手上型印表機電池座外觀良品率提升之探討

亞 東 學 報 第 2 6 期 2006 年 5 月 頁 117~122 亞 東 技 術 學 院

手上型印表機電池座外觀良品率提昇之探討

陳正道 秦浩然 *陳孝璇

行銷與流通管理系

*台北市立木柵高工

摘要

電子與資訊等產品發展趨勢，己走向「輕、薄、 短、小」的設計理念，強調產品的可攜性與輕便性， 但也增加製程技術的難度，特別是預防產品翹曲變形 益顯重要；本研究針對電池座射出件在不同的熔膠溫 度、保壓壓力、保壓時間、模具溫度和冷卻溫度的製 程參數下，對翹曲變形的因素做一探討，祈能提昇產 品的良率品質；研究中使用田口品質工程技術之理 論，用直交表的實驗規劃，採用信號雜音比(S/N 比) 數據分析法，進行翹曲變形製程條件最適化之研究； 實驗結果顯示，升高熔膠溫度及保壓壓力有助減少翹 曲變形；模具溫度和冷卻時間則影響較少，此與塑料 性質有關，其中熔膠溫度及保壓壓力為最具影響力的 因子；研究也發現田口實驗方法，可有效減少成品翹 曲變形，提高製程的成功率，也降低了試模的次數， 使得成成降低與減少時間的耗損，值得向同業推薦。 關鍵詞：品質改善、田口實驗、手上型印表機

壹、研究目的

手上型印表機電池座品質的好壞，端賴於良好的 模具設計、材料的特性以及射出成型製程技術的精確 控制。射出成型主要由充填(filling)、保壓(packing)及 冷卻(cooling)三個階段所組成(lbar)，手上型印表機電 池座其製程如圖一所示，每一個階段都必須考慮到材 料性質、模具結構及加工條件，而一個最佳化的射出 成型加工條件對於射出成型製品是非常重要，因為他 們影響成品的外觀品質，最佳化的加工條件設計能減 少外觀瑕疵，也可改善不均勻收縮、殘餘應力與變形 翹曲等缺陷，就某公司手上型印表機電池座2005 年生 產不良統計所示，常見的不良現象有翹曲變形、射料 不足、 裂、其他等項，另由電池殼射出不良原因柏 拉圖發現不良項目中，翹曲變形即佔了82%之多，顯 示要提昇良品率就必須從改善翹曲變形著手。本研究 目的，即針某公司手上型印表機電池座外形翹曲問 題，試圖利用田口實驗方法找出最佳化的加工條件組 合，以改善翹曲變異之狀況。

貳、研究方法

本文依田口實驗法分八個步驟進行研究：(1)針對 產品製程中所需的材料、成型條件以及製造流程做充 分的了解；(2)與有經驗的專家共同討論，利用特性要 因分析法，找出造成翹曲變形的要因如圖二所示；(3) 由特性要因分析圖，辨識最可能造成翹曲變異的為─ 料管溫度、第一段保壓、第一段保壓時間、第二段保 壓、第二段保壓時間、模具溫度及冷卻時間等個七可 控制因子；(4)經與現場人員商議後，七個可控制因子 的水準數均訂為二水準，如下表一所示；(5)選擇 L8 直交表進行實驗，如下表二所示；(6)將實驗後所獲得

亞東學報 第 26 期 的數據，如下表二所示；(6)將實驗後所獲得的數據， 依品質特性換成適當信號雜音（S/N）比；(7)利用望 小損失函數產生回應表及回應圖，檢視各變異因素之 貢獻率及找出調整因子；(8)分析可控制因子的水準並 進行確認實驗以驗證之前的結果。 項次 控制因子 水準一 現行條件 水準二 新設條件 控制/檢測設備 A 物管溫度 200℃ 210℃ 數位式模溫控制機_{/模具溫度計} B 第一段保壓 600 bar 660 bar 數位電子壓力控制儀 /電子式數位壓力檢測顯示儀 C 第一段保壓時間 2 sec 3 sec 數位電子壓力控制儀 /電子式數位壓力檢測顯示儀 D 第二段保壓 1200 bar 1320 bar數位電子壓力控制儀 /電子式數位壓力檢測顯示儀 E 第二段保壓時間 1 sec 2 sec 數位電子壓力控制儀 /電子式數位壓力檢測顯示儀 F 模具溫度 70℃ 80℃ 數位式模溫控制機 /模具溫度計 G 冷卻時間 10 sec 13 sec 數位電子時脈控制器 /電子式數位時脈檢測控制儀 表一 控制因子和水準數一覽表 A B C D E F G 1 2 3 4 5 6 7 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 2 2 2 2 3 1 2 2 1 1 2 2 4 1 2 2 2 2 1 1 5 2 1 2 1 2 1 2 6 2 1 2 2 1 2 1 7 2 2 1 1 2 2 1 8 2 2 1 2 1 1 2 實驗編號 表二 L8直交表

