（大学本科毕业论文机械工程设计与自动化专业）注塑模的单浇口优化（有出处）698--中英文翻译.docx

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1、注塑模的单浇口优化摘要：本文阐述了一种单浇口地位优化注塑模具的方法。客观的浇口优化，尽量减少注塑制品翘曲变形，由于翘曲是一个关键质量成绩，对大多数注塑件，这绝大部分受浇口地位影响。专题翘曲的定义是用比例最大位移对特征表面估计长度的表面特征来描画零件翘曲。优化相结合，数值模拟技术，以找到最佳的浇口地位，其中，模拟退火算法就是用来寻觅最佳的浇口地位。最后，其中一个例子是讨论有关文件，并可以得出结论以为，所提出的方法是有效的。关键词：注塑模，浇口地位和结构优化，功能翘曲导言塑料注塑成型，是一种广泛运用的，复杂的，对大型种类的塑料制品，尤其是那些高产量要求,精密复杂外形的有高效率的技术制造。质量注塑件

2、是一个有功能性,部分几何，模具结构和工艺条件的塑胶材料。最重要的一部分，注塑模，基本上是以下三组组成：腔，浇口和浇道，和冷却系统。1a1n和SeOW(2000),Jin和1ain(2002)达到均衡腔不同壁厚的一部分。均衡充填过程外部腔给出了一个均匀分布的压力和温度，可大幅度减少该部的翘曲。但腔均衡只是其中一个影响零件质量的重要要素。尤其是零件有其功能要求，其厚度通常不应该多种多样。从这个角度谈了注塑模具设计，浇口是由其尺寸和地位，和浇道系统的规模和规划表征的。浇口尺寸和浇道规划通常定为常量。绝对地，浇口地位和浇道的大小是比较有弹性的，可以多样的影响零件质量。因此，他们往往优化设计参数。1ee

3、和Kim(1996年)为多种注射溶洞优化了浇道和浇口的大小来均衡浇道系统。浇道维持均衡可以理解为有相反腔的多腔模具的不同入口压力，在每一个腔每一个熔体流道底部有不同的情体积和几何外形。该方法已显示压力在整个多腔模具成型周期中的单腔里均匀分布。Zhai等（2005年）发布两个浇口地位优化，它的一个成型腔是由一个在压力梯度的基础上的高效率的搜索方法（PGSS）,为由不同尺寸的浇道多浇口零件定位，熔接线向理想的地点（翟等，2006）。作为大容量的一部分，多浇口需求延长最高流径，与相应减少注射压力。该方法大可成为设计多浇口单型腔的浇口和浇道。许多注塑件是只制造一个浇口，无论是在单型腔模具或多个腔模具。

4、因此，单浇口的浇口地位是最常见的设计优化参数。外形分析方法是由Courbebaisse和GaarrCia2002年提出，是最佳浇口地位的注射成型估计。后来，他们研制的这种理论进一步研讨和运用于单一浇口地位优化的一个1形例子（库尔伯贝斯，2005年）。它易于运用，而不耗费工夫，而且它只不过是提供了简单的有均匀厚度的立体零件。Pande1idis和Zou（1990年）提出的优化浇口地位，由间接质量相关惹起的翘曲和物质降解，这代表着加权温度差，摩擦过热的工夫。翘曲是受上述要素的影响，但它们之间的关系并不明白。因此，优化效果是受制于测定转归的加权要素。1ee和KiIn（1996b）研制出一种自动选择浇

5、口地位的方法，其中一套初步浇口地位，由设计师提出，最优浇口是位于相邻节点。结论在很大程度上取决于设计师的直觉，由于第一步是基于设计师的主张。所以在相当大的程度上，受限于设计师的经验。1arn和Jin（2001）开发了浇口地位优化方法，基于最大限制地减少了标准偏向的流径长度（标准差大）和在成型充填过程中的标准偏向的灌装工夫（标准差T）0随后，沈等人（2004年），优化了浇口地位设计经过最小加权充气压力，灌装工夫区别不同的水流途径，温差变化大，以及过度包装的百分比。Zhai等（2005年）在去年底调查了最佳浇口地位与评价标准的注射压力。这些研讨人员引见目的函数作为注塑成型灌装操作，这对相关产品的质

