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    东宝重庆时时彩软件: 一种塑料注射成型工艺参数优化方法.pdf

    摘要
    申请专利号:

    重庆时时彩单双窍门 www.4mum.com.cn CN201310740053.2

    申请日:

    2013.12.27

    公开号:

    CN103914581A

    公开日:

    2014.07.09

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G06F 17/50申请日:20131227|||公开
    IPC分类号: G06F17/50 主分类号: G06F17/50
    申请人: 华中科技大学
    发明人: 张云; 周华民; 李德群; 崔树标; 黄志高; 高煌; 朱伟
    地址: 430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号
    优先权:
    专利代理机构: 华中科技大学专利中心 42201 代理人: 曹葆青
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201310740053.2

    授权公告号:

    103914581B||||||

    法律状态公告日:

    2015.03.04|||2014.08.06|||2014.07.09

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    一种塑料注射成型工艺参数优化方法,属于工艺参数优化方法,解决现有塑料注射成型工艺参数优化方法存在的与实际偏差较大、难以准确调整、工艺参数设置过程繁琐的问题。本发明包括初步优化步骤和再次优化步骤,初步优化步骤可以快速确立工艺参数的主次因素与因素的优水平,获得工艺参数的可成型性,所得到的工艺参数做为再次优化步骤寻优过程的初始工艺参数,大大降低了在注塑机上开展的试模次数;再次优化步骤采用学习算法在线优化,可以加速寻优的迭代过程,并保证迭代过程的收敛,通过几次试模,就可以获得最优的注射成型工艺参数。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种塑料注射成型工艺参数优化方法,包括初步优化步骤和再次优化步骤,其特征在于:
    (1)初步优化步骤,包括下述子步骤:
    (1.1)确定工艺参数及其取值范围:
    所述工艺参数包括熔体温度Tp、模具温度Tm、注射速率V、保压压力P、保压时间tp、冷却时间tc;
    熔体温度Tp和模具温度Tm取值范围与制品材料类型相对应,从塑料数据库中确定;所述制品材料类型以塑料类别、牌号、生产厂家表示;
    注射速率V、保压压力P、保压时间tp、冷却时间tc的取值范围,根据制品材料类型和模具特征,从实例数据库中通过相似度查询获得;
    所述模具特征包括制品流长、制品最大壁厚、制品重量、浇口数量、流道长度、流道重量、投影面积、水路数量、单位流量;
    所述塑料数据库包括若干条记录,每条记录包括塑料类别、牌号、生产厂家、最小注射温度、最大注射温度、推荐注射温度、最小模具温度、最大模具温度、推荐模具温度、最大剪切应力、最大剪切速率、熔融密度、固态密度、比热容、顶出温度、热传导系数、推荐背压、推荐螺杆线速率以及WLF-Cross模型七参数,各条记录来源于塑料生产厂家提供的塑料物性表或者塑料注射成型CAE仿真软件的塑料数据库;
    所述实例数据库包括若干条记录,每条记录包含模具特征、制品材料类型以及相应的V、P、tp、tc的取值范围,各条记录来源于塑料注射成型CAE仿真软件的工艺窗口??榈姆治霭咐蛘咦⑺艹尚蜕Ъ沂导噬讨械某晒Π咐?;
    (1.2)正交试验设计:
    以待优化的6个工艺参数Tp、Tm、V、P、tp、tc为因素,将每个工艺参 数的取值范围分为5水平,采用6因素、5水平的正交试验表L25(56),确定用于模拟计算的25组工艺参数组合,其中:L为正交表的符号,25为正交表的行数、表示试验次数,5为正交表中的因素的水平数,6为正交表的列数、表示实验因素的个数;
    (1.3)模拟计算获得成型质量值,包括下述过程:
    (1.3.1)判断制品的几何图形文件是否存在,是则对几何图形文件中的几何模型进行网格剖分;否则根据制品的体积、制品的平均壁厚、制品流长、浇口数量、流道长度,构造制品的代理几何模型,对代理几何模型进行网格剖分;所述制品的几何图形文件由用户自己设计或者模具制造厂家提供;
    (1.3.2)查询塑料注射成型CAE仿真软件的注塑机数据库中是否存在注塑成型生产厂家实际生产中所使用的注塑机,是则将该注塑机作为模拟计算所用的注塑机,否则,在塑料注射成型CAE仿真软件的注塑机数据库中添加注塑成型生产厂家实际生产中所使用的注塑机,再将其作为模拟计算所用的注塑机;
    所述注塑机数据库包括若干条记录,每条记录包括注塑机型号、生产厂家、最大注射量、最大注射速率、最大注射压力、最大保压压力、最大注射行程、最大锁模力、螺杆直径、最大螺杆转速,各条记录来源于注塑机生产厂家提供的机器参数;
    (1.3.3)根据所确定的各组工艺参数组合确定边界条件,采用有限元方法、有限体积方法或有限差分方法求解制品的几何模型或代理几何模型的NS方程,获得每组工艺参数组合的模拟计算结果,模拟计算结果包括最大压力降最低流前温度最大剪切速率最大剪切应力τmax和最长冷却时间
    制品的几何模型或代理几何模型的NS方程:
    ∂(ρui)∂t+∂(ρujui)∂j=∂τij∂j+fi]]>
    ∂ρ∂t+∂(uiρ)∂i=0]]>
    ρC(∂T∂t+ui∂T∂xi)=Φ+∂∂xi(k∂T∂xi);]]>
    式中,ρ为塑料熔体密度,ui为塑料熔体在i方向的速率分量,uj为塑料熔体在j方向的速率分量,τij为塑料熔体在i-j平面粘性应力,fi为塑料熔体在i方向所受体积力,i=1、2、3,j=1、2、3,其中1为空间直角坐标系X方向,2为空间直角坐标系Y方向,3为空间直角坐标系Z方向;T为温度,t为时间,C为塑料熔体比热容,k为塑料熔体导热系数;Φ为源项;
    (1.3.4)计算各组工艺参数组合的成型质量值;
    根据各组工艺参数组合模拟计算结果得到的和得到各组工艺参数组合的成型质量值Qr:
    Qr=ω1Pmaxd+ω2Tminf+ω3r·max+ω4τmax+ω5tmaxc,]]>
