摘要：自批生产以来，小弹顶盖包覆的一次合格率只有29.4％，包覆层有气孔、厚度不均、脱粘等缺陷严重影响了产品的生产周期，同时也大大增加了生产成本。因此，对小弹顶盖包覆的工艺流程进行梳理，从人、机、料、法、环五个方面进行分析，找出了造成各缺陷的主要影响因素，通过控制包覆层固化温度和预热工装、顶盖有效减少了气孔的产生，通过修整工装，改进保护方式等措施有效避免了包覆层厚度不均和脱粘现象，将小弹顶盖包覆的一次合格率提高到95.9％，节省了生产成本，提高了生产效率。
关键词：顶盖 包覆 固化温度
中国分类号：TH131 文献标识码：A   文章标号：2095-2104（2013）03-0001-02

 

0 引言

小弹顶盖组合由带吊挂筒体和顶盖包覆层组成。要求顶盖包覆层与带吊挂筒体应粘接良好，不允许有脱粘现象，不允许出现漏包区域。如果出现脱粘现象、漏包区域应进行补充包覆；顶盖包覆层表观应光洁、平整，不允许有鼓泡、凹坑，不允许有穿透性气孔和多余物。
根据现有的生产条件，顶盖组合一次至多可包覆6件，从配料浆到包覆固化一个周期需要三天，且每包覆一次需要取100g料浆进行抗拉强度、延伸率以及密度等性能测试。工艺改进前，顶盖包覆实际生产过程中包覆的一次合格率只有29.4％，包覆层常常出现气孔、缺料和包覆层厚度不均匀等现象，顶盖需要修补甚至清理后重新配料浆包覆，严重影响了产品的生产周期，同时也大大增加了生产成本。因此，我们对小弹顶盖包覆工艺进行研究和改进，有效提高一次包覆合格率，以期节省生产成本，提高产品质量，能够对顶盖组合的生产起到促进作用。

1  改进前工艺流程

工艺改进前小弹顶盖包覆的生产流程如图1所示。

2  缺陷分布与分析

2.1 缺陷分布

小弹顶盖包覆后存在的质量缺陷主要有包覆层存在气孔、包覆层厚度不均匀、包覆层与壳体脱粘三种。

 
由上图可以看出气孔是包覆层的主要缺陷，它直接影响小弹顶盖包覆的一次合格率，分析找出解决方法，改进工艺便可将合格率提高到90％以上。

2.2 气孔缺陷的分析

对照小弹顶盖包覆的流程，我们从人、机、料、法、环五个方面对小弹顶盖包覆工艺过程进行梳理，并列出流程鱼刺图（见图3）。并对梳理的结果逐一进行分析。

 
2.2.1 因素“人”分析
不同操作者的熟练程度不同，技能等级也不同，会对产品的质量造成影响。因此对前批产品生产中操作者情况进行统计（具体见表1）。
表1  前产品不同操作者生产情况

序号	产品数量	存在气孔的产品数量	气孔出现比率	操作者
1	89	47	52.8％	A，B
2	76	41	53.9％	C，D
3	41	21	51.2％	E，A

由表1可以看出四个不同的操作者包覆的产品均出现气孔现象，且出现的比例相当，由此可以看出操作者不是造成该不合格现象的主要原因。
2.2.2 因素“机”分析
小弹顶盖包覆所涉及到的工装、设备很少，主要有脱气设备和包覆工装。对脱气设备进行检查，其真空度完全满足料浆脱气要求。对所用工装进行编号并统计其使用的生产情况，结果见表2。
表2 工装使用情况

工装编号	使用次数	存在气孔的产品数量	气孔缺陷出现比率
1＃	35	18	51.4％
2＃	35	19	54.2％
3＃	30	15	50％
4＃	30	16	53.3％
5＃	30	14	46.7％
6＃	30	14	46.7％
7＃	20	10	50％
8＃	10	5	50％

