拓扑优化方法在注射机模板设计上的应用

模板是注射机合模系统中的重要零件,但目前国内模板的设计还是以经验和类比为主.为此,通过采用先进的拓扑优化法,应用Ansys软件对注射机前模板进行结构优化.并研究了不同模型、不同约束条件下的拓扑优化结果,提出了在保证强度和刚度情况下前模板材料的最佳分布结构,该分析过程同样适用于动模板和后模板.拓扑优化方法为模板的创新性设计提供新的途径,能有效地解决工程设计中的实际问题.     

注塑机调模板的分层顺序优化

以注塑机调模板对拉杆应力偏载的影响为出发点，运用ANSYS软件内嵌的APDL语言建立调模板的三维几何模型、有限元分析模型和分层顺序优化模型。用序列凸规划方法（SCP）对调模板进行拓扑优化，依据伪密度云图构造其分层结构。在新构形的基础上，以凋模板的最大变形量和最大应力为约束条件；以其体积最小化为优化目标，用最小二乘法建立目标函数和约束条件的逼近函数，用罚函数法建立基于响应面的无约束方程，用序列无约束最小化方法（SUMT）对结构参数进行优化。新结构的分析结果显示：其应力分布较均匀，拉应力区域的最大应力较小。     

基于SIMP理论的注塑机固定模板的拓扑优化

运用ANSYS软件对塑料注塑机固定模板结构进行拓扑优化。将不同体积约束下拓扑优化的结果进行了研究对比,获得了模板在强度和刚度不变乃至增加的前提下材料的最优分布结构。按照分析结果所作的合理设计不仅可以节省材料,还可以通过减小模板最大挠度来提高注塑产品质量。     

注塑机模板的应力与疲劳分析及优化

应用ANSYS软件对注塑机前模板进行了应力分析与拓扑优化,并应用ANSYS/FE-SAFE软件对前模板进行了疲劳寿命与可靠性分析。对比了模板优化前后的应力、变形及疲劳分析情况。结果表明,优化后的模型质量更小,且最大应力更小、变形更小以及有更好的耐疲劳性能。这为注塑机模板的设计及优化提供了一种实用和有效的方法。     

采用RFR-GA算法的薄壁注塑件质量多目标优化

汽车内饰件可由注塑加工获得,但成型过程中塑件产生的翘曲、体积收缩较大,针对该问题,以某汽车薄壁注塑件为例,研究了其注塑工艺参数的优化方法。通过以注塑过程中的最小翘曲和最小体积收缩率为目标函数,以注塑温度、模具温度、注射压力、保压压力、保压时间以及冷却时间等参数作为设计变量,构建了多目标全局优化模型。利用Moldflow软件结合正交试验获得的试验结果训练随机森林回归模型,采用遗传算法对多目标模型进行全局寻优,获得最佳成型工艺参数,即对其成型缺陷进行了优化。结果表明,所提出的优化方法能够得到全局最优解,并同时优化了该汽车薄壁注塑件的翘曲和体积收缩率。将得到的最佳成型工艺参数进行Moldflow试验,可知翘曲和体积收缩率分别优化了74.6%和42.7%。将获得的最佳注塑成型工艺参数进行生产验证,结果表明生产出的薄壁汽车件成型质量较好,满足生产要求。     

基于拓扑优化的二板式注塑机动模板轻量化设计

为提升注塑机工作性能及降低制造成本,根据二板式注塑机动模板的最小加载面工况建立有限元模型,采用基于变密度法的拓扑优化进行轻量化设计;为快速获取优化所得模型结构,对拓扑结果逼近建模,在动模板的四个侧壁、背面等部位分别采用直线与圆弧组合、环形、半球形等规则形状进行模型重构,并将关键尺寸参数化;对优化前、后动模板进行仿真分析对比,结果显示,该优化模型的应力、应变有一定程度增加,但均在工程许用范围内,质量相较原始模型减轻29.4%。     