    第r组工艺参数组合的组序号r=1、2、…、25,权值ω1、ω2、ω3、ω4、ω5均在范围(0,1)内任意取值;
    (1.4)确定因素次序以及理论最优工艺参数组合,包括下述过程:
    (1.4.1)计算6因素5水平各组工艺参数组合的信噪比ηr:
    ηr=-10log10(Qr2),式中,r=1、2、…、25;
    (1.4.2)分别计算各因素的信噪比极差Rm:
    Rm=Kmmax-Kmmin,]]>
    Kmmax=max(K1m,K2m,K3m,K4m,K5m),]]>
    Kmmin=min(K1m,K2m,K3m,K4m,K5m),]]>
    式中,因素的序号m=1、2、…、6,
    K11=η1+η2+η3+η4+η5,
    K12=η1+η6+η11+η16+η21,
    K13=η1+η10+η14+η18+η22,
    K14=η1+η9+η12+η20+η23,
    K15=η1+η8+η15+η17+η24,
    K16=η1+η7+η13+η19+η25,
    K21=η6+η7+η8+η9+η10,
    K22=η2+η7+η12+η17+η22,
    K23=η2+η6+η15+η19+η23,
    K24=η2+η10+η13+η16+η24,
    K25=η2+η9+η11+η18+η25,
    K23=η2+η8+η14+η20+η21,
    K31=η11+η12+η13+η14+η15,
    K32=η3+η8+η13+η18+η23,
    K33=η3+η7+η11+η20+η24,
    K34=η3+η6+η14+η17+η25,
    K35=η3+η10+η12+η19+η21,
    K36=η3+η9+η15+η16+η22,
    K41=η16+η17+η18+η19+η20,
    K42=η4+η9+η14+η19+η24,
    K43=η4+η8+η12+η16+η25,
    K44=η4+η7+η15+η18+η21,
    K45=η4+η6+η13+η20+η22,
    K46=η4+η10+η11+η17+η23,
    K51=η21+η22+η23+η24+η25,
    K52=η5+η10+η15+η20+η25,
    K53=η5+η9+η13+η17+η21,
    K54=η5+η8+η11+η19+η22,
    K55=η5+η7+η14+η16+η23,
    K56=η5+η6+η12+η18+η24,
    (1.4.3)将各因素的信噪比极差Rm按从大到小排序,信噪比极差越大,表明成型质量对该因素越敏感;
    (1.4.4)选择每个因素中最大信噪比对应的水平,形成理论最优工艺参数组合xoe,记为向量形式:
    xoe=(T^p,V^,P^,t^p,t^c,T^m)T,]]>
    式中,分别为最大信噪比的水平所对应的Tp、V、P、tp、tc、Tm;
    (2)再次优化步骤,包括下述子步骤:
    (2.1)注塑机初次试模,包括下述过程:
    (2.1.1)第1次试模的工艺参数组合x1=xoe,将xoe中的各工艺参数设置到注塑机操作面板上,运行注塑机进行试模,判断是否存在制品缺陷,是则进行过程(2.1.2);否则完成试模;
    所述制品缺陷是工艺人员能够直接观测到的外观缺陷,制品缺陷分为+1类缺陷和-1类缺陷,+1类缺陷包括短射、气泡、缩水、熔接纹、波流痕;-1类缺陷缺陷包括飞边、翘曲、烧焦、顶白、脱模困难;+1类缺陷和-1类缺陷互斥;
    (2.1.2)记录并保存工艺参数组合x1以及对应的制品缺陷,进行子步骤(2.2);
    (2.2)工艺参数的调整与连续试模,包括下述过程:
    (2.2.1)根据试模及对应的制品缺陷,结合过程(1.4.3)中确立的因素敏感次序,以拟定的调整规则,在子步骤(1.1)确定的各工艺参数取值范围内,分别调整各工艺参数,形成第w次试模的工艺参数组合xw,w=2,…;
    (2.2.2)将工艺参数组合xw中的各工艺参数Tp、V、P、tp、tc、Tm,设置到注塑机操作面板上,运行注塑机进行试模,判断是否存在制品缺陷,是则进行(2.2.3),否则完成试模;
    (2.2.3)判断是否试模次数≥3且包括存在+1类缺陷的试模和存在-1类缺陷的试模,是则进行子步骤(2.3),否则转过程(2.2.1);
    (2.3)机器学习获得实际最优工艺参数,包括下述过程:
    (2.3.1)根据试模的工艺参数组合xw及相应的制品缺陷类别yw,按下式求解各拉格朗日乘子αw的最优值:
    min12Σw=1fΣg=1fywygαwαg(xwxg)-Σw=1fαwΣw=1fywαw=0αw≥0;w=1,···,f,]]>
    得最优值集合:α*=(α*1,α*2,…,α*f)T,
    式中,制品缺陷类别制品缺陷类别试模次数序号w=1,2,…,f,g=1,2,…,f,f为总的试模次数;α*1,α*2,…,α*f为各拉格朗日乘子αw的最优值;
    (2.3.2)构造最优超平面:v*□X+b*=0,
    其中,权重v*=(v1,v2,…,v6)为6维行向量,x为6维工艺参数组合变量,每一维对应相应的工艺参数,特征值α*h为最优值集合α*中的任意一个正分量,xh为α*h所对应的工艺参数组合,yh 为α*h所对应的缺陷类别;
    (2.3.3)计算各工艺参数组合xw与最优超平面的距离sw:
    sw=v*□xw+b*,w=1,…,f,
    比较|sw|大小,得到最小距离sopt,根据sopt得到对应的工艺参数组合xopt=(Tpopt,Tmopt,Vopt,Popt,tpopt,tcopt);
    (2.3.4)计算工艺参数组合xopt在最优超平面上的投影点xe:
    xe=(Tpe,Tme,Ve,Pe,tpe,tce),
    Tpe=Tpopt-|v1|Σu=16|vu|×soptv1,]]>
    Tme=Tmopt-|v2|Σu=16|vu|×soptv2,]]>
    Ve=Vopt-|v3|Σu=16|vu|×soptv3,]]>
    Pe=Popt-|v4|Σu=16|vu|×soptv4,]]>
    tpe=tpopt-|v5|Σu=16|vu|×soptv5,]]>
    tce=tcopt-|v6|Σu=16|vu|×soptv6,]]>
    将xe作为实际最优工艺参数组合,设置到注塑机操作面板上,运行注塑机进行试模,判断是否存在制品缺陷,是则将xe作为xw,转子步骤(2.3),否则完成试模。

