基于关联度及Kriging模型的注塑成型稳健优化设计研究

注塑成型过程的参数设计是一影响因素多、非线性强的优化问题。因此,对该类问题的研究较多,但在已有的研究中,很少考虑随机因素波动对成型质量的影响。针对该问题,选取最大翘曲变形量为成型质量指标,提出了基于关联度及Kriging模型的注塑成型过程的稳健优化方法,该方法在满足成型质量要求的前提下,能自动调整sigma的水平进行稳健优化。优化设计的结果表明该方法提高了最大翘曲量的Sigma水平;通过数值模拟及实际注塑试验,表明该方法有效地提高了塑件的尺寸公差。     

基于Moldflow的手机上盖的浇口优化设计

使用Moldflow对手机上盖的注塑过程进行模拟分析,对在不同浇口位置下的充填时间、熔接痕、翘曲变形、气穴等进行分析比较,确定实际最佳浇口设计方案,提高了注塑产品质量,缩短模具研发周期,降低生产成本。     

基于Kriging代理模型的注塑件残余应力优化分析

以注塑成型制品中脱模后的最大Mises-Hencky残余应力为目标函数,运用基于Kriging代理模型及EI加点准则的序列优化方法,对聚碳酸酯材料制品进行了工艺参数(包括熔体温度、模具温度、注射速率、保压压力及保压时间)优化。算例结果表明,所提出方法可以有效地降低注塑件内的最大Mises-Hencky残余应力。在此基础上对充填阶段进行深入分析,用贝塞尔曲线控制方式代替常规的常速率充填控制方式,进一步降低了制件内的残余应力。     

基于正交试验法的加湿器底座注塑工艺优化设计

以加湿器底座为例,结合正交试验法和模流分析软件Moldfl ow,对不同注塑工艺条件下的底座零件成型过程进行分析,确定塑料件的翘曲量为塑料件表面质量的评价指标。通过对塑料件的翘曲量的极差分析,确定了模具温度、熔体温度、填充时间、保压方式和保压压力等工艺参数对塑料件翘曲量的影响程度的大小,绘制了水平影响趋势图,分析得出最优的注塑工艺参数配置,并对该工艺参数配置进行了模拟对比分析。     

基于正交试验法的吸尘器电机罩板注塑工艺优化设计

以吸尘器电机罩板为例,结合正交试验法和模流分析软件Moldflow,对不同注塑工艺条件下的罩板零件成型过程进行分析,确定塑件的翘曲量为塑件表面质量的评价指标。选定熔体温度、模具温度等工艺参数作为分析因子并合理取值,进行了CAE分析。对评价指标的分析结果进行极差分析,绘制各水平对评价指标的影响趋势图,最终得出优化的注塑工艺参数配置,并对该工艺参数配置下的成型过程进行了模拟对比分析。对塑件成型过程中出现的气穴、熔接痕等缺陷进行了分析,给出了缓解缺陷影响的措施。     

基于Kriging模型与遗传算法结合的RHCM成型工艺参数优化

为了提高高光无痕注塑成型(rapid heat cycle molding,RHCM)制品综合品质,提出了一种基于Kriging模型与遗传算法(genetic algorithm,GA)结合的工艺参数优化策略.将该策略应用于某空调柜机出风面板成型,以正交实验法规划实验,通过CAE分析获取实验样本数据,借助数据归一化法、线性加权法、直观分析法等数据处理方法,得到了对RHCM成型影响显著的工艺参数依次为保压时间、冷却时间、熔体温度、加热时间.然后引入Kriging建模理论,建立了RHCM成型制品综合品质与主要成型工艺参数的近似模型,采用GA对建立的近似模型在可行解空间搜寻最优解.得到的最优工艺参数为:加热时间36.9 s,熔体温度182.9℃,保压压力88.5 MPa,冷却时间51.3 s.最后,通过CAE分析和生产试制分别验证了该优化策略的可行性和合理性.     