绿色木塑模板性能及箱形结构优化分析

结合挤出成型法将废旧聚乙烯(WPE)、废旧聚丙烯(WPP)和废弃木粉(WF)分别制成WPE基、WPP基木塑复合材料(WPC)。在获取其用作建筑模板基本物理力学性能的基础上,运用有限元软件对纵向两端简支、不同支撑跨度(S,分别为0.5,0.6,0.7 m)的WPE基、WPP基箱形WPC模板进一步结构优化分析。结果表明,S相同时,WPP基WPC模板比WPE基WPC模板体积用量(V)要少,且随着S的增大,相比WPP基,WPE基WPC模板的V增幅变大,S为0.7 m时最大增幅多达15%。当S为0.5 m时,WPP基WPC模板的V最小;但进一步经济性分析表明,WPP基比WPE基WPC模板单位面积成本高26.0%,所以最佳结构优化方案为S为0.5 m时的WPE基WPC模板,在保证WPC模板力学强度的同时,实现了较好的经济效益。     

注塑机拉杆应力分布的影响因素研究

针对注塑机拉杆的早期断裂问题，为使拉杆应力分布合理化，以拉杆与定模板、动模板和调模板等组成的整体有限元分析模型为基础，用优化方法研究拉杆卸载槽的合理位置以及各模板基本厚度的确定，以及拉杆卸载槽的位置和各模板基本厚度对拉杆应力分布的影响。用有限元分析方法对优化结果进行分析，可直观分析与判断拉杆、模板的应力分布状况，用以保证模板结构拓扑优化对其基本参数的要求。有限元分析方法和优化方法的综合运用，可在保证拉杆应力分布合理的前提下，保证模板变形的协调性，以减少其弯曲变形而产生的附加弯矩对拉杆的不利影响。本文的研究方法，可为注塑机拉杆与各模板的设计与改进提供理论依据。     

基于粒子群优化算法的板翅式换热器优化设计

以板翅式换热器的质量作为目标函数,以换热器芯体外形尺寸和翅片参数作为优化变量,采用粒子群优化算法对其结构尺寸进行优化设计,获得了换热器质量减轻、体积减小的效果。     

变密度拓扑优化法及其在调模板结构设计中的应用

阐述了拓扑优化的基本理论,并利用ANSYS软件提供的新颖的变密度拓扑优化法对注塑杌调模板进行了结构优化,找出调模板最优的结构形式.优化后的模板与原模板相比较,大大降低了应力和变形.该方法为改进模板结构提供了理论依据,对于解决工程设计问题有一定的指导意义.     

基于响应面法的齿轮注塑模冷却系统优化

以塑料齿轮注塑模的冷却水道为研究对象,选取水道孔径、水孔间距及水孔至模壁距离3个冷却水道设计参数为试验变量,以模壁温差为质量目标,运用响应面法Box-Behnken设计试验方案,利用Design-Expert软件分析试验结果,构建出试验变量与质量目标之间的二阶响应面模型,并对其进行迭代优化,得出模壁温差最小时的冷却水道设计参数组合。模拟验证表明,响应面法优化效果较好,能够显著降低模壁温差。在3个设计参数中,水孔间距和水孔至模壁距离对模壁温差的影响较显著。     

汽车暖风机下壳体CAE优化与模具设计

针对轿车暖风机下壳体侧壁多且深、细小筋位较多等复杂结构特征,结合CAE技术进行了3种浇注系统方案的优化分析,确定了最优的注塑成型工艺方案;模具结构为两板式热流道一模一腔结构,产品的脱模包括型腔前模脱模和型芯后模脱模两种方式;设计中利用了Moldfl ow2015进行注塑工艺优化分析,UG–HB_Mould6.6外挂进行结构设计和改进;模具结构设计合理。     

基于MPI软件优化设计注塑制件的浇口位置

针对浇口在注塑制品成型过程中的重要地位,介绍了专业模流分析软件MPI在优化浇口设计中的应用。以某汽车的雾灯支架为例,运用MPI模拟注塑件的整个注射成型过程,从产品的翘曲变形、熔接痕、产品重量和生产周期等方面对不同的浇口位置进行优化设计,最终获得高预测质量的产品。     

