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摘要：钢丝绳黏合剂涂抹质量直接关系到产品与表面复合材料的黏结性能，为解决现有涂抹过程中黏合剂结块、间断性涂抹不均等问题，研究结合某钢丝绳公司实际生产情况，运用鱼刺图等统计工具分析出细规格钢丝绳黏合剂涂抹质量的缺陷类别和比例，确定影响因素，应用MINITAB软件实验设计方法对影响因素进行实验比对，从而确定影响黏合剂涂抹质量的主要因素；针对主要影响因素从设备更新不及时、环境温度和湿度无监控、黏合剂添加操作方法不完善等方面制定和实施对策，提升产品质量。

关键词：钢丝绳；黏合剂涂抹；鱼刺图；正交性检验

1导论

1.1研究背景及意义

“十三五”期间我国制造业大刀阔斧推进供给侧结构性改革，行业运行质量明显改善，产业结构不断优化，创新能力显著提升，环保节能水平明显提升，智能制造迅速发展……一系列成绩的取得为制造业“十四五”高质量发展奠定了坚实的基础。“十四五”将是我国制造业实现由大到强的历史性跨越的关键时期。我国制造业新兴领域取得了较快发展，但传统产业仍然是制造业的主力，当前面临着较大的增长和转型压力。基础产业根植于传统产业，是制造强国建设取得决胜的要地，实施产业基础再造工程，打牢基础零部件、基础工艺、关键基础材料等基础，加速实现产业基础高级化愈发重要、日显紧迫。钢丝绳作为制造业必不可少的材料，广泛应用于冶金、矿山、石油天然气钻采、机械、化工、汽车制造、航空航天甚至是军工等领域。这也意味着钢丝绳行业面临着推进智能制造，加大产品和技术的研发力度，提高产品质量的稳定性的迫切要求。

钢丝绳黏合剂涂抹是钢丝绳生产的最后一个环节，主要作用是便于将钢丝绳与浇注型和混炼型聚氨酯弹性体PUC黏合在一起。其涂抹质量直接关系到产品与表面复合材料的黏结性能。但目前，黏合剂涂抹工艺仍存在一定问题及风险。如涂抹黏合剂后对黏合剂涂抹量没法量化评价，无法检测表明膜厚；存在挥发性的稀释剂，不利于环境等。通过对黏合剂涂抹质量改进，能有效地提高钢丝绳表面与聚氨酯之间的黏合性能，从而增加产品合格率，增加经济和社会效益。因此研究钢丝绳在黏合剂涂抹工艺中的影响因素，优化改进该工艺是十分必要的。

1.2国内外钢丝绳及黏合剂涂抹质量研究综述

近些年，有关钢丝绳质量改进的研究深受国内外学者的重视，也取得了比较丰硕的研究成果。目前国内外企业或学者对输送带用钢丝绳的研究方向集中于以下几个方面：

刘祥等[1]在《胎圈钢丝镀前表面处理方法》中提出，用去离子水、酸洗缓冲剂等对钢丝绳进行镀前表面处理，形成均匀分布在钢丝绳表面的凹凸点，让化镀后的钢丝与聚氨酯黏合力更强、胶率更高。为钢丝绳黏合剂涂抹工艺质量改进提供重要参考。吴建峰[2]在《微细钢丝绳生产断丝失效分析与工艺改进》中，通过钢丝屈强比研究，认为钢丝绳断裂主要由润滑不良、表面裂纹等缺陷导致，可在拉丝、控制捻距、提升表面质量等方面进行质量改进。Prasad Bhukya等[3]在《Nondestructive Evaluation of Track and Haulage Ropes of Aerial Ropeway Installation in India—A Case Study》中，阐述了无损检测钢丝绳的应用方法，分析了运输和轨道用绳的状况，研究了钢丝绳缺陷的层次和范围，局部缺陷如集中或分散断丝的分布规律。

张春明[4]在《钢丝绳芯输送带黏合胶配方优化设计》中，明确给出了改良后的黏合胶配方，在胶料中加入硼酸化钴，胶效果明显提升，有效提高钢丝绳黏合剂涂抹质量。黏合剂配方为本课题提供了重要参考依据。王燕斌[5]在《强力皮带硫化工艺改进分析》中，详细提出了黏合剂涂抹方法，其中胶料应当涂抹均匀，次数不能少于两次，在每次涂抹时，必须保证上次涂抹的浆液已经风干，必要情况下可选择使用电风机进行风干。但该涂抹方法较为简单，且未提出使黏合剂涂抹均匀的具体方法。