各工装使用中产品出现气孔的比例相当，因此不是个别工装缺陷造成包覆层气孔的产生。
2.2.3因素“料”分析
生产以来，料浆的主要配料均为同一批次，料浆配方均经过调试验证，每次配料也都做有方坯进行密度、延伸率、抗拉强度测试，各项测试指标均合格，且试样方坯无气孔。因此我们将验证重点放在每件产品料浆的加入量上。改变同批料浆在不同产品中的加入量，试验结果见表3。
表3 不同料浆量包覆顶盖对比情况

产品编号	料浆加入量	包覆情况	气孔缺陷出现比率	操作者
319	60g	存在气孔	66.7％	A C
324	60g	存在气孔
322	60g	无气孔
330	75g	无气孔	33.3％
325	75g	存在气孔
323	75g	无气孔
327	90g	存在气孔	33.3％
321	90g	无气孔
326	90g	无气孔

 
根据《顶盖组合规范》要求，顶盖包覆层固化后最终重量应控制在45±5g，为保证料浆充分布满整个顶盖中，我们要求加料浆量大于60g，从表3的结果可以看出料浆加入量在70～80g时包覆效果较好，再增加料浆的加入量不能起到提高包覆合格率的作用。因此将工艺中料浆加入量由60±2g更改为70g～80g。但从表3中可以看出即使是改变料浆的加入量，顶盖组合包覆后仍有至少三分之一的产品出现气孔，因此还需进一步分析验证。
2.2.4 因素“法”分析
根据研制阶段的经验，包覆层固化有两种形式，即室温下固化72h或在70±3℃条件下保温2h再自然冷却45小时。对比两种固化方式产品包覆情况，具体见表4。
表4 不同固化方式产品包覆情况

产品数量	固化方式	固化时间	包覆情况	气孔缺陷出现比率	操作者
10	室温固化	72h	3件存在气孔	30％	A，C
10	保温后冷却	47h	5件存在气孔	50％	A，C

 
从表4可以看出：先在70±3℃条件下保温2h再自然冷却45小时的固化方法虽然可以缩短生产周期，但因为需要在固化期间移动产品，且产品进温箱前后固化环境温度变化差异过大，容易使包覆层产生气孔。所以工艺中增加要求，采用室温固化。
2.2.5 因素“环”分析
温度差异可能是造成顶盖包覆层有气孔的原因，仔细分析生产过程，在配料浆前，料浆中用量较大的固体组份都保存在温箱中，而其它组份、带筒体顶盖以及灌封工装都放置在室温下，当料浆和顶盖、工装接触时可能由于温差产生气泡，固化后产生气孔。因此考虑对带吊挂筒体以及灌封工装在灌封前进行保温20min，具体温度以及效果见表5。
表5 不同温度保温对比

产品数量	产品、工装保温温度	包覆情况	气孔缺陷出现比率	操作者
12	30±2℃	4件出现气孔	33.3%	A，C
12	40±2℃	3件出现气孔	25%	A，C
12	50±2℃	4件出现气孔	33.3%	A，C

 
由表5结果可以看出对带吊挂筒体和工装包覆前预热，缩小料浆与产品、工装的温度差异可有效的提高包覆质量。但预热温度并非越高越好，接近料浆固体组分为益。因此我们选择在40±2℃条件下保温预热待包覆的产品和待使用的工装。
统计前批夏、冬两季的生产情况我们可以看出：同样的工艺方法进行包覆，包覆层合格率却有明显的差异。对比当时的环境温度进行分析，具体见表6。
表6 不同环境温度下包覆情况对比

生产日期	产品数量	平均环境温度	平均相对湿度	一次包覆合格数量	一次包覆合格率
7月	60	33℃	73％	37	61.7％
12月	59	12℃	40％	21	40％

 
由表6中的数据表明固化环境温度与料浆温度存在较大差异时会引起包覆层出现气孔。因此我们采取控制固化环境温度的方法减少气孔的产生，即当环境温度低于20℃时，我们将产品放入水烘箱中在25±3℃的条件下进行固化。试验结果见表7。
表7  25±3℃的条件下固化产品包覆情况