基于遗传算法和有限元方法的

以遗传算法作为工艺条件的优化方法，以化学反应过程的有限元模拟方法作为目标函数的求解方法，可以建立化学工艺的优化系统。以硅橡胶材料的硫化反应为例，建立了面向设定值的反应效率优化模型，确定了相关的决策变量，叙述了优化问题的求解步骤。最后通过典型算例展示了工艺条件的优化过程。     

注塑模冷却水道工艺参数优化

结合响应曲面法和粒子群优化算法研究了注塑模冷却水道的工艺参数优化,使塑料件在一定的模壁温差下,冷却时间最短。将手机后盖的3D模型导入Moldflow中进行网格划分并对其冷却过程进行模拟,结合BoxBehnken试验设计和响应曲面法得到冷却水道工艺参数与冷却时间和模壁温差之间拟合的回归方程,再通过粒子群优化算法,得到最佳冷却水道工艺参数组合即冷却水道距模具型腔表面的距离为8.851 3 mm、冷却水道直径为12 mm,冷却水道之间的距离为11.054 2 mm,通过对优化的组合参数进行模拟,验证了其可行性。     

Design Optimization of Convective Driers by Using Spreadsheets

ABSTRACT

The optimal design of a convective drier is hereby considered by means of using a well–known spreadsheet: Microsoft Excel 5. OTm.The degree of freedom analysis enabled a non linear equations system to be set up, in such a way that it was possible for different design variables to be considered. The equations system was keyed in to provide a possible solution via the iterative procedure built in the spreadsheet. Other complementary variables were computed to provide a unit cost for the operation, thus occasioning the opportunity of considering an economic objective function.Constraint and design variables were identified in the program. By giving initial values to the design variables, and by using the optimization capabilities included in Microsoft Excel 5.0Tm, an optimal set of values for the design variables was determined.Finally, the influence of constraint and design variables was analyzed, where both the input air temperature and the relative humidity of exhaust air were binding factors.     

乙腈精制过程优化研究

运用Aspen Plus模拟平台的优化功能,以能耗最小为目标,产品质量为约束,建立了乙腈精制工艺的全流程优化模型.模拟优化结果同时得到了所有调节变量的最优操作点,为装置的整体设计和操作优化提供了依据.     

混合装药内弹道性能优化及应用

为了研究混合装药结构对内弹道性能的影响,以某舰炮为工程背景,提出内弹道多目标优化设计方案,研究了目标函数、设计变量及约束条件.采用e-约束法对次要目标函数进行简化处理,利用当前流行的进化算法—遗传算法进行优化计算,并针对内弹道数学模型特性,对算法进行改进.最后,通过进化计算得到的优化方案为一组非劣解集,同时验证了该改进...     

全自动注射吹瓶模气道的改进设计及优化

针对全自动注－吹模气道易堵塞的缺陷，设计了一种新的结构，可使气隙在注射时关闭，吹瓶时自动打开，有效地提高了塑料瓶的成瓶率，并对气隙自动开关的关键零件的优化设计作了简要介绍。     

基于有限元的内肋增强聚乙烯螺旋波纹管结构优化

为减小聚乙烯(polythene以下简称PE)的用料,同时保证环刚度基本不变,对内肋增强PE螺旋波纹管进行了结构优化。利用Solidworks和ANSYS workbench进行联合仿真,建立了内肋增强PE螺旋波纹管环刚度仿真测试的有限元模型,并通过环刚度理论计算模型对其进行了验证。将波纹管内肋截面的结构高度、圆弧半径、圆角半径和内肋角度作为设计变量,以单位长度波纹管PE的用料体积作为结构优化目标,以波纹管的环刚度作为约束条件。利用ANSYS workbench中的Design Exploration模块,求得设计变量对优化目标和约束条件的影响,及优化目标和约束条件对各设计变量的敏感度,从而得到设计变量的优化解。结构优化后的内肋增强PE波纹管,在环刚度基本保持不变的情况下,单位长度波纹管的PE用料体积减少了7.72%,能有效降低用料成本。