国内外学者的研究热点较为集中，主要从钢丝绳产品原料、黏合剂原料、钢丝绳拉丝工艺等方面提升钢丝绳质量。钢丝绳本身产品质量虽大幅度提升，但钢丝绳与表面复合材料的黏结性能往往存在一定风险。从国内外研究现状中不难发现，较少学者或企业以钢丝绳黏合剂涂抹工艺为研究重点进行钢丝绳质量改进。本课题在国内外学者对钢丝绳黏合剂原料、涂抹步骤的基础上，结合企业钢丝绳实际生产情况，运用正交实验设计法，确定影响黏合剂涂抹的因素，优化改进黏合剂涂抹工艺。

1.3研究内容与研究思路

课题主要研究内容为以下三个方面：

（1）明确公司钢丝绳涂抹工艺现状

本项目的研究主体为钢丝绳涂抹工艺。课题小组纵向查阅近十年公司微绳的质量报告，横向对比其它同等规模钢材公司的微绳质量，然后跟随工作小组进行生产车间实地考察，搜集数据，比对差异，深入了解了公司钢丝绳黏合剂涂抹现状。

（2）实地考察质量缺陷，发挥统计分析优势，初步拟定改进方案

经过课题组成员初步调查，该公司在黏合剂涂抹时出现涂抹不均，漏涂等现象。产品性能不佳，增加了验收成本，黏合剂涂抹质量待改进。相较于其它改进方法，质量管理统计方法与此次改进过程的契合度很高。针对该公司目前存在的问题，课题组构建了质量管理统计模型，形成改进方案。以期消除黏合剂涂抹过程中的系统性问题，将涂抹质量达到预期水平。

（3）实施改进方案，以戴明环为切入点，DOE实验为质管工具，针对性开展高质量管理

本文创新性地将田口方法应用在钢丝绳黏合剂涂抹质量改进项目中。为保证结果的有效性，分析过程中舍弃低效率问题，采用鱼刺图锁定涂抹环节的关键缺陷。然后使用正交实验设计方法进行整体设计，对正交结果进行方差分析，绘制均值效应图，确定最优化影响因子。

详细技术路线图如下：

2钢丝绳黏合剂涂抹质量研究

2.1公司涂抹现状

目前公司主要生产微细钢丝绳。细微钢丝绳的全称为“PU同步带用钢丝绳”，它是一种广泛应用于制造PU（以聚氨酯为基础材料）同步带的钢丝绳，是一种新型的同步带骨架材料，是高档次同步带产品的发展方向，其同步带应用于各种大型电机至微型精密仪器中，覆盖工业、科研、家用等各个领域，可谓使用极其广泛。

公司对细微钢丝绳的生产有着完备的规章要求，其生产流程主要为：优质线材-直进式拉丝-热处理-镀锌-细拉-捻股-合绳-清洗/涂抹黏合剂-检验-包装-入库/发货。其中，黏合剂涂抹是细规格钢丝绳生产的最后一个环节，其主要作用是便于将钢丝绳与浇注型和混炼型聚氨酯弹性体粘合在一起，其涂抹质量直接关系到产品与表面复合材料的黏结性能。然而目前公司黏合剂涂抹工艺普遍存在涂抹粘合剂后对粘合剂涂抹量没法量化评价的问题及风险。例如检测表明膜厚，当前粘合剂还需要向环保方向改进，里面存在挥发性的稀释剂，不利于环境等等。所以随着客户对产品性能要求的不断提高，公司也期望运用统计技术和工具进一步提升黏合剂涂抹质量，解决现有涂抹过程中黏合剂结块、间断性涂抹不均等问题，从而提高产品质量，满足客户要求。

项目小组结合公司实际生产情况，深入调查客户需求，收集了相关数据，并对数据进行统计、归类和分析，见表1。

从统计表（表1）可以看出，粘合剂结块和间断性涂抹不均匀是该公司粘合剂涂抹过程的主要缺陷，而粘合剂发白和通条未涂到粘合剂是次要因素。

2.2研究目的

本课题研究的目的是为了确保黏合剂涂抹均匀、无结块，防止漏涂等缺陷。基于分式析因设计方法，通过构建正交实验设计的统计模型，确定黏合剂涂抹过程中因子间的交互作用，发掘质量改善的最佳条件，优化改进黏合剂涂抹工艺。从而帮助企业实现黏合剂涂抹质量的有效控制，降低成本，提高客户满意度。

2.3  缺陷原因分析

根据公司课题小组提供的调查资料，现针对粘合剂结块和间断性涂抹不均匀这两个主要缺陷，运用鱼刺图从“人机料法环”五方面进行系统分析。钢丝绳黏合剂涂抹质量的缺陷原因分析如图1所示。