6、量有益。但之间的相关性是非常复杂和不明晰在它们之间曾经观察到。人们还很难选择适当的加权因子为每个函数。一个新的目的函数来评价注塑制品翘曲变形，以优化浇口地位。直接衡量冬件质量，这项调查定义特征翘曲来评价零件翘曲，这是从“流加翘曲”模拟产出M。IdfIoW塑料洞察力（电传等）的软件。目的函数最小化，在浇口地位优化，以达到最低变形。模拟退火算法是用来寻觅最优浇口地位。给出了一个例子来阐明建议优化程序的有效性。质量措施：特征翘曲定义特征翘曲运用优化理论设计浇口，零件的质量措施必须指定在初审。术语质量可转介许多产品功能，如力学，热学，电子，光学，工效学或几何性质。有两种零件质量测量：直接和间接。一个有

7、预测性的模型，从数值模拟结果，可作为一个直接的质量测量。相比之下，间接测量的零件质量是正相关目的质量，但它并不能提供对其质量的直接估计。翘曲，在相关工程的间接质量测量，是一个注塑成型活动行为或加权。这种行为是作为填充不同流径的工夫差，温度差，过度包装的比例成绩，等等。这是很分明的，翘曲是受这些要素的影响，但翘曲和这些要素的关系是不明白的，而且决定这些要素所占的比重是相当困难的。因此，用上述目的函数优化大概不会减低零件翘曲，甚至是完美的优化技术。有时，不恰当加权要素，将导致完全错误的结果。一些统计量计算,节点位移被定性为直接质量测量，以达到最低变形链优化研讨。统计数量通常是最多节点位移，均匀每年

8、有10%的节点位移，而且全体均匀节点位移（李和金，1995;1996）。这些节点的位移容易从数值模拟结果获得，统计值，在一定程度上代表着变形。但统计位移不能有效地描画变形的注塑件。在工业方面，设计者和制造商通常愈加留意，部分上翘曲在某些特点上超过整个变形注射模塑件的程度。在这项研讨中，特征翘曲是用来描画变形的注塑件。特征翘曲是表面上的最大位移与表面特征的估计长度之比（图1）:（1）其中Y是特征翘曲，h是特征表面偏离该参考平台的最高位移，1是在与参考方向平行的参考平台上的表面特征的估计长度。对于复杂的特点（这里只讨论立体特征），翘曲的特点是通常在参考立体内分为两个区域，它是代表一个二维坐标系统：

9、其中，是特征翘曲在X,Y方向，是表面特征的估计长度在X,Y上的投影。特征翘曲的评定与相应的参考立体和投影方向结合起来测定目的特征后，其1的值可以从图中用解析几何立即计算出来（图2）。在特定的表面特征和预测的方向，1是一个常量。但H的评定比1复杂得多。模拟注射成型过程是一种常见的技术，以预测质量来设计零件，设计模具和工艺设置。结果翘曲模拟表达为节点挠度上的X,Y,Z分量，以及节点位移孔W是向量长度的矢量总和：+,其中i,j,k是在X,Y,Z方向上的单位矢量。H是在特征表面上的节点的最大位移，这与通常方向的参考立体相反，并能产生结果的翘曲仿真。计算h时，节点的挠度提取如下：其中是挠度在正常方向参考

10、立体内提取节点；，是对挠度的X,Y,Z分量的提取节点；,B,Y是角度的向量参考；A和B是终端节点，可以预测方向（图2）;和是节点A和B的挠度：其中，是对节点A的挠度在X,Y,Z方向上的分量；，和是对节点B的挠度在X,Y,Z方向上的分量；和是终端节点挠度的加权因子，计算方法如下：是提取节点和节点A投影间的距离，H是的最大绝对值。在工业方面，视察该翘曲借助了一个触角衡量，被测工件放在一个参考平台上。H是一个最大数值，读数在被测工件表面和参考平台间。浇口地位优化成绩的构成从质量来说，翘曲，是指永世变形的部分不是由适用的负载惹起的。它是由全体差动收缩惹起，即聚合物流通，包装，冷却，结晶的不均衡。安置一

11、个浇口，在注射模具整个设计中是一个最重要的步骤。高质量的成型零件受浇口的影响很大，由于它影响塑料流进入型腔的浇道。因此，不同的浇口地位会引入不均匀的取向，密度，压力和温度分布，因此引入不同的值和分配翘曲。因此，浇口地位，是一个有用的设计变量，以尽量减少注塑零件翘曲。由于相关关系浇口地位和翘曲分布，是在相当大程度上独立于熔体和模具的温度，在这项调查中它是假定该成型条件保持不变。注射成型零件翘曲是量化特征翘曲，其中在上一节讨论了。因此单一浇口地位优化，可以依如下制造：最小化：主题：其中Y是特征翘曲变形；P是在浇口地位的注入压力；是注入成型机器的可允许注入压力或被设计者或制造业者指定的可允许的注入压

