基于综合关联度的注塑成型工艺参数多目标稳健设计

针对注塑成型过程中的多个质量指标,提出了基于综合关联度、Kriging模型及混合交叉变异蚁群算法的注塑成型工艺参数稳健优化方法.首先给出了综合关联度的定义及计算方法,再给出了Krging模型的拟合方法和混合交叉变异的蚁群算法;在多目标稳健设计建模中,各分目标采用质量工程中的6σ原则;在混合交叉变异的蚁群算法中,提出了基...     

注塑成型工艺参数对制品体收缩率变化的影响及工艺参数优化

结合CAE及Taguchi DOE技术研究工艺参数对注塑制品体收缩率变化(制品中体收缩率的最大值与最小值的差值)的影响并获得优化的工艺参数以使制品的体收缩率变化最小。文中采用L9(3^4)正交矩阵进行实验,并研究了各个参数对制品体收缩率变化的影响程度,对于所选参数,保压压力和模具温度对注塑制品的体收缩率变化的影响较大。     

基于Kriging代理模型的多点加点序列优化方法

基于Kriging 代理模型提出了一种同时考虑预测响应值及其不确定性的多点加点准则,并基于该准则发展了一套序列近似优化方法。多点加点准则基于初始样本信息和所预测的对象函数特征增加新样本集,以在寻优迭代过程中自适应地提高代理模型的精度。该文方法依据多点加点准则在一次迭代中增加多个空间无关的新样本点,适用于多机同时计算或并行计算,从而提高计算效率。以两个经典的数学函数为例,将该优化方法与期望提高准则方法进行了比较,结果表明该文提出的优化方法能够有效地提高最优解的全局性。将方法用于一盒式注塑件的成型工艺优化设计,优化结果也表明了该方法的有效性。     

注塑成型工艺参数自动设置与优化技术

工艺参数是注塑制品质量的决定性因素之一,其设置与优化一直强烈依赖于工艺人员的经验与水平。工艺参数的自动设置与优化方法研究具有重要的意义,但需要克服工艺参数数量多,与制品、模具、材料耦合强,难以精确建模的难题。近年来,越来越多的研究,尝试采用计算机仿真技术在模拟计算方面的优势,以及智能技术在处理强经验、弱理论领域的优势,来解决该难题。按所采用技术方法的不同,可以分为基于仿真计算的优化、专家系统或实例推理以及实验设计与优化。对上述3类注塑工艺参数的自动设置与优化技术的研究现状进行了综述,介绍了3类注塑成型工艺的特点和局限性,并对今后的研究方向给出了建议。     

基于响应面法的异型腔模具顺序注塑成型工艺参数优化

提出了基于响应面法(RSM)和有限元分析技术的顺序注塑成型(SIM)工艺参数优化方法,解决时序阀浇口设置对异型腔模具充填平衡性的影响。以阀浇口延时开启时间为设计变量,采用中心复合设计(CCD)进行试验规划,运用Moldflow有限元软件进行充填平衡性分析,并引入熵值权重法和线性加权和法对充填结束时间差和综合成型质量评价指标进行数值处理,基于有限元分析结果和响应面法构建了充填平衡性预测模型,应用构建的模型确定了最优工艺参数组合,并进行了数值模拟和生产试验验证。近似模型获得的目标预测值与模拟验证值相对误差为4.2%,优化后异型腔模具充填平衡性提高了23%,表明了所提出方法的有效性。     

注塑成型有限元分析管理和成型工艺优化系统

目的针对注塑成型工艺过程,开发有限元分析项目流程管理和工艺参数优化的集成系统。方法参考企业项目流程,开发项目流程管理模块,使用多元回归拟合配合改进的模拟退火算法进行工艺参数的优化,通过塑料托盘翘曲变形量的优化来验证优化方法的准确性,进行塑料托盘的CAE分析正交试验,使用多元回归拟合试验数据并进行拟合优度检验,分别使用Isight和改进的模拟退火算法进行最优解的求解并对比计算结果,最后对得到的最优参数组合进行CAE分析得到变形量,将变形量与正交试验变形量对比。结果在回归方法中,使用惩罚系数为2的多项式岭回归效果较好,其优度指标R2为0.975,改进的模拟退火算法计算结果与Isight软件自适应模拟退火算法的计算结果基本一致,最优参数组合在Moldflow分析中的变形量为0.6805 mm,与之前的最小变形量0.7436 mm相比更小。结论使用回归拟合配合改进的模拟退火算法开发的工艺参数优化程序能起到较好的工艺参数优化效果。     