参、研究結果

手上型印表機電池座射出成型的製程大致可分為 如下6 個步驟，(1)備料─將 ABS 以 80C0_{的溫度用烘} 料機平均烘料2 個小時，主要目的在除去塑料本身的 含水量，以利於製程中射出成型。(2)充填過程(filling) 階段─塑料 ABS 熔融於高溫下，利用一壓力注入冷卻 模穴中，流體不斷擴展整個區域，最後填滿模穴每個 空間。在操作過程中兩個半邊模開合須與注射操作時 間互相配合，並準確控制溫度、壓力及個別動作時間， 使形成有規律性地循環。(3)保壓(packing)階段─當填 充過程完畢時，此時模具仍必須保持一個高壓狀態， 這是因為塑料ABS 熔融液於冷卻過程時，因密度變化 而產生收縮，故維持一高壓以補充熔融液收縮時充填 不足之膠料，已達電池殼尺寸的要求。(4)冷卻(cooling) 階段─此階段是電池殼持續進行泠卻，直到電池殼成 型，接著利用退出裝置，將產品退出模穴。(5)修灌點 料頭階段─由隨機作業人員將電池殼塑件的兩個灌點 料頭用斜口鉗剪除。(6)檢視外觀及包裝階段─由隨機 作業人員確認修剪灌點料頭後的電池殼外觀是否符合 外觀限度樣品允收標準，判定不合格的部品區隔到不 良品區並加以紀錄，判定合格的部品以塑膠套包裝好 即完成作業，如圖三係良品與不良品之判定樣品。 項次 圖面 不良原因 良 品 無 翹曲變形 射料不足 不 良 品 裂 圖三 良品與不良品之判定樣品 本研究依田口方法 L8(23_{)直交表內可控制因子組合 8} 次試驗所得翹曲度測量之數據，經望小 公式轉換成

手上型印表機電池座外觀良品率提昇之探討 S/N 信號比後結果如表三所示，又根據表三右列 S/N 比值，製成S/N 比回應表，如表四所列。 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y8 Y9 Y10 1 0.21 0.25 0.22 0.24 0.18 0.2 0.26 0.19 0.22 0.24 13.0566 2 0.22 0.12 0.22 0.21 0.28 0.19 0.15 0.22 0.21 0.23 13.5882 3 0.26 0.27 0.22 0.29 0.23 0.22 0.25 0.24 0.15 0.19 12.5727 4 0.19 0.16 0.18 0.22 0.24 0.19 0.17 0.11 0.27 0.26 13.7914 5 0.24 0.22 0.18 0.16 0.24 0.23 0.25 0.12 0.19 0.18 13.7685 6 0.18 0.27 0.26 0.15 0.1 0.16 0.15 0.24 0.19 0.2 14.1206 7 0.23 0.18 0.16 0.24 0.13 0.19 0.15 0.28 0.21 0.26 13.6241 8 0.14 0.23 0.16 0.17 0.15 0.22 0.18 0.19 0.24 0.22 14.2899 表三 實驗數據與S/N比 實驗結果 S/N 實驗 組別 ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ − =

∑

= n i i y n Log N S N S 1 2 1 10 / 比計算望小公式： / 控制因子 水準 A B C D E F G 1 13.25 13.63 13.64 13.26 13.51 13.73 13.65 2 13.95 13.57 13.56 3.95 13.69 13.48 13.55 差異 0.7 0.06 0.08 0.69 0.18 0.25 0.09 .等級 1 7 6 2 4 3 5 表四 S/N比回應表 吾人可由表四最後一列數據比較得知，影響翹曲 變異最強之控制因子應是因子 A(料管溫度)，其次是 因子 D(第二段保壓)，再次是 F(模具溫度)， 它依次 為 E(第二段保壓時間)、G(冷卻時間)、C(第一段保壓 時間)、B(第一段保壓)。由回應表之結果，再繪出各 控制因子之S/N 比回應圖，結果如圖四所示。 M e a n of S N r a ti os 1 2 13.8 13.6 13.4 2 1 1 2 2 1 13.8 13.6 13.4 2 1 1 2 2 1 13.8 13.6 13.4 A B C D E F G

