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。     

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。     

考虑因子之间交互作用优化注射成型工艺参数

运用F ractiona l F actoria l方法从众多的实验因子中初步筛选出与制品质量密切相关的若干个独立因子和交互因子。在此基础上应用T aguch i实验技术,采用L27正交矩阵进行实验,将这些因子进一步优化,从而为注射工艺参数的合理选取提供科学依据。     

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。     

气辅注塑成型注气压力的模糊神经网络控制研究

针对气辅注塑成形的注气压力精确控制要求,设计了具有５层结构的模糊神经网络控制器和控制算 法,利用神经网络的学习能力实现对模糊逻辑规则的优化,改善了系统的适应性。对系统３段压力控制的仿真 分析,验证了模糊神经网络控制模型的可行性,控制效果良好。     

基于正交试验与BP神经网络-遗传算法的空气净化器外壳注塑工艺参数优化

目的 以某空气净化器外壳为研究对象,进行注塑工艺参数优化,从而提高塑料制品的成型质量。方法 设置4个影响塑料制品成型质量的因素：熔体温度、模具温度、保压压力、保压时间,以最大翘曲值作为衡量塑料制品成型质量的指标,通过Moldflow模流分析软件,基于正交试验及极差分析探究各因素的影响主次顺序;使用BP神经网络表征工艺参数与翘曲变形的非线性映射关系;采用遗传算法寻优获得最佳注塑工艺参数组合与翘曲变形量,并将所得参数组合用于实际生产指导。结果 经极差分析,保压压力对塑料制品质量的影响最为显著,其次分别为模具温度、保压时间、熔体温度。经BP神经网络预测与遗传算法寻优,发现当熔体温度为229.5℃、模具温度为77.9℃、保压压力为84.4 MPa、保压时间为6.5 s时,可以使注塑件达到最优质量,预测的最小翘曲值为2.94 mm,此工艺参数组合下的仿真计算翘曲值为2.91 mm,二者吻合程度较高。将优化后的工艺参数组合用于实际生产指导,获得了质量良好的注塑产品。结论 所提出的方法对产品注塑的成型及优化有良好的工程应用价值。     

精细陶瓷成型工艺现状及趋势

由于陶瓷的传统成型技术已经不能满足现代各工业领域的要求，新的成型工艺不断涌现。综述了国内外近十年来研究比较活跃的、适于成型复杂形状的注射成型及各种湿法成型技术，并且讨论了今后精细陶瓷成型工艺的发展趋势。     

树脂传递成型加工注射口位置的快速优化法

树脂传递成型加工工艺是一种先进复合材料加工的方法。虽然计算机数值模拟的研究已经取得了很大进步,但计算机数值模拟非常耗时间。本文中提出了一种树脂传递成型工艺注射口位置的快速优化方法。该法假设树脂首先注满离注射口近的节点,再根据溢料口的位置安排要求避免干点的出现这一点来决定溢料口位置;如果设计的溢料口数量比计算出来的必须的溢料口数量少,则会出现干点区。把干点区的面积作为罚函数加入目标函数中,目标函数的主体是从注射口到溢料口的距离。因此,笔者是在固定溢料口和注射口数量的前提下优化注射口的位置,获得注射口位置后,经过计算将获得溢料口位置。由于注射口位置是在离散的节点位置上,优化的变量是节点编号,所以优化方法采用功能很强的遗传算法来进行。针对五种模型进行了优化,优化的结果说明了本方法的可行性。     

基于混合遗传算法的生产工艺规划与决策问题

零件生产加工过程中,由于各加工特征有多个加工工艺而不同工艺方法又有不同的机器选择,以及受工艺约束的工序特征排序问题,使得柔性工艺规划问题具有NP难特性.通过对可选工序和机器进行分段编码;并用约束调整算法解决受工艺约束的工序排序问题;对于问题的多目标特性,采用随机权重来设置适应度函数,用外部精英保留策略并引入k-means聚类算法裁剪精英集来保持群体多样性,该方法通过该混合遗传算法的交差,变异等操作,能有效解决受工序约束的多工艺路线的优化与决策问题.以实例的形式论证了该算法在求解柔性工艺规划问题的有效可行性.     