3钢丝绳黏合剂涂抹质量影响因素分析

3.1影响因素确认分析

基于鱼刺图的分析，对所有末端影响因素进行排查。由多功能小组及专业技术人员采取调查分析、现场验证、文件记录审查等方式，将各可能影响因素分为要因和次因。最终确认环境温湿度未达标、黏合剂配比规范不完善、黏合剂添加操作方法不完善、设备更新不及时四项要因，采用实验设计的方法加以处置。同时确认责任未落实到人、质量意识不够、定期检查不到位三项次因，对确认的次因进行了整改完善。

3.2 实验设计研究

（1）实验设计的指标为粘合剂问题总数。因素水平分A、B、C、D。水平A为两项不同配比；水平B为设定的环境温湿度和自然温湿度；水平C为改良设备和现有设备；水平D为两项不同工艺。后续实验基于以上四种因素两类水平展开设计。

（2）根据上述水平表，选择正交表。正交表见表2。

（3）试验数据见表3。

对以上数据进行正态性检验。从数据的正态校验来看，p值大于0.05，故样本数据呈正态分布。

对各实验水平进行方差分析，再由均值主效应图得到各个因素对水平的影响程度，最终确认因素C为关键影响因素，同时得出水平1最好，因素D影响不强。

通过MINITAB软件的田口方法分析，得出均值响应表（表4），通过进一步分析，可以确定最优化的因子。

由以上实验数据得出结论：从实验设计的结果来看，设备更新不及时（因素C）与环境温湿度（因素B）的Delta值分别为23.3与14.3，在各因素中排序分列1、2位，影响显著，判定为要因，需在后续对策措施中重点关注。

4研究结论与质量改进对策

本课题运用鱼刺图列举出所有可能导致粘合剂结块和间断性涂抹不均匀的末端影响因素，由公司专业技术人员排查，按照对产品质量影响程度的大小，确定环境温度和湿度、粘合剂配比规范、粘合剂添加操作方法、设备更新等4个重要因素。并以此设计正交实验，从实验结果来看，设备更新与环境温湿度是影响精细钢丝绳粘合剂涂抹质量的两个重要因素，黏合剂添加操作方法不完善为次要因素，需在后续对策措施中重点关注。

具体改进措施如下：

（1）针对设备更新不及时的现状。制定对涂黏槽加宽、加装压辊、增加高度、加装滤网、改进管道、烘箱加装导轮、改变涂黏合剂模芯清洗方式等共计10项设备改进措施。现已全部改进结束，并投入使用，取得了较好的效果。

（2）针对环境温湿度无监控问题。及时购买了温湿度计，设专人对黏合剂涂抹工序环境温度进行记录监控，填写“环境温湿度记录表”，湿度超过65%及时报警处置。

（3）针对黏合剂添加操作方法不完善情况。公司技术部根据原黏合剂添加操作规范和配比规定，结合现状和要求，制定《黏合剂生产质量控制规范》，健全黏合剂配比、添加操作规范，并及时组织对操作工的培训。在一周后检查了规范执行情况，检查结果符合规范要求。

5结语

实验前期进行的大量现场调查和走访，以及实验过程中公司专业人员的全力支持，有效减少了公司盲目改错的情况。实验重点采用分式析因设计方法，构建了正交实验设计的统计模型。运用系列统计工具特别是实验设计统计方法，确定了黏合剂涂抹过程中，因子间的交互作用以及质量改善的最佳条件。最终该公司细规格钢丝绳生产过程中因黏合剂结块或间断性涂抹不均匀引起的涂黏合剂涂抹质量问题得到了根本性解决，公司的生产成本得到控制，极大提升了生产效率，提高了客户满意度。

6参考文献

[1]刘祥，姚利丽，董小帅，倪自飞，邓伟，王万林，华欣. 胎圈钢丝镀前表面处理方法[P]. 江苏省：CN103805970B，2016-04-06.

[2]吴建峰，孙杰，刘礼华.微特钢丝绳生产过程中的断丝分析[J].低温建筑技术，2015，37（12）：24-25+35.

[3]Prasad Bhukya，Debasish Basak. Nondestructive Evaluation of Track and Haulage Ropes of Aerial Ropeway Installation in India—A Case Study[J]. Russian Journal of Nondestructive Testing，2021，56（11）.

[4]张春明.钢丝绳芯输送带粘合胶配方优化设计[J].煤炭与化工，2018，41（04）：147-148+151.

[5]王燕斌.强力皮带硫化工艺改进分析[J].当代化工研究，2020（08）：122-123.

基金项目：2021年度江苏省大学生创新训练计划项目，项目名称：基于正交实验设计的精细钢丝绳黏合剂涂抹质量改进（项目编号202110299320H）

作者简介：商婷（2000-），女，汉族，江苏省常州市人，江苏大学本科在读，统计专业