学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

微型汽车内外饰产品设计制造技术基础研究

作　者: 郭巍
导　师: 华林
学　校: 武汉理工大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 汽车内外饰注塑工艺参数有限元仿真试验设计智能算法知识工程
分类号: U463.839.2
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
下　载: 271次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着汽车行业的不断发展,大部分微型汽车内外饰产品都是选用塑料材料通过注塑成型制造加工的。在汽车内外饰产品开发的过程中,材料的选用、零件的结构设计、注塑成型生产的工艺条件等因素不仅直接关系到内外饰产品的使用性能,而且会影响到整车的质量和成本。因此,研究汽车用塑料材料、内外饰产品的结构设计和注塑成型工艺参数对内外饰产品性能的影响规律,进而提高内外饰产品的质量和降低开发成本是所有汽车生产厂家亟待解决的主要问题之一,也是一项具有重要科学价值和实践意义的课题。本文旨在通过材料分析、有限元仿真模拟辅以试验验证的方法,探讨材料属性和注塑成型工艺条件对微型汽车内外饰产品性能的影响规律；利用DOE实验方法、智能寻优算法,建立内外饰产品成型缺陷预测模型和工艺参数寻优方法,并基于该方法针对目标产品进行注塑成型缺陷最小化的工艺参数寻优；基于知识工程建立汽车内外饰产品设计辅助专家系统。研究成果可为微型汽车内外饰产品开发提供理论依据和实践指导。本文的主要研究内容如下：(1)基于塑料材料学理论、利用材料检测技术,建立实验方案研究微型车用改性PP材料主要配方成分及其含量对复合材料性能的影响规律。(2)基于有限元仿真模拟,建立微型汽车内外饰产品有限元分析模型并完成目标产品模型的刚度强度分析和注塑成型性分析；根据内外饰产品的实际边界条件搭建台架试验台,并完成相应的物理实验对有限元仿真模拟予以验证；系统的研究微型汽车用改性PP的关键材料属性对内外饰产品的机械性能和成型性能的影响规律；进而建立微型汽车用改性PP类材料配方体系,并对其进行零件试制验证。(3)基于注塑成型有限元仿真模拟,建立典型汽车内饰产品注塑成型分析有限元模型,并完成相应的注塑成型模拟实验分析,进而系统的研究不同注塑成型阶段(注射、保压、冷却)下不同的工艺参数(时间、温度、压力)对目标产品的注塑成型过程和成型质量的影响规律。(4)基于实验方法和智能算法,建立内外饰产品成型缺陷预测模型和工艺参数寻优方法；基于加强筋背面缩痕缺陷产生的机理,提出加强筋缩痕理论分析模型,基于DOE实验方法建立实验方案,研究目标因子及其之间的交互作用对加强筋理论分析模型产生缩痕缺陷的影响规律,并建立因子与响应(因子与缩痕)之间的数学关系模型；利用智能寻优算法对加强筋模型进行缩痕最小化的因子寻优,并对寻优结果进行实验验证；将所建立的成型缺陷预测和工艺优化方法应用于实际内外饰产品的缺陷预测和工艺参数优化设计。(5)基于微型汽车内外饰产品开发流程,对开发过程中的材料选择、结构设计等关键方面的相关知识进行归纳提炼、编码设计、程序化转化,使之成为系统可读性数据(规则知识和事例知识)；基于知识工程,对微型汽车内外饰产品材料和结构设计的相关知识进行分类、表示,并建立系统的知识数据库；利用知识库和SQL结构化查询语言完成系统的物理模型建立、总体框架及其子模块设计、系统计算机实现方式及其安全管理；利用网页编程工具完成系统的界面设计；从而建立微型汽车内外饰产品材料工艺数据库和结构设计辅助系统帮助设计人员进行内外饰产品的材料选择和零件结构设计。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-13
第一章绪论  13-28
  1.1 引言  13
  1.2 汽车内外饰产品的发展现状  13-19
  1.3 CAE技术在注塑产品中的应用现状  19-22
  1.4 基于知识的产品设计研究应用现状  22-25
  1.5 课题的来源、目的和意义  25
    1.5.1 课题的来源  25
    1.5.2 课题的目的和意义  25
  1.6 本文的主要研究内容  25-28
第二章微型汽车内外饰塑料材料属性对产品性能的影响  28-79
  2.1 引言  28
  2.2 微型汽车内外饰PP类材料配方对材料性能的影响  28-41
    2.2.1 实验原料简介  28-31
      2.2.1.1 聚丙烯PP  28-30
      2.2.1.2 滑石粉Talc  30
      2.2.1.3 聚烯烃弹性体POE  30-31
    2.2.2 实验设备  31-33
    2.2.3 实验流程及实验方案  33-35
    2.2.4 实验结果与讨论  35-41
      2.2.4.1 滑石粉Talc对改性PP材料性能的影响  36-39
      2.2.4.2 刚性粒子填充物种类对改性PP材料性能的影响  39
      2.2.4.3 弹性体POE添加含量对改性PP材料性能的影响  39-41
      2.2.4.4 耐刮擦剂成分对改性PP材料性能的影响  41
  2.3 微型汽车内外饰PP材料属性对产品机械性能的影响  41-57
    2.3.1 微型汽车仪表板刚度分析  42-50
