從成型到服役的注塑制品一體化優(yōu)化研究.pdf

1、注塑制品的制造及服役過程大致可以分為三個(gè)階段:注塑生產(chǎn)、裝配以及承載。注塑件在第一階段的成型過程中往往會(huì)因?yàn)楣に噮?shù)設(shè)置的不同，而導(dǎo)致成型后制件內(nèi)部殘余應(yīng)力值的不同，而內(nèi)部應(yīng)力場(chǎng)在一定程度上又會(huì)影響制件在裝配及使用過程中的力學(xué)性能，因此，研究如何通過尋找合適的工藝參數(shù)來降低注塑件在服役過程中的內(nèi)部應(yīng)力值對(duì)提高制品的使用性能具有重要的意義。然而，目前的研究還主要集中在成型工藝對(duì)制品質(zhì)量的影響上，而考慮制品服役的三個(gè)階段，進(jìn)行成型工藝的一體

2、化優(yōu)化研究還不多見。
　　基于以上原因，本文的主要工作是運(yùn)用代理模型類優(yōu)化算法并結(jié)合注塑成型與有限元分析軟件對(duì)注塑件在注塑生產(chǎn)、裝配及服役過程中的應(yīng)力進(jìn)行注塑工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)。具體的內(nèi)容安排大致分為以下三個(gè)部分:
　　1、首先，對(duì)于部分無需裝配及無承載的塑料制品，以其注塑成型后的最大Mises殘余應(yīng)力為目標(biāo)函數(shù)，運(yùn)用基于Kriging代理模型及EI加點(diǎn)準(zhǔn)則的序列優(yōu)化方法，以聚碳酸酯材料制品為例進(jìn)行了工藝參數(shù)優(yōu)化。優(yōu)化后注塑件內(nèi)部

3、的殘余應(yīng)力值較優(yōu)化前有了顯著的降低，優(yōu)化效果顯著。在基于傳統(tǒng)常速率充填優(yōu)化的基礎(chǔ)上，對(duì)注塑充填階段進(jìn)行了深入研究，運(yùn)用貝塞爾曲線代替?zhèn)鹘y(tǒng)的常速率充填方式，以絕對(duì)螺桿速率與位置來控制充填過程。優(yōu)化結(jié)果給出了最優(yōu)的螺桿速率與位置曲線，曲線控制下注塑件內(nèi)的殘余應(yīng)力值較常速率控制下的最優(yōu)結(jié)果有了進(jìn)一步的降低。
　　2、部分注塑件在使用時(shí)需要裝配到其他結(jié)構(gòu)上，注塑件在裝配過程中產(chǎn)生的應(yīng)力會(huì)與其在注塑過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力相疊加，一起形成新的應(yīng)

4、力場(chǎng)來影響制件的裝配性能，故選擇合理的工藝參數(shù)組合對(duì)制件裝配性能有很大的影響。在對(duì)注塑件裝配應(yīng)力的優(yōu)化中，制件在注塑階段產(chǎn)生的殘余應(yīng)力值與翹曲變形的相反值將分別以預(yù)應(yīng)力載荷與位移載荷的形式施加到有限元結(jié)構(gòu)分析中，從而來實(shí)現(xiàn)兩個(gè)不同軟件之間的相互連接。這部分內(nèi)容主要以制件裝配過程中的力學(xué)性能為指標(biāo)進(jìn)行工藝參數(shù)優(yōu)化分析，優(yōu)化后裝配件內(nèi)部的應(yīng)力值有較顯著的降低。在上述優(yōu)化完成后，繼續(xù)選用曲線控制充填階段進(jìn)行分析，結(jié)果進(jìn)一步證明曲線式充填控制要