張喜根，陳永前，虞 勇，孔垂雄，胡 月，李 超

(1.貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程系，貴州 凱里 556000； 2.畢節(jié)市農(nóng)機(jī)安全監(jiān)理所，貴州 畢節(jié) 551700)

0 引 言

短射又叫欠注、充填不滿、制件不滿，俗稱缺膠，通常表現(xiàn)為高分子熔體在沒(méi)有充滿型腔就冷卻，無(wú)法得到完整的產(chǎn)品。注塑模具短射是注塑行業(yè)的常見故障，產(chǎn)生短射的原因多種多樣，在生產(chǎn)、開發(fā)過(guò)程中遇到短射故障時(shí)，工程師往往根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)定性分析，對(duì)故障產(chǎn)生的主次影響因素很難把握，給注塑模具短射故障的解決帶來(lái)很大的障礙，那么這就要求我們對(duì)產(chǎn)生短射的因素進(jìn)行定量分析，找出主次因素，為快速解決短射故障提供科學(xué)依據(jù)。

目前，在解決注塑模具短射故障的研究中，如黃明瑜[1]等人從注塑臺(tái)、模具設(shè)計(jì)等硬件上出發(fā)，從一個(gè)新的角度對(duì)形成短射的原因進(jìn)行了探討；何鏡奎[2]等人通過(guò)使用模流分析軟件來(lái)模擬研究注塑模的充填過(guò)程，針對(duì)出現(xiàn)的常見問(wèn)題進(jìn)行處理；程文博[3]等人針對(duì)注塑制品短射缺陷問(wèn)題，提出一種優(yōu)于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的缺陷識(shí)別方法；Yeonsung Kim[4]等人從模具溫度的角度出發(fā)研究模具短射故障問(wèn)題等，大多只是局限于大量模擬，定性分析解決模具短射故障，而對(duì)產(chǎn)生模具短射故障因素的定量分析研究幾乎沒(méi)有。注塑模具短射故障的產(chǎn)生因素有很多，找出各影響因素之間的主次關(guān)系是當(dāng)前研究的重點(diǎn)，基于此，筆者提出一種基于改進(jìn)AHP的注塑模具短射故障分析方法，分析出各因素對(duì)注塑模具短射故障的影響率大小，找出注塑模具短射故障產(chǎn)生的主次原因，為企業(yè)決策提供科學(xué)依據(jù)。

1 改進(jìn)層次分析法

層次分析法(The Analytic Hier- archy Process)簡(jiǎn)稱AHP，是一種定性和定量相結(jié)合的、系統(tǒng)化、層次化的分析方法[5]。它通過(guò)建立對(duì)比矩陣將評(píng)價(jià)過(guò)程進(jìn)行定量描述，避免了決策者做出的主觀判斷而造成的邏輯錯(cuò)誤。但是在運(yùn)用層次分析法構(gòu)造判斷矩陣時(shí)，若評(píng)價(jià)指標(biāo)較多，易使對(duì)比過(guò)程的復(fù)雜性和模糊性急劇增加，造成對(duì)比矩陣不易通過(guò)一致性檢驗(yàn)。因此，在應(yīng)用時(shí)常對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。

改進(jìn)層次分析法是在原方法的基礎(chǔ)上，采用“三標(biāo)度法”代替了原始的“九標(biāo)度法”來(lái)構(gòu)造比較矩陣，使專家在進(jìn)行重要性比較時(shí)更容易判斷，該方法計(jì)算結(jié)果不需再進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，避免了多次調(diào)整比較矩陣的麻煩，提高了計(jì)算效率和精度。改進(jìn)層次分析法的基本步驟如下[6]。

(1) 建立目標(biāo)層結(jié)構(gòu)模型。將目標(biāo)綜合評(píng)價(jià)體系分為三個(gè)層次：目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和因素層。具體層次結(jié)構(gòu)模型如圖1所示。

圖1 層次結(jié)構(gòu)模型

(2) 構(gòu)造比較矩陣Aij。對(duì)每層兩元素之間進(jìn)行比較，構(gòu)造比較矩陣Aij。構(gòu)造比較矩陣時(shí)，使用0、1、2標(biāo)度方法進(jìn)行標(biāo)度。

(1)

式中：Aij為第i個(gè)元素與第j個(gè)元素相比得到的重要性,具體含義如表1所列。

表1 重要性標(biāo)度含義表

(3) 計(jì)算排序指數(shù)ri。將第i個(gè)準(zhǔn)則與其他準(zhǔn)則的比較結(jié)果分別求和，可得排序指數(shù)。

(2)

(4) 構(gòu)造判斷矩陣Bij。根據(jù)排序指數(shù)ri構(gòu)造判斷矩陣Bij,其元素bij由下式求出：

(3)

(5) 求傳遞矩陣Cij。根據(jù)判斷矩陣Bij求出傳遞矩陣Cij，傳遞矩陣中的各元素滿足下式：

cij=lgbij，(i,j=1,2,…,n)

(4)