      2.3.1.1 微型汽车仪表板刚度分析台架试验  43-46
      2.3.1.2 微型汽车仪表板刚度分析CAE实验  46-50
    2.3.2 微型汽车仪表板碰撞分析  50-57
      2.3.2.1 微型汽车仪表板头部碰撞有限元分析模型建立  51-52
      2.3.2.2 微型汽车仪表板头部碰撞有限元分析实验方案  52-53
      2.3.2.3 微型汽车仪表板头部碰撞有限元分析实验结果  53-57
  2.4 微型汽车内外饰PP材料属性对产品成型性能的影响  57-71
    2.4.1 有限元分析材料的选择  57-60
    2.4.2 有限元分析模型的建立  60-63
    2.4.3 微型汽车仪表板注塑成型有限元分析实验结果  63-71
  2.5 微型汽车内外饰PP材料配方分析及实验验证  71-78
    2.5.1 微型汽车内外饰关键零件材料性能指标分析及配方验证  72-75
    2.5.2 微型汽车内外饰关键零件试制及实验验证  75-78
  2.6 小结  78-79
第三章注塑成型工艺参数对微型汽车内外饰件成型质量的影响  79-142
  3.1 引言  79-80
  3.2 影响注塑成型质量的工艺参数  80-83
    3.2.1 注射阶段的成型参数  80-81
    3.2.2 保压阶段的成型参数  81-82
    3.2.3 冷却阶段的成型参数  82-83
  3.3 注射阶段成型工艺参数对注塑成型质量的影响  83-112
    3.3.1 模具温度对注塑成型质量的影响  85-90
    3.3.2 熔体温度对注塑成型质量的影响  90-96
    3.3.3 注射时间对注塑成型质量的影响  96-101
    3.3.4 注射速率对注塑成型质量的影响  101-105
    3.3.5 V/P切换点的控制对注塑成型质量的影响  105-112
  3.4 保压阶段成型工艺参数对注塑成型质量的影响  112-132
    3.4.1 保压压力对注塑成型质量的影响  113-121
    3.4.2 保压时间对注塑成型质量的影响  121-128
    3.4.3 保压曲线对注塑成型质量的影响  128-132
  3.5 冷却阶段成型工艺参数对注塑成型质量的影响  132-141
    3.5.1 冷却介质的属性对注塑成型质量的影响  133-141
      3.5.1.1 冷却液温度对注塑成型的影响  133-137
      3.5.1.2 冷却液雷诺指数对注塑成型的影响  137-141
  3.6 小结  141-142
第四章微型汽车内外饰件注塑成型缺陷的预测及工艺参数优化  142-184
  4.1 引言  142-143
  4.2 建立注塑成型缺陷预测模型的基本理论  143-154
    4.2.1 实验设计方法介绍  143-151
      4.2.1.1 析因设计分析方法  145-146
      4.2.1.2 田口(Taguchi)实验设计分析方法  146-148
      4.2.1.3 响应曲面设计分析方法  148-151
    4.2.2 智能算法介绍  151-154
      4.2.2.1 遗传算法  151-153
      4.2.2.2 粒子群算法  153-154
  4.3 加强筋理论模型的注塑缩痕缺陷预测及工艺参数优化  154-171
    4.3.1 加强筋理论分析模型的提出和有限元模型的建立  156-158
    4.3.2 实验方案与结果分析  158-171
      4.3.2.1 析因分析  159-162
      4.3.2.2 缩痕深度预测模型的建立  162-169
      4.3.2.3 缩痕深度最小化下工艺参数寻优  169-171
  4.4 缺陷预测模型在微型汽车内外饰件注塑成型中的应用  171-183
    4.4.1 有限元模型的建立  171-173
    4.4.2 实验方案与结果分析  173-183
      4.4.2.1 析因分析  174-175
      4.4.2.2 翘曲变形量预测模型的建立  175-181
      4.4.2.3 翘曲变形量最小化寻优  181-183
  4.8 小结  183-184
第五章微型汽车内外饰产品辅助设计专家系统的开发  184-204
  5.1 引言  184-186
  5.2 微型汽车内外饰产品辅助设计专家系统的总体设计  186-193
    5.2.1 微型汽车内外饰产品辅助设计专家系统的功能需求  186-188
    5.2.2 微型汽车内外饰产品辅助设计专家系统的框架设计  188-193
  5.3 微型汽车内外饰产品辅助设计专家系统的模块设计  193-203
    5.3.1 基础数据与用户管理模块  193-194
    5.3.2 材料数据库模块  194-198
    5.3.3 事例库管理模块  198-200
    5.3.4 结构设计规则库管理模块  200-203
  5.4 小结  203-204
第六章结论与展望  204-208
  6.1 结论  204-206
  6.2 展望  206-208
致谢  208-209
参考文献  209-222
作者在攻读博士学位期间获得的科研成果  222

微型汽车内外饰产品设计制造技术基础研究

内容摘要

全文目录

相似论文