低压注射成型工艺的研究进展

低压注射成型(LPIM)是高效、经济的近净形成型工艺.综述了LPIM工艺的特点及其优势,总结了LPIM的发展研究状况,并对其发展前景作了展望.     

基于数值模拟的注塑模熔体前沿速度优化

在注塑成型的过程中,非均匀的熔体前沿充填速度将导致非一致的取向,以及非均匀收缩和翘曲变形,理想的充填模式应尽可能使熔体在充填过程中保持熔体前沿速度为常数.文中将数值模拟技术与遗传算法相结合用于注塑成型熔体前沿速度的优化,确定螺杆行程中的最佳分段控制点,以及控制点处的注射体积流率或螺杆速度的最优值以获得均匀一致的熔体前沿速度.数值分析采用广义的Hele-Shaw流动模型,耦合利用有限元/有限差分来求解控制方程,并利用控制体积概念实现熔体前沿的自动更替和推进.算例表明,优化的工艺条件设置可以使熔体前沿速度的均匀性提高50%左右.     

气体辅助注射成型工艺及充模过程CAE分析

描述了气体辅助注射成型的工艺过程及熔体充填和气体穿入的数学模型，采用有限元／有限差分／控制体积法计算充填阶段的压力场和温度场，确定两类移动边界—熔体前沿和熔体／气体边界。并对典型制件进行模拟以验证模型的可行性。     

电磁动态塑料注射成型技术的研究

对电磁动态塑料注射成型机的性能进行了研究,分析了这种新型的成型设备和成型技术在机台结构、成型工艺条件、制品性能等方面所具有的特点。     

高密度聚乙烯材料的注塑自增强工艺研究

本工作研究了在注塑机上进行体型聚乙烯试样的自增强成型工艺,探讨了自增强效果与注塑工艺之间的关系。 试验材料的自增强效果强烈地依赖于熔体的流动条件。在一个低熔体温度的范围内,发现有一个对应最大自增强效果的注塑温度。自增强效果随注塑压力的升高而增强。注塑速度和模具温度对自增强效果的影响很小。在其他可以类比的工艺条件下,试样的力学性能依试样形状的不同,表现出极不同的结果。     

塑料注射成型保压过程数值模拟

基于粘性流体力学的基本理论，通过对保压过程进行深入，细致的分析，提出了合理的假设并进行了必要的简化，建立了可压缩，非牛顿粘性流体在模具型腔中非等温流动的数学模型，选用了恰当的材料性质模型〈确一了合理的初始条件和边界条件，并采用有限元／有限差分耦合解法求解数学模型实现对保压过程的模拟，模拟结果与实验结果吻合较好。     

注塑成型计算机模拟

塑料制品的几何形状各异，模腔内的流动复杂，导致价格昂贵的模具开发费用。通过流变学方法对充模过程进行定量模拟，可以为模具统计与注塑工艺优化提供定量依据。对注塑成型有关的数学模型作了讨论，给出了充模，保压和冷却３个阶段的数学模型，讨论了流道流动和三维薄壁模腔流动，还对反应注射成型计算机模拟作了讨论。     

注塑双向自增强聚丙烯的力学性能与形态

采用动态保压注塑技术,在单方向剪切应力场中制得了双方同自增强的聚丙烯试样。研究了其沿流动方向和垂直于流动方向的拉伸强度和冲击强度,结果显示,双向自增强试样增强效果明显,在流动方向的拉伸强度提高了６６％,冲击强度提高４．７倍;     

注塑成型冷却过程的数值模拟

采用循环平均假设，忽略模壁温度的周期变化，将模具的传热简化为三维稳态热传导总是，考虑到注射模的结构特点（型腔为狭缝面，冷却孔细长），推导出求解其温度场的边界积分方程；注塑件的传热简化为一维瞬态热传导，给出确定其冷却时间及表面循环平均热流的方法；通过模具及塑件传热的耦合迭代分析，使模具－塑料件界面的温度和热流满足相容条件，最终确定模具型腔的温度分布及塑件的冷却时间。最后通过一个例子说明数值模拟在冷却系统设计中的应用。