(6) 求最優(yōu)傳遞矩陣Dij。根據(jù)傳遞矩陣Cij求解最優(yōu)傳遞矩陣Dij，最優(yōu)傳遞矩陣滿足使下式：

1.3.3 潛在生態(tài)危害指數(shù)法。瑞典科學(xué)家Hakanson[10]提出的生態(tài)危害指數(shù)法是目前最為流行的一種對(duì)土壤或沉積物中土壤重金屬污染進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法。該法將重金屬的生態(tài)效應(yīng)、環(huán)境效應(yīng)與毒理學(xué)聯(lián)系在一起，不僅反映了某一特定環(huán)境中各種污染物對(duì)環(huán)境的影響，及多種污染物的綜合效應(yīng)，而且用定量的方法劃分出了潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的程度。其計(jì)算公式為：

(5)

(7) 求擬優(yōu)一致矩陣Bij′。擬優(yōu)一致矩陣中各元素滿足使下式：

bij′=10dij

(6)

(8) 求擬優(yōu)一致矩陣Bij′的特征向量。該處可用和法求取，即將Bij′中的各元素進(jìn)行歸一化處理后，再將各行進(jìn)行求和，再除以n即可得到特征向量。

(9) 求總影響率。若某一指標(biāo)的權(quán)重為a，影響該指標(biāo)的各個(gè)因素權(quán)重分別為(ω1,ω2,…ωn)T,則各因素對(duì)總目標(biāo)的影響率為：

(7)

2 基于改進(jìn)AHP的注塑模具短射故障因素分析

2.1 影響因素層次結(jié)構(gòu)模型

根據(jù)注塑模具短射故障發(fā)生的規(guī)律，可將其分為由溫度影響因素引起的故障、模具設(shè)計(jì)因素引起的故障和注塑參數(shù)影響因素引起的故障[7-8]。構(gòu)建影響因素層次結(jié)構(gòu)模型如圖2所示。

圖2 影響因素層次結(jié)構(gòu)模型

2.2 各準(zhǔn)則對(duì)目標(biāo)的影響率

(1) 構(gòu)建比較矩陣Aij。將A1、A2、A3進(jìn)行兩兩重要性比較，通過(guò)大量的事故案例分析及專家詢問(wèn)得出比較矩陣Aij，并根據(jù)比較矩陣求解重要性排序指數(shù)ri，如表2所列。

表2 比較矩陣

(2) 求解判斷矩陣Bij。根據(jù)式(3)求解判斷矩陣Bij如表3所列。

表3 判斷矩陣

(3) 根據(jù)式(4)求解判斷矩陣Bij的傳遞矩陣Cij，如表4所列。

表4 傳遞矩陣

(4) 根據(jù)式(5)求解傳遞矩陣Cij的最優(yōu)傳遞矩陣Dij，如表5所列。

表5 最優(yōu)傳遞矩陣

(5) 根據(jù)式(6)求解判斷矩陣Bij的擬優(yōu)一致傳遞矩陣Bij′，如表6所列。

表6 擬優(yōu)一致傳遞矩陣

利用和法來(lái)求取最優(yōu)傳遞矩陣Bij′的特征向量ω1=(0.258,0.105,0.637)，即為指標(biāo)層對(duì)目標(biāo)層的影響率大小。

2.3 各因素對(duì)目標(biāo)的影響率

同理，應(yīng)用2.2節(jié)的方法，分別求出各因素對(duì)各準(zhǔn)則的影響率B1-A1、B2-A1、B3-A1、B4-A2、B5-A2、B6-A3、B7-A3、B8-A3為：ω2=(0.105,0.637, 0.258)、ω3=(0.75,0.25)、ω4=(0.258,0.637, 0.105)，再根據(jù)式7求解各因素對(duì)總目標(biāo)的影響率，結(jié)果如表7所列。

由表7分析可知，注塑壓力或保壓不足B7是影響注塑模具短射故障的最主要原因，影響率為0.406。因此，加大注塑壓力或提高模具保壓時(shí)間是降低注塑模具短射故障的主要手段；同時(shí)，熔料溫度太低B2和注塑機(jī)設(shè)備選型不當(dāng)B6對(duì)注塑模具短射故障的影響率也相對(duì)較大，注塑部門應(yīng)根據(jù)注塑材料合理設(shè)置熔料溫度，并根據(jù)產(chǎn)品和流道的注塑量合理選擇注塑機(jī)設(shè)備型號(hào)。

表7 各因素對(duì)目標(biāo)的影響率

3 結(jié) 論

文中運(yùn)用改進(jìn)層次分析法對(duì)注塑模具短射故障影響因素進(jìn)行分析研究，為注塑模具短射故障分析提供了一種定量方法。通過(guò)分析結(jié)果表明，注塑壓力或保壓不足是引起注塑模具短射故障的主要因素，熔料溫度太低和注塑機(jī)設(shè)備選型不當(dāng)是注塑模具短射故障的次要因素，企業(yè)注塑部門可以根據(jù)分析結(jié)果，有針對(duì)性地進(jìn)行參考。希望此分析法能起到拋磚引玉作用，為企業(yè)決策提供科學(xué)依據(jù)。