศาสตรบณฑต สาขาวชา วศวกรรมอตสาหการ, คณะวศวกรรมอตสาหการ, มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาพระนครเหนอ, หนา 51-57.

บทคัดย่อ - ienetwork2012 industrial challenges in...

Documents