UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE HIDALGO INSTITUTO DE CIENCIAS BÁSICAS E INGENIERÍA “APLICACIÓN DEL DISEÑO DE EXPERIMENTOS AL PROCESO DE MOLDEO POR INYECCIÓN DE PLÁSTICO DE LA PIEZA FCP 52” W 70.” T E S I S QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE: INGENIERO INDUSTRIAL PRESENTA: OCTAVIO OLMOS SÁNCHEZ DIRECTOR: M. en I. I. JAZMÍN GEORGINA LICONA OLMOS MINERAL DE LA REFORMA, Hgo., JUNIO 2007 I I C B DEDICATORIAS A mis padres y hermanos. I AGRADECIMIENTOS Por tu dedicación e interés en la elaboración de este trabajo de tesis, pero sobre todo por la alegría y consejos que me has brindado desde la niñez; amiga, prima y confidente Jazmín Licona Olmos. II Índice.  ÍNDICE LISTA DE FIGURAS………………………………………………………………………... V LISTA DE TABLAS………………………………………………………………………….. VII RESUMEN…………………………………………………………………………………… 1 ABSTRACT………………………………………………………………………………….. 2 INTRODUCCIÓN……………………………………………………………………………. 3 GENERALIDADES………………………………………………………………………….. 6 1 OBJETIVO GENERAL……………………………………………………………………. 6 2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS…………………………………………………………….. 6 3 PROBLEMA……………………………………………………………………………….. 6 4 JUSTIFICACIÓN………………………………………………………………………….. 8 5 HIPÓTESIS………………………………………………………………………………... 9 CAPÍTULO I MOLDEO POR INYECCIÓN DE PLÁSTICO…………………………….. 10 I.1 INTRODUCCIÓN………………………………………………………………………... 10 I.2 MAQUINARIA Y EQUIPO AUXILIAR PARA LA INYECCIÓN DE PLÁSTICO…… 16 I.3 MATERIALES PLÁSTICOS……………………………………………………………. 23 I.4 MOLDE…………………………………………………………………………………… 26 I.5 MOLDEO DE INYECCIÓN DE PLÁSTICO ASISTIDO POR GAS NITRÓGENO.. 27 I.6 CICLO DE INYECCIÓN………………………………………………………………… 29 I.7 COMPORTAMIENTO DEL PLÁSTICO EN EL PROCESO………………………… 35 I.8 PROBLEMAS EN EL MOLDEO POR INYECCIÓN…………………………………. 38 CAPÍTULO II DISEÑO DE EXPERIMENTOS……………………………………………. 41 II.1 INTRODUCCIÓN……………………………………………………………………….. 41 II.2 EL DISEÑO DE EXPERIMENTOS EN LA INDUSTRIA 42 II.3 DEFINICIONES BÁSICAS EN EL DISEÑO DE EXPERIMENTOS……………….. 43 II.4 ETAPAS EN EL DISEÑO DE EXPERIMENTOS……………………………………. 47 II.5 APLICACIONES DEL DISEÑO EXPERIMENTAL………………………………….. 49 II.6 USO DE LOS MÉTODOS ESTADÍSTICOS EN LA EXPERIMENTACIÓN………. 50 II.7 CLASIFICACIÓN DE LOS DISEÑOS EXPERIMENTALES……………………….. 52 II.7.1 DISEÑOS PARA ESTUDIAR LOS EFECTOS DE VARIOS FACTORES…… 53 II.7.2 ANÁLISIS DEL DISEÑO FACTORIAL 2³……………………………………….. 54 CAPÍTULO III METODOLOGÍA……………………………………………………………. 59 III.1 CICLO DEMING……………………...………………………………………………… 59 III.2 METODOLOGÍA...…………………………………………………………………...… 61 III Índice.  III.3 APLICACIÓN DE LA METODOLOGÍA……………………………………………… 61 III.3.1 PLANEAR EL CAMBIO O MEJORA…………………………………………… 61 III.3.2 ANÁLISIS DEL EXPERIMENTO………………………………………………… 77 III.3.3 VERIFICAR………………………………………………………………………… 83 III.3.4 ACTUAR……………………………………………………………………………. 83 CONCLUSIONES…………………………………………………………………………… 86 RECOMENDACIONES…………………………………………………………………….. 89 BIBLIOGRAFÍA……………………………………………………………………………… 90 ANEXOS……………………………………………………………………………………... i ANEXO A: PROCESO GENERAL DE PRODUCCIÓN DE MASA……………………. i ANEXO B: CONFIGURACIÓN DE LA PIEZA FCP 52” W 70………………………….. Ii ANEXO C: CARACTERÍSTICAS DE MÁQUINA CINCINNATI MILACRON…………. Iii ANEXO D: HOJA TÉCNICA DE RESINA 731G NOVA………………………………… v ANEXO E: VALORES DE F, Y PROBABILIDAD ASOCIADA AL F, P(X>x) = 0.10…. Vii ANEXO F: VALORES DE T STUDENT Y PROBABILIDAD P ASOCIADA EN FUNCIÓN DE LOS GRADOS DE LIBERTAD……………………………….. Viii IV Lista de Figuras  LISTA DE FIGURAS Página Figura 1. Televisión R52 W H 76...............................................................................................4 Figura 2. Hundimiento en pieza FCP 52”w 70...........................................................................7 Figura I. Procesos de transformación, por la industria del plástico en México.......................10 Figura I.2. Pieza front control panel 52” w 70..........................................................................11 Figura I.3. Piezas moldeadas por inyección de plástico..........................................................14 Figura I.4. Sistema de inyección con tornillo alternativo.........................................................17 Figura I.6. Principales partes de un tornillo..............................................................................19 Figura I.7. Controles