注塑模優(yōu)化設(shè)計(jì)理論的研究與應(yīng)用.pdf

1、注塑成型作為一項(xiàng)速度快、自動(dòng)化程度高的生產(chǎn)技術(shù),能一次成型形狀復(fù)雜,尺寸精確的制品,在整個(gè)塑料制品生產(chǎn)行業(yè)中占有非常重要的地位.該文針對(duì)注塑成型過程,重點(diǎn)研究了注塑模充填過程的快速模擬理論,注塑模制品和模具優(yōu)化設(shè)計(jì)理論.在此基礎(chǔ)上,將快速模擬技術(shù)、數(shù)值模擬技術(shù)和優(yōu)化算法相結(jié)合,用于注塑模制品和澆注系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì),并數(shù)值和實(shí)驗(yàn)分析了成型工藝條件對(duì)注塑成型過程熔體充填模式的影響.主要工作包括:1.基于對(duì)塑料熔體在型腔和澆注系統(tǒng)中流動(dòng)行為的研究

2、,通過引入等效流長(zhǎng)概念,將熔體前峰面的追蹤問題轉(zhuǎn)換為帶權(quán)有限元網(wǎng)格上任意兩點(diǎn)間最短路徑的求解,建立了注塑模充填過程快速模擬理論,并經(jīng)過與兩個(gè)實(shí)際產(chǎn)品短射實(shí)驗(yàn)的對(duì)比分析,表明快速模擬分析不僅可以快速地而且能夠準(zhǔn)確地得到熔體的充填模式和熔接線氣穴位置.2.論文提出了帶權(quán)有限元網(wǎng)格上任意兩點(diǎn)的近似最短路徑算法.算法將有限元網(wǎng)格表示為帶權(quán)圖結(jié)構(gòu),利用基于動(dòng)態(tài)優(yōu)化思想的快速最短路徑法動(dòng)態(tài)計(jì)算帶權(quán)圖上兩點(diǎn)的最短路徑,通過不斷迭代細(xì)分最短路徑周圍的三

3、角形邊,構(gòu)造每次細(xì)分后新的帶權(quán)圖,從而迭代逼近網(wǎng)格模型上的兩點(diǎn)間最短路徑.3.在數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上分析了成型工藝條件的變化對(duì)單腔注塑模的充填模式影響,并結(jié)合實(shí)驗(yàn)研究了成型工藝條件變化對(duì)多型腔注塑模充填模式的影響.4.論文以平衡流動(dòng)為目標(biāo),實(shí)現(xiàn)了注塑制品壁厚優(yōu)化設(shè)計(jì).5.針對(duì)精度高、澆口位置可行空間很小的注塑模具,論文將數(shù)值模擬技術(shù)與改進(jìn)爬山法相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了以減少翹曲和提高材料性能為目標(biāo)的澆口位置優(yōu)化設(shè)計(jì),取得了滿意的優(yōu)化效果.6.對(duì)于澆口

4、位置可行空間較大的注塑模具,論文分別將窮盡法和自適應(yīng)模擬退火遺傳算法與快速模擬技術(shù)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了單澆口位置和多澆口位置優(yōu)化設(shè)計(jì),保證熔體能夠同時(shí)到達(dá)型腔末端從而獲得平衡的充填模式,這也是首次真正解決可行空間大、澆口數(shù)目多的復(fù)雜模具澆口位置優(yōu)化設(shè)計(jì)問題.7.建立了一套較為系統(tǒng)的基于數(shù)值模擬技術(shù)的澆注系統(tǒng)尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)理論和方法,分別以獲得平衡的充填模式和預(yù)期熔接線位置為目標(biāo),將最速下降法思想和數(shù)值模擬技術(shù)結(jié)合用于優(yōu)化澆注系統(tǒng)流道和澆口尺寸.