注塑工艺和玻纤含量对玻纤增强PP注塑制品收缩的影响

文中结合计算机辅助工程(CAE)及Taguchi实验设计(DOE)技术研究了玻纤含量和工艺参数对玻纤增强聚丙烯注塑制品各向异性收缩的影响。基于Taguchi DOE方法采用L18(36)正交矩阵进行了实验以优化制品的收缩,并研究了各个参数对制品收缩的影响程度。对于主实验中所选因素,纤维含量、熔体温度和保压压力对玻纤增强聚丙烯注塑制品各向异性收缩的影响较大。     

注塑成型工艺的探讨

本文研究了树脂拉伸试样在注塑成型过程中,锁模力、保压时间和机筒温度等重要影响因素对其表观状态的影响。即锁模力715KN,保压时间21S,料筒温度195℃等最优的参数设置,使得拉伸试样符合GB/T1040．2—2006中规定的1A型多用途聚乙烯拉伸实验试样的允许尺寸范围,提高了工作效率,延长了注塑机的使用寿命。     

对ABS注塑工艺若干问题的探讨

ABS在各个行业有着广泛的应用,本文主要对ABS注塑工艺的若干问题以及影响进行了简要探讨。     

注塑制品的翘曲优化与分析

翘曲变形是注塑制品的一种严重缺陷,而工艺参数直接影响制品的质量,因此建立翘曲与工艺参数之间的关系模型并求得最优的工艺参数对制品质量的改善非常关键。文中运用Fractional Factorial方法从众多的实验因子中找出与塑件翘曲量密切相关的独立因子和交互因子,然后采用具有高度非线性识别能力的人工神经网络与遗传算法相结合的方法,建立塑件翘曲量与主要影响工艺参数之间的关系模型。将人工神经网络预测结果和计算机辅助工程软件模拟结果进行比较和误差分析,显示出该方法的可靠性。实验结果表明,该方法能明显提高塑件的质量,通过优化可使翘曲量减小74.06%。     

Visualization of counter pressure mechanism in gas-assisted injection molding process

Abstract

Gas-assisted injection molding (GAIM) refers to injecting gas into the short shot melt during the filling stage. Compressed gas is used as the medium to push the melt and to provide the packing pressure. In GAIM, the hollow area and penetration length are the main factors that will affect the quality of molded parts. This study has applied a Gas Counter Pressure (GCP) mechanism and has discussed the effect of GCP in the GAIM process with in-mold visualization of this complex molding flow. This study introduces a counter pressure mechanism in a thick paper-clip-shaped cavity design. The flow field under different counter pressure conditions is observed by high-speed photography, the fiber orientations are analyzed with SEM, and the affected penetration length and hollow area are measured relatively. The experimental results show that when the GCP is applied to GAIM, although the hollow area is reduced, the penetration length will be increased, so as to make the quality of molded part more uniform and reduce the shrinkage. And a quantitative measuring method of two-stage penetration time span is proposed to get more in-depth discussion about the interactions between GCP and GAIM.     

气辅成型工艺参数对制品成型质量的影响趋势研究

对截面形状为s-3的加强筋进行工艺参数优化分析,讨论了气辅成型工艺参数对成型质量的影响程度,获得了一组较好的工艺参数组合.以此为参考标准,改变某一个工艺参数而保持其他工艺参数不变,对比研究4种不同截面形状加强筋在气辅成型条件下的成型情况,并考察了单个工艺参数对成型质量的影响趋势情况.     

基于代理模型和改进遗传算法的注塑翘曲优化

提出一种最小化制品翘曲的注塑工艺参数优化集成方法.以空调柜机顶盖注塑制品开发为例,该方法使用Moldflow软件分析制品的翘曲变形,运用田口方法确定与制品翘曲量密切相关的工艺因素,然后采用响应曲面法(RSM)和改进的精英保留自适应遗传算法(EAGA)相结合的方法,建立主要影响工艺参数与制品翘曲量之间的关系模型,通过对模型寻优以实现对制品翘曲的优化.该方法的适用性在制品的实际生产中得到了验证.     

基于代理模型的空投装备气囊缓冲系统多目标优化

基于有限元法和控制体积法建立装备-气囊系统有限元模型,并采用试验数据对模型进行验证。复杂气囊系统着陆缓冲过程仿真计算资源消耗大,难以应用传统迭代方法进行参数优化。为克服这些问题,结合扩展拉丁超立方设计,以最大着陆冲击加速度和最大翻转角度为响应,采用径向基函数构建代理模型。在代理模型基础上,利用多目标遗传算法对主气囊高度、横向宽度及排气孔面积等气囊缓冲系统参数进行了多目标优化。优化结果表明:优化后最大冲击加速度减小了15.5%,最大翻转角度减小了70.3%,缓冲性能与横向稳定性均有所提高。     

人体鼻子反求模型的注射成型CAE分析与优化

针对人体软组织修复体的注射成型特点,以人体鼻子为对象进行修复体注射成型过程分析.应用逆向工程技术测量人体鼻子的三维点云坐标,将离散的三维鼻子点云数据经过精简、滤波和特征轮廓提取等方法进行曲面重构,反求出NURBS曲面模型.将该模型进行网格划分,并用有限元方法对人体鼻子修复体注射成型过程中产生的翘曲缺陷进行模拟仿真分析.利用正交优化法对成型工艺参数进行优化,从而获得最优工艺参数组合.计算结果表明,优化后的成型工艺参数使制件的翘曲值大为减小,提高了制件的质量,满足实际制件的精度要求.     

