注塑模優(yōu)化設計理論的研究與應用.pdf

1、注塑成型作為一項速度快、自動化程度高的生產(chǎn)技術,能一次成型形狀復雜,尺寸精確的制品,在整個塑料制品生產(chǎn)行業(yè)中占有非常重要的地位.該文針對注塑成型過程,重點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)化設計理論.在此基礎上,將快速模擬技術、數(shù)值模擬技術和優(yōu)化算法相結合,用于注塑模制品和澆注系統(tǒng)優(yōu)化設計,并數(shù)值和實驗分析了成型工藝條件對注塑成型過程熔體充填模式的影響.主要工作包括:1.基于對塑料熔體在型腔和澆注系統(tǒng)中流動行為的研究

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

3、角形邊,構造每次細分后新的帶權圖,從而迭代逼近網(wǎng)格模型上的兩點間最短路徑.3.在數(shù)值模擬的基礎上分析了成型工藝條件的變化對單腔注塑模的充填模式影響,并結合實驗研究了成型工藝條件變化對多型腔注塑模充填模式的影響.4.論文以平衡流動為目標,實現(xiàn)了注塑制品壁厚優(yōu)化設計.5.針對精度高、澆口位置可行空間很小的注塑模具,論文將數(shù)值模擬技術與改進爬山法相結合,實現(xiàn)了以減少翹曲和提高材料性能為目標的澆口位置優(yōu)化設計,取得了滿意的優(yōu)化效果.6.對于澆口

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模擬退火遺傳算法與快速模擬技術相結合,實現(xiàn)了單澆口位置和多澆口位置優(yōu)化設計,保證熔體能夠同時到達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)目多的復雜模具澆口位置優(yōu)化設計問題.7.建立了一套較為系統(tǒng)的基于數(shù)值模擬技術的澆注系統(tǒng)尺寸優(yōu)化設計理論和方法,分別以獲得平衡的充填模式和預期熔接線位置為目標,將最速下降法思想和數(shù)值模擬技術結合用于優(yōu)化澆注系統(tǒng)流道和澆口尺寸.