de máquina: cinncinati milacron (a), nissie(b).......................................20 Figura I.8. Diferentes tipos de equipos auxiliares...................................................................21 Figura I.9. Junior utilizado para la pieza FCP 52” w 70...........................................................21 Figura I.10. Thermolator utilizado para la pieza FCP 52” w 70...............................................22 Figura I.11. Succionador.........................................................................................................22 Figura I.12. Estructura de polímeros termofijos (a), termoplásticos (b)..................................23 Figura I.13. Estructura química del poliestireno.....................................................................24 Figura I.14. Símbolo internacional del poliestireno..................................................................25 Figura I.15. Molde FCP 52” w 70.............................................................................................26 Figura I.16. Impacto entre moléculas, en un recipiente...........................................................28 Figura I.17. Cierre del molde y comienzo de la inyección.......................................................29 Figura I.18. Inyección del material hacia el molde...................................................................30 Figura I.19. Aplicación de la presión de sostenimiento...........................................................30 Figura I.20. Plastificación del material para la siguiente inyección.........................................31 Figura I.21. Enfriamiento y extracción de la pieza...................................................................32 Figura I.22. Proceso de moldeo de las pieza FCP 52” w 70...................................................34 Figura I.23. Secuencia de ciclo de inyección de la pieza FCP 52”w 70..................................35 Figura II.1. Modelo general de un proceso o sistema..............................................................46 Figura II.2. Clasificación de los diseños experimentales.........................................................53 Figura II.3. Diseño factorial 2³ (a) y su representación geométrica (b)...................................55 Figura II.4. Pasos para llegar al ANOVA, en un diseño 2³......................................................58 Figura III.1. Ciclo PHEA-Deming..............................................................................................60 Figura III.2. Número de piezas defectuosas FCP 52” w 70 en el mes de octubre..................62 Figura III.3. Número de piezas defectuosas FCP 52” w 70 en el mes de noviembre.............62 Figura III.4. Número de piezas defectuosas FCP 52” w 70 en el mes de diciembre.............63 Figura III.5. Diagrama causa efecto al problema de hundimiento en la pieza FCP 52” w 70.64 Figura III.6. Máquina cincinnati milacron antes del experimento............................................68 Figura III.7. Preparación de máquina para el experimento.....................................................69 Figura III.8. Revisión de molde.................................................................................................69 Figura III.9. Introducción de valores a parámetros de máquina..............................................70 Figura III.10. Pantalla de máquina cincinnati milacron............................................................70 Figura III.11. Modo automático de la máquina.........................................................................71 Figura III.12. Piezas moldeadas durante el experimento........................................................71 Figura III.13. Molde cerrado, tiempo de enfriamiento..............................................................72 Figura III.14. Brazo del robot colocando la pieza en banda transportadora...........................72 Figura III.15. Pieza FCP 52” w 70, sobre banda transportadora.............................................73 Figura III.16. Piezas revisadas en banda transportadora........................................................73 Figura III.17. Pieza con hundimiento combinación (-1, -1, -1).................................................74 Figura III.18. Pieza con