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基于响应面方法的注塑成型工艺优化和质量预测研究

作　者: 吴真繁
导　师: 孙宝寿
学　校: 宁波大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 注塑成型翘曲预测工艺优化响应面法遗传算法
分类号: TQ320.662
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 153次
引　用: 1次
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内容摘要

注塑成型是最重要的塑料成型工艺之一,广泛地应用于众多领域。在注塑成型中由于成型工艺参数的选择不当,会使制品出现翘曲等众多不良现象和缺陷,仅仅依靠经验和试模,不但耗时耗力而且不能有效地解决注塑制品的质量问题。目前,解决这一问题的主要途径之一是采用各种注塑成型工艺优化方法。本文在对注塑成型过程进行CAE分析的基础上,研究了工艺参数对制品翘曲的影响,提出基于响应面方法的注塑成型工艺优化方法,建立注塑成型工艺参数与制品翘曲之间的非线性映射关系,并基于响应面和遗传算法寻优得到降低制品翘曲变形量的优化工艺参数组合。本文的主要工作包括:1.建立准确可靠的CAE仿真模型,依据正交试验设计对注塑成型过程运行模拟分析,得到各组工艺参数组合对应的翘曲变形量。利用Taguchi试验方法的S/N评价方法对实验数据进行方差分析和均值分析,得到各因素对翘曲的影响度。2.基于上述实验数据采用最小二乘法拟合反映工艺参数对制品翘曲的非线性映射关系的响应面模型,并实现了基于响应面模型和遗传算法结合的注塑成型工艺优化,得出使制品翘曲变形明显减小的工艺参数组合,通过CAE模拟分析验证优化结果。3.在VB编程环境中利用VB和Matlab混合编程的方法实现上述算法,编制一套完整的注塑产品翘曲质量预测和工艺参数优化应用软件用以服务生产现场。4.设计加工一套模具,完成真实的注塑成型实验,对注塑实验得到的制品用三坐标测量仪进行测量,以验证本文提出的响应面模型的可靠性和优化算法的有效性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
引言  10-11
1 绪论  11-17
  1.1 研究背景  11
  1.2 注塑件翘曲的国内外研究现状  11-15
    1.2.1 注塑件翘曲的改善途径  11-12
    1.2.2 注塑件翘曲的优化方法研究现状  12-15
  1.3 课题的来源、目的和意义  15
  1.4 本文的主要工作内容  15-17
2 注塑成型工艺分析  17-25
  2.1 注塑成型原理和过程  17
  2.2 注塑成型工艺分析  17-19
    2.2.1 压力参数  17-18
    2.2.2 温度参数  18-19
    2.2.3 时间参数  19
  2.3 注塑成型制品质量分析  19
  2.4 注塑件翘曲变形分析  19-20
  2.5 注塑成型CAE 技术  20-24
    2.5.1 注塑成型CAE  20-21
    2.5.2 翘曲CAE 分析  21-22
    2.5.3 注塑成型CAE 模拟分析工具  22-23
    2.5.4 Moldflow 翘曲分析理论  23-24
  2.6 本章小结  24-25
3 基于DOE 的注塑件翘曲优化及影响因素分析  25-38
  3.1 注塑成型DOE 研究的方法  25-28
    3.1.1 Tanguchi 正交实验方法介绍  25
    3.1.2 正交表的构造  25-26
    3.1.3 信噪比  26-27
    3.1.4 正交试验结果分析的方法  27-28
  3.2 注塑成型翘曲DOE 研究的优化目标和参数选择  28-29
  3.3 基于Moldflow 的正交试验和结果分析  29-37
    3.3.1 模拟实验的CAE 模型  29-30
    3.3.2 正交试验的实施  30-34
    3.3.3 ANOVA 分析  34
    3.3.4 ANOM 分析和各参数对翘曲结果的影响趋势  34-36
    3.3.5 最佳工艺参数组合  36-37
  3.4 本章小结  37-38
4 基于响应面方法的注塑制品翘曲工艺参数优化和质量预测  38-55
  4.1 代理模型技术介绍  38-45
    4.1.1 基于代理模型的优化技术流程  38-40
    4.1.2 响应面模型  40-43
    4.1.3 其它代理模型技术  43-45
  4.2 注塑成型翘曲质量分析的响应面模型建模  45-48
    4.2.1 建模流程  45
    4.2.2 响应面模型的建立  45-47
    4.2.3 响应面模型精度验证  47-48
  4.3 Kriging 模型和RBF 网络模型的建立与验证  48-49
  4.4 基于响应面方法的注塑成型工艺参数优化  49-53
    4.4.1 遗传算法  49-51
    4.4.2 基于响应面模型应用遗传算法运行最佳工艺参数搜索  51-52
    4.4.3 基于Kriging 模型的遗传算法寻优结果  52-53
  4.5 本章小结  53-55
5 注塑成型翘曲质量预测和工艺参数优化系统软件实现  55-67
  5.1 本文相关软件和ActiveX 技术介绍  55-57
    5.1.1 Activex 技术  55
    5.1.2 Moldflow 软件的二次开发  55-56
    5.1.3 Matlab 软件的二次开发  56-57
  5.2 系统程序界面和功能介绍  57-64
    5.2.1 程序实现过程  57-58
    5.2.2 程序主界面  58-64
  5.3 优化算例  64-66
  5.4 本章小结  66-67
6 注塑成型试验验证  67-72
  6.1 实验设备及模具设计  67-69
    6.1.1 本文实验所需主要设备  67
    6.1.2 模具设计  67-69
  6.2 数值模拟的可靠性检验  69-71
    6.2.1 实际注塑件的加工和测量  69-70
    6.2.2 本文优化方法的实验验证  70-71
  6.3 本章小结  71-72
7 总结与展望  72-74
参考文献  74-78
在学研究成果  78-79
致谢  79

基于响应面方法的注塑成型工艺优化和质量预测研究

内容摘要

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