    2.  如权利要求1所述的塑料注射成型工艺参数优化方法,其特征在于:
    所述子步骤(2.2)的过程(2.2.1)中,所述拟定的调整规则是指根据制品缺陷对各工艺参数进行调整的规则:
    A.对于+1类缺陷:
    短射缺陷,则增加熔体温度Tp、模具温度Tm、注射速率V、保压压力P、保压时间tp,降低冷却时间tc;
    气泡缺陷,则降低熔体温度Tp,模具温度Tm不变,降低注射速率V,增加保压压力P、保压时间tp,降低冷却时间tc;
    缩水缺陷,则降低熔体温度Tp,模具温度Tm不变,注射速率V不变,增加保压压力P、保压时间tp,降低冷却时间tc;
    熔接纹缺陷,则增加熔体温度Tp、模具温度Tm、注射速率V,其它参数不变;
    波流痕缺陷,则增加熔体温度Tp、模具温度Tm,注射速率V不变,增加保压压力P、保压时间tp,降低冷却时间tc;
    B.对于-1类缺陷:
    飞边缺陷,则降低熔体温度Tp,模具温度Tm不变,降低注射速率V、保压压力P、保压时间tp,增加冷却时间tc;
    翘曲缺陷,则熔体温度Tp,模具温度Tm不变,降低注射速率V、保压压力P、保压时间tp,增加冷却时间tc;
    烧焦缺陷,则降低熔体温度Tp,模具温度Tm不变,降低注射速率V,保压压力P、保压时间tp、冷却时间tc不变;
    顶白缺陷,则降低熔体温度Tp,模具温度Tm不变,降低注射速率V、保 压压力P、保压时间tp,增加冷却时间tc;
    脱模困难缺陷,则降低熔体温度Tp,模具温度Tm不变,降低注射速率、保压压力P、保压时间tp,增加冷却时间tc。

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    一种 塑料 注射 成型 工艺 参数 优化 方法
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