新型金属注射成形催化脱脂型粘结剂的催化快速分解研究

催化脱脂是目前MIM技术领域新的发展方向,研究了新型金属注射成型催化脱脂型粘结剂的催化快速分解,研究结果表明,该催化脱脂型粘结剂在以HNO3为催化剂进行催化脱脂时,注射成形坯经3－4h催化脱脂后,脱脂坯内部已形成大量的连通孔道,脱脂时间,脱脂温度以及 不同粘结剂组成影响催化脱脂效果。     

基于复合优化方法立式数控加工中心的多目标优化设计

为实现加工中心动静态性能不低于优化前性能,达到整机重量最轻的要求,本文提出了一种复合优化方法来研究多变量、多约束和多目标的数控加工中心优化设计。采用有限元分析和实验模态测试方法分析各大件动态性能,并验证了有限元模型的精确性。然后以该有限元模型为基础进行静态分析,得出各大件的最大变形及应力等。以柔度为目标,采用变密度法拓扑优化设计立柱结构的外形框架;以固有频率为目标,基于元结构的可适应性动态优化方法设计加工中心的筋板结构;以固有频率和质量为目标,基于响应面法的尺寸优化确定各结构的最优尺寸。最后将优化后的各大件进行整机装配,分析校核整机动静态性能。分析结果表明,优化后的整机在保证加工中心动静态性能的条件下,整机质量从12749kg减少到12127kg,减重达到4.9%,达到了整机的优化设计要求,说明该方法具有较高的精度和较强的工程实用性。     

Multi-objective optimization based on meta-modeling by using support vector regression

Practical engineering design problems have a black-box objective function whose forms are not explicitly known in terms of design variables. In those problems, it is very important to make the number of function evaluations as few as possible in finding an optimal solution. So, in this paper, we propose a multi-objective optimization method based on meta-modeling predicting a form of each objective function by using support vector regression. In addition, we discuss a way how to select additional experimental data for sequentially revising a form of objective function. Finally, we illustrate the effectiveness of the proposed method through some numerical examples.     

短切碳纤维增强尼龙66复合材料注塑成型工艺模拟

采用毛细管流变仪和自制小型模具,对不同质量分数的短切碳纤维增强尼龙66(CF/PA66)复合材料颗粒进行了熔体流动性能分析和注塑成型工艺模拟,实现少量原料快速模拟CF/PA66的注塑成型工艺参数。研究表明:短切CF/PA66复合材料的熔体属于幂律流体,熔体黏度随温度、压力和CF质量分数变化显著,当温度和压力升高到临界值后熔体流变特性从假塑性区进入牛顿区;随着CF质量分数的增加,CF/PA66复合材料适宜成型温度提高。实验中PA66、CF质量分数为10wt%和20wt%的CF/PA66三种颗粒的适宜成型温度分别为278~285℃、280~287℃、290~298℃,通过对熔体进行Bagley压力校正,三种颗粒适宜成型的最小注塑压力分别为24.3MPa、29.4MPa、35.1MPa;将流变仪模拟所得参数应用于注塑成型工艺,所得样品的拉伸强度与流变仪制备的试样非常接近,进一步说明了毛细管流变仪模拟CF/PA66注塑成型过程的可行性和有效性,为其注塑成型工艺条件提供了理论依据。     

注塑模抽芯机构可重构设计方法

注塑产品侧向成型单元特征的多样性带来了注塑模抽芯机构设计的复杂性和空间布局的难度。根据注塑模抽芯机构的原理相似性和可重构设计思想,提出注塑模抽芯机构的可重构设计方法。在分析抽芯机构运动规律的基础上,建立抽芯机构的功能模型,提出可重构的功能元模型和结构元模型;基于侧向成型方法知识库、抽芯机构可重构功能元和结构元模型库,建立注塑模抽芯机构的重构设计算法。注塑模抽芯机构可重构设计方法基于抽芯机构的可重构功能元和结构元族模型,实现了注塑模抽芯机构的设计资源重用,从设方法的角度有效地解决了注塑模抽芯机构设计的知识管理问题;基于侧向成型方法知识库及侧向成型单元特征-抽芯单元映射算法实现了侧向型芯的集成抽芯,避免了抽芯机构的冗余;基于空间布局约束的功能元-结构元映射方法实现了抽芯机构的快速设计。通过工程实例验证了方法的有效性。