12、力；X是坐标向量的候选浇口地位;是节点有限元网格模型的一部分，为注射成型过程模拟；N是节点总数。在有限元网格模型中，每一个节点都有可能是一个浇口。因此，可能是浇口地位的总数是一个有关的总节点数目N和总浇口数n的函数：在这项研讨中，只对单浇口选址成绩进行调查。模拟退火算法模拟退火算法是其中最弱小和最盛行的元启示式处理优化成绩，由于提供良好的以实践条件片面化处理办法。该算法是基于MCtrOPo1iS（1953）,这本来是用来在原子某一特定温度找到一个均衡点的方法。这一算法和数字最小化的联系是Pincus（1970年）第一个留意到，但Kirkpatrick（1983年）等人提议，把它构成一项优化技术

13、组合（或其他）。运用模拟退火法优化成绩，目的函数f是用来作为函数E的动力，而不是找到一个低动力配置，成绩就变成寻求近似全局最优解。配置的值的设计变量是替代动力配置本身，控制参数的过程是取代温度。一个随机数发生器被用作为设计变量产生新的值。这是不言而喻的，该算法只需求将极小化成绩列入考虑范围。因此，在最大化成绩上，目的函数是乘以（-1）来获得一个可能的数。模拟退火算法的次要优点是比其他方法更可以避免在局部极小被困。这种算法采用随机搜索，而不是只接受变化，即减少目的函数f,而且还接受了一些变化来添加它。后者则是接受一个概率P其中是f的增量，k是BO1tZnIan常数，T是一个控制参数，其中原数分析

14、是众所周知的恒温制度，并且无视客观功能参与。在浇口地位优化，实施这一算法的阐明图(图3),此算法的详细状况如下：(1)SA算法开始是从最后的浇口地位，同一个指定值的温度参数T(温度计数器K最后定为零)o适当控制参数(0c1)给出退火过程与马尔可夫链N。(2)SA算法在的旁边生成一个新的浇口地位来计算目的函数f(X)的值。(3)新浇口地位由接受函数决定接受的概率一个一致的随机变量产生0,1,假如，接受，否则就拒绝。(4)这个过程反复是的迭代次数()，用这种序列审讯浇口地位被称为马尔可夫链。(5)由于减少的温度生成一个新的马尔可夫链，(在先前的马尔可夫链里，从最后接受的浇口地位生成)，这一“温度”

15、减少的过程将不断持续直到酸算法结束。运用与讨论在一个复杂的工业产品中运用，在这一节讨论质量测量和优化方法。该部分是由一个制造商提供，如图4所示。在这一部分，平整的基底表面上是最重要的轮廓精度要求。因此，翘曲变形特征在基底表面讨论，其中参考平台指定为程度面附于基底表面，纵方向指为估计参考方向。参数h是基底面对正常方向的最高偏转即垂直方向，参数1是基底表面的预测长度在纵向上的投影。图4制造商提供的工业产品该产品的材料是尼龙ZyteI1O11(30%EGP,杜邦工程聚合物)。在模拟算法中的成型条件列在表1。图5显示了有限元网格模型的一部分，是受制于数值模拟。它有1469个节点和2492元素。目的函数

16、，即特征翘曲，由方程(1),(3)(6)定义。其中h是从“流量+流道分析序列中式(1)里的MP1所得，1在该工业产品中的测量值即1=20.50毫米。MPI的是注塑成型模拟运用最广泛的软件，它可以向您引荐在活动均衡前提下的最佳浇口地位。对于浇口地位设计，浇口地位分析是一个有效的工具，但除了实证方法。对于这点，浇口选址分析，MP1以为最佳浇口地位是接近节点N7459,如图5所示。零件翘曲是模拟在此引荐浇口基础上，因此，特征翘曲评定：，这很有价值。在实践制造中，零件翘曲是可见的在样品工件上。这是制造商不能接受的。表1在仿真中的成型条件条件值填补工夫（秒）2.5熔融温度（）295模具温度（）70包装工夫（秒）10包装压力（充压）（）80在基底表面的最大翘曲，是由