基于正交法及Kriging模型的生物反应器搅拌桨优化设计

针对搅拌桨标准中设计参数区间大,生物反应器搅拌桨设计时参数难以确定、剪切力及搅拌功率缺少参考依据的问题。基于正交法及CFD对200 L生物反应器搅拌桨进行优化,由极差分析得到三斜叶桨不同搅拌桨直径、桨叶宽度、搅拌桨中心离底距离和转速对桨叶剪切速率和搅拌功率的影响规律,并结合流场分析选择有利于细胞培养的设计方案。根据正交优化方案确定多目标优化变量区间,以剪切力和搅拌功率为优化目标,基于Kriging模型和多目标遗传算法提出了有利于细胞培养的三斜叶桨设计变量区间,并优化得到桨叶平均剪切力为0.789 Pa、搅拌功率为0.395 W的搅拌桨最优参数组合,为生物反应器不同实际需求下的设计、优化提供了方法及数据参考。     

注塑制品的翘曲优化设计进展

分析了注射成型过程中各工艺参数对制品翘曲的影响，并通过对不同部件翘曲影响因素的分析总结出最重要的影响因素是保压压力，其次为模具温度和注射速度。优化工艺参数是减小翘曲变形的合理且可行的途径，但是由于注射成型过程的复杂性，翘曲优化模型不尽相同。根据优化目标函数的不同将优化模型分为间接优化和直接优化，并分别进行了详尽阐述。最后对为提高优化过程的计算效率，引入一些“替代函数”的翘曲优化进行了分析。     

基于灰色关联和Kriging模型的汽车饰件注塑工艺优化

为减小某汽车内饰件注塑成型质量缺陷,提出了基于灰色关联分析和Kriging代理模型的注塑成型质量多目标优化方法。以塑件的Z方向翘曲变形值、体积收缩率、缩痕指数为优化目标,影响了塑件成型质量的熔体温度、模具温度、保压压力、保压时间等注塑工艺参数,应用最优拉丁超立方试验设计方法结合模流分析进行数据采样,基于灰色关联分析(GRA),将多目标优化问题转化为单目标优化问题,利用层次分析法(AHP)确定各优化目标对灰色关联度的影响权重,建立灰色关联度与各工艺参数之间的Kriging代理模型,采用自适应粒子群算法(APSO)在代理模型内进行全局寻优,得到最佳工艺参数组合。结果表明,Kriging代理模型的预测值与实际结果基本吻合,优化后,Z方向翘曲变形值、体积收缩率、缩痕指数分别为0.268 6 mm、2.235%、0.397 1%,与优化前相比,分别降低了1.21%、30.11%、68.53%,因此,提出的方法能实现注塑成型质量多目标优化。     

注塑模冷却系统二维优化设计

本文以周期平均温度场为前提，边界元法给出了注塑模腔温度及型腔各点温度对设计变量灵敏度的计算公式。在计算型腔温度时采用选代算法，同时分析劝模和定模。在优化设计中，以型腔表面各点温度与某一设定目标温度的均方差为目标函数，在一定的约束条件下，通过寻求目标函数的最小值求出冷却管道的优化位置和尺寸，并用实例进行了验算。     

基于改进的BP神经网络的注塑成型翘曲优化设计

注塑成型是制造塑料产品应用最广泛的一种方法。整个注塑成型过程一般分为注射、保压和冷却3个阶段。成型过程中的翘曲变形是注塑制品一种严重的缺陷。由于注塑制品质量主要受工艺条件影响,所以如何确定最佳工艺条件来减少翘曲变形成为改进注塑制品质量的一个关键。以模具温度、熔体温度、注射时间、保压时间、保压压力和冷却时间为设计变量,运行Moldflow软件进行制品的翘曲变形分析,用BP神经网络模型来建立翘曲变形与设计变量的函数关系,加权形式的期望提高加点准则实现序列的迭代优化设计。这种加点准则能调整局部和全局搜索,在保证计算效率的同时提高对全局最优解的逼近程度。通过实例验证,所提出的优化方法能有效地减小注塑制品的翘曲变形。     

Rigorous design of distillation columns using surrogate models based on Kriging interpolation

The economic design of a distillation column or distillation sequences is a challenging problem that has been addressed by superstructure approaches. However, these methods have not been widely used because they lead to mixed‐integer nonlinear programs that are hard to solve, and require complex initialization procedures. In this article, we propose to address this challenging problem by substituting the distillation columns by Kriging‐based surrogate models generated via state of the art distillation models. We study different columns with increasing difficulty, and show that it is possible to get accurate Kriging‐based surrogate models. The optimization strategy ensures that convergence to a local optimum is guaranteed for numerical noise‐free models. For distillation columns (slightly noisy systems), Karush–Kuhn–Tucker optimality conditions cannot be tested directly on the actual model, but still we can guarantee a local minimum in a trust region of the surrogate model that contains the actual local minimum. © 2015 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 61: 2169–2187, 2015     