Main Effects Plot (data means) for SN ratios

Signal-to-noise: Smaller is better

圖四 S/N 比回應圖 根據 S/N 比愈大愈好之原理，因此本實驗可選出 最佳的因子水準組合為A2B1C1D2E2F1G1。當決定了最 佳因子水準組合之後，進一步是估計其最佳值。計算 結果如下： 63 . 14 6 ... ) ( ... ) ( ) ( 1 1 2 1 1 2 2 3 3 2 = − + + + = − + + − + − + = T G B A T G T B T A T D C B A µ 上式等號左邊，估計值是以 A2B1C1D2E2F1G1等控 制因子，在其最佳水準(1 或 2)條件下之影響值來估 算，其中T，乃指所有實驗數據的平均值；每一控制 因子，在其水準條件下之影響值，是以該條件下所得 實驗數據之平均值。 為確認上面佑計值是否具有良好的再現性，在求 得之最佳條件組合下，進行確認實驗。並與M 公司現 行之操作條件下與所得之實驗結果做一比較，其比較 結果列於表五所示。 S 最佳組合 (A2B1C1D2E2F1G1)14.78 14.59 14.62 14.9 14.55 14.67 14.91 14.77 14.72 0.14 14.63 現行操作條件 (A1B2C1D3E1F1G1)11.65 12.01 13.56 10.98 11.96 12.55 12.89 10.78 12.05 0.94 -表五 確認實驗結果與估計值 製程條件 確認實驗所得數據 左項數據 估計值 X 由表五之結果比較可知，估計值與確認實驗所得 之結果可以接受。若與某公司現行之操作結果比較， 可明顯的看出，不僅平均值提昇，尤其是數據的變異 更大有改善，由現行的0.94 降低到 0.14，顯示本研究 找出的最佳條件比現行的情況，所得的翹曲變形品質 更佳、更穩定。

肆、分析討論

本次試驗共有七個可控制因子，若依完整的因子 試驗法，共需進行72_{=49 次試驗，如此龐大之實驗次} 數似乎不太可能實施。而本試驗經採用田口博士之方 法，選用L8(23_{)之直交表，僅需 8 次試驗即可，且所}

亞東學報 第 26 期 得結果與完整的因子試驗法幾乎相同(在高階交互影 響忽略的情況下)。這種試驗設計效率高，可節省大量 的試驗成本與時間。 研究結果顯示，經研究找出之最佳因子水準組 合，與某公司現行的操作條件差異在因子A、B、C、 D 之水準值。由表四之 S/N 比回應表結果分析可知， 其中以因子 A(料管溫度)，其次是因子 D(第二段保 壓)，再次是 F(模具溫度)的影響結果最大。這表示因 子A、D、F 對手上型印表機電池座製造良品率提昇佔 有舉足輕重的地位，是屬重要的影響因子。如要使翹 曲量的降到最小應將現行的操作條件參數 A1B2C1 D3E1F1G1改為A2B1C1D2E2F1G1。

伍.結論

本研究係採用田口品質工程實驗設計技術來改善 手上型印表機電池座產射出成型製造過程，產生不良 翹曲不良的情況，吾人可在射出成型過程中控制明顯 會產生翹曲變異之參數，應用直交表的實驗規劃，利 用田口玄一博士提出的信號雜音比(S/N 比)數據分析 法，進行射出成型製程條件最適化之研究。研究發現， 料管溫度第二段保壓模具溫度是降低翹曲變異影響最 大的因子，對這三個因子應特別注意選在正確的水 準，方能有效降低翹曲量。經過8 次實驗後，本研究 已找出最佳化操作條件組合為A2B1C1D2E2F1G1 ，且所 得之翹曲現象遠比在M 公司現行之操作條件下結果 為低，此點可做為業界之參考。

陸.參考文獻

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手上型印表機電池座外觀良品率提昇之探討

Discussion on how to improve the ratio of hand printer battery holders with

non-defective appearance

Cheng-Tao Chen, Hao-Jan Chin, Chen Hsiao-Hsuan*

Department of Marketing & Distribution

* Muzha Vocational High School

Abstract

Development trends of products such as electronics and information and so on have moved to the design idea of lightness, thinness, shortness and smallness which stresses graft and portability of products, but also increases the difficulty of in-process technology, especially preventing products from warping and distortion which seems more and more important; this research aimed to discussing factors of warp and distortion of battery holder components under the in-process parameters such as different melting glue temperatures, dwell pressures, dwell times, mould temperatures and cooling temperatures so as to improve non-defective ratio quality of products; the research applied the theory of Taguchi quality engineering technology which carried out the most proper research on in-process conditions of wrap and distortion according to the experimental program of orthogonal table and S/N ratio data analysis; experiment results showed that increasing melting glue temperature and dwell pressure will help to reduce warp and distortion; while module temperature and cooling time influences little which bears upon quality of the plastics. Among all these factors, melting glue temperature and dwell pressure are factors with strongest influence; the research also discovered that Taguchi method could efficiently reduce warp and distortion of finished products, advance success ratio of in-process and also reduce times of die setting which reduced cost and consumption of time and worthy of commending to the same trade.