产品数量	固化环境温度	包覆情况	气孔缺陷出现比率	操作者
12	25±3℃	无气孔	0	A，C
12	25±3℃	1件有气孔	8.3%	B，D

 
综上试验结果可以得出料浆与筒体、工装以及环境间的温度差异是造成包覆层存在气孔的主要原因。通过预热筒体和工装以及对固化环境温度的控制可以有效提高顶盖组合包覆的质量。在后批产品的生产中进一步通过实践验证了该结论，基本解决了包覆层出现气孔的现象。
2.3 其它缺陷分析
2.3.1 厚度不均缺陷分析
可能造成包覆层厚度不均匀的原因有两个，一是工装与产品间有间隙，工装安装后可以移动。由于工装加工后需在表面喷涂聚四氟乙烯层，工装尺寸公差较大，且因为脱模时防止工装不易拆卸，损伤产品表面，所以不能将工装尺寸设计为与产品紧贴合，工装灌封模块容易移位，导致包覆层固化后厚度不均。采用将纸胶带缠绕在顶盖周边，修平后再安装工装，使工装紧贴产品且不与产品直接接触。
二是工装灌封压块未放置中心也可能造成灌封模块倾斜，最终导致包覆层不均匀。若对灌封压块增加定位导向，可保证灌封模块受力均匀。对工装进行修改，
2.3.2 脱粘缺陷分析
边缘脱粘主要是由于待粘接表面清理不干净影响包覆层料浆与金属壳体的贴合。为防止多余料浆从工装定位座与产品间的间隙中流在产品表面难以清洗，工艺中一直采用将甲基乙烯基硅橡胶和汽油以1：10的配比配置成脱模剂涂抹在不需要包覆的表面，涂抹过程液体脱模剂若滴溅在顶盖边缘，就会导致包覆层与壳体粘覆不牢，包覆后边缘出现脱粘。
加强清洗，采用将纸胶带缠绕在顶盖周边，修平后再安装工装，工装定位座与产品贴合很紧，料浆不会再从缝隙流下，因此不必涂抹脱模剂，有效避免脱模剂滴溅在顶盖边缘。
2.3.3 措施验证
针对上述分析，对采取纸胶带保护和工装修正的措施进行验证，结果见表8。
表8 采取措施前后包覆情况对比

生产时间	产品数量	包覆情况	脱粘缺陷出现比率	厚度不均匀缺陷出现比率
未采取措施	195	11件局部脱粘 23件包覆层厚度不均匀	6％	11.8％
采取措施	142	无脱粘 无厚度不均匀	0	0

    
验证结果表明采取纸胶带保护代替涂脱模剂能够有效防止包覆层脱粘现象，并对工装灌封模块进行有效限位，再通过对压块增加定位，可以有效防止包覆层不均匀。

3 改进后工艺流程

根据上诉分析和试验验证，将顶盖组合包覆的工艺流程更改。


 
方案制定以后，采用新工艺流程又进行了96件产品的包覆，其中仅有2件出现了包覆层有气孔现象，无包覆层不均匀、脱粘、缺料现象，产品包覆一次合格率为95.9％。

4  结论

与原工艺流程比较，新工艺流程增加了清洗要求，用“纸胶带保护”代替“涂脱模剂”，有效避免了顶盖包覆层脱粘现象，且减少了配脱模剂、涂抹、清理等步骤，简化了操作，提高了效率。对工装的修改有效限定了工装位置，避免了包覆层厚度不均现象。对工装、顶盖、固化环境增加了温度要求，避免了温差产生，减少了料浆内外热胀冷缩，有效减少了包覆层气泡的产生。采用新工艺流程进行生产，小弹顶盖包覆一次合格率提高至95.9％，有效节省了生产成本，提高了生产效率。


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