hundimiento combinación (1, -1, -1)..................................................74 V Lista de Figuras  Figura III.19. Pieza con hundimiento combinación (-1, -1, 1)..................................................74 Figura III.20. Pieza con hundimiento combinación (-1, 1, 1)...................................................75 Figura III.21. Pieza sin hundimiento combinación (1, 1, -1)....................................................75 Figura III.22. Pareto de efectos estimados para piezas FCP 52” w 70...................................82 Figura III.23. Secuencia de ciclo de inyección de la pieza FCP 52” w70 (proceso nuevo)....84 Figura III.24. Proceso de moldeo de las pieza FCP 52”w 70..................................................85 Figura 3. Número de piezas defectuosas por mes.................................................................86 Figura 4. Ciclo de pieza a pieza proceso anterior y proceso nuevo........................................87 VI Lista de tablas  LISTA DE TABLAS Página Tabla 1. Problemas de rutina en el moldeo por inyección de plásticos.....................................7 Tabla II.1. Tabla de signos del diseño factorial 2³....................................................................56 Tabla II.2 ANOVA para el diseño 2³.........................................................................................57 Tabla III.1. Factores y niveles del experimento........................................................................66 Tabla III.2. Aleatorización de la primera réplica.......................................................................67 Tabla III.3. Aleatorización de la segunda réplica.....................................................................67 Tabla III.4. Matriz corrida 1.......................................................................................................76 Tabla III.5. Matriz segunda corrida..........................................................................................76 Tabla III.6. Totales de las dos corridas.....................................................................................76 Tabla III.7. ANOVA del experimento........................................................................................80 Tabla III.8. Efectos estimados..................................................................................................80 Tabla 2. Comparación antes y después del experimento........................................................88 VII Resumen  RESUMEN Este trabajo describe una investigación aplicada, ya que se utilizó el diseño de experimentos para reducir la cantidad de piezas rechazadas por presentar hundimiento en su superficie, está se identifica en la empresa MASA, como front control panel 52” w 70, producida mediante moldeo por inyección de plástico. Se decidió desarrollar un experimento basado en un diseño factorial 2³ lo cual implicó el análisis de dos niveles, alto y bajo para tres factores (variables), los cuales son: velocidad de inyección, tiempo y presión de gas, representados como A, B y C respectivamente, que impactan de manera significativa. Después de ejecutar las corridas y analizar los resultados, se determinó que la mejor combinación, es de niveles alto para A y B lo que equivale a 4 in/seg y 5 seg, y bajo para C lo que representa 500 psi, que al emplearse en el área de producción, se redujo la cantidad de piezas con hundimientos. 1 Abstract  ABSTRACT This work describes a applied investigation, since the design of experiments was used to reduce the amount of rejected pieces to present sink in its surface, is identified in the company MASA like front control panel 52" w 70, produced by injection molding of plastic. It was decided to develop to an experiment based on a factorial design 2³ which implied the analysis of two levels, low and high for three factors (variable), which are: speed of injection, time and pressure of gas, represented like A, B and C respectively, that hit of significant way. After executing the runs and analyzing the results it was determined that the best combination is, of levels high to A and B equivalent to 4 in/sec and 5 sec, and low for C which represents 500 psi, that when being used in the production area, the amount of pieces with sink was reduced. 2