基于在线Kriging模型的隔板塔优化方法

隔板塔是一种新型的精馏节能技术,但其优化设计属于混合整数非线性规划问题,优化求解困难。本文提出在线Kriging代理模型优化方法,将其应用于隔板塔年度总费用优化。与传统离线代理模型相比,本文方法采用少量的隔板塔严格模拟数据点,即可得到优化问题的最优解。计算表明,较传统离线代理模型,本文提出的在线代理模型显示了更高的准确性和有效性,可以克服传统离线代理模型优化耗时、计算量大的缺点。     

基于Moldflow的汽车内饰件翘曲变形优化方法

注塑工艺是内饰塑料成型中的重要成型方式,注塑工艺最容易产生的缺陷是翘曲变形。提出了基于Moldflow的翘曲量优化方法。以汽车内饰产品化妆镜盖板为研究对象,分析其产生异响的根本原因,从产品结构、模具、工艺角度提出了优化方法,并在Moldflow中进行注塑成型数值模拟。研究了各个因素对于翘曲的影响程度,具有一定的实践意义。     

基于Kriging代理模型的气辅注射成型工艺优化

针对气辅成型工艺设定及控制的复杂性,使用Kriging代理模型近似拟合气辅成型工艺参数与气体穿透长度之间的非线性函数关系,建立起Kriging代理模型与APSO算法相结合的优化策略。应用所建立的优化方案,以气体的穿透深度为优化的目标,模拟了某汽车后视镜的气辅成型工艺优化过程。算例表明,基于Kriging代理模型与APSO算法耦合的优化策略可以在小样本情况下获取较高的求解精度和较快的收敛速度。     

基于CAE的注塑件翘曲变形优化研究

运用Moldflow软件进行某后盖产品的翘曲变形分析,结合Moldflow软件的翘曲变形分析理论,将影响注塑件的翘曲变形因素分为3类:冷却不均、收缩不均及取向因素。然后针对翘曲变形不同的影响因素提出冷却优化、结构优化、保压优化及反变形设计等优化方案。分析结果表明:提出的这几种优化方案能极大地改善注塑件的翘曲变形,为注塑制品企业在控制产品尺寸、满足装配质量要求、改善翘曲变形等方面提供优化思路及工艺参考。     

基于稳健优化的注塑件变形预补偿方法研究

针对凭经验进行预补偿设计容易造成预补偿失败的问题,提出了基于稳健优化的注塑件变形预补偿方法,综合考虑了塑料物性参数、浇注系统、冷却系统及工艺参数对注塑件翘曲变形量的影响,使变形预补偿更具有针对性。首先给出注塑件变形预补偿的原理,并提出利用模流分析来获得变形预补偿的数据,给出了MPI中实现预补偿的方法;接着提出了基于稳健优化的变形预补偿方法及实现流程,建立了适合变形预补偿的稳健优化模型;最后通过实例验证了提出的方法具有较好的可行性及工程实际应用价值。     

基于翘曲分析的注塑模工艺参数的优化

结合CAE及Taguchi DOE技术,研究工艺参数对注塑制品翘曲量的影响。采用了有交互作用的L16(215)正交表设计实验以及没有交互作用的L9(34)正交表设计实验,研究了因素如熔体温度、模具温度、保压压力、保压时间和注塑时间对翘曲影响的显著性。对所选参数,保压压力和熔体温度对注塑制品的翘曲量影响最大。通过两次正交设计实验,使手机上壳制品的翘曲量减少了34.23 %,提高了制品品质。     

注塑制品的翘曲优化及影响因素分析

注塑制品的翘曲变形是一种严重的缺陷;本文提出一个最小化制品翘曲变形的近似优化方法。该方法用Moldflow软件进行制品的翘曲变形分析;借助于Kriging模型建立翘曲与优化参量间的函数关系;然后利用所建立的近似函数进行优化设计。以手机壳制品为例;用模具温度、熔体温度、注射时间和保压压力做设计变量;对制品进行了翘曲优化设计。结果表明;所提出的方法可以有效地减小制品的翘曲变形;最后对优化结果及影响因素做了较详尽的分析。