基于可拓关联的注塑成型工艺参数优化方法_黄风立

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基于正交实验的注塑成型工艺参数优化方法

２注塑产品的翘曲变形与沉降纹影响诱因
分析
塑料塑件缺陷形成的原因主要包括：
是成型工艺引起的，：如模具料筒及喷嘴的温度、注射压力、背压、射速度、射时注注闯、却时间等；冷二是模具引起的，：如模具浇口位置和数量、类、气等；种排另外，其他的影响因素有：品设计、型机床、料、产成材环境等。本文主要讨论注塑工艺对缺陷的关联影响。合车用空调隔板薄壁制件分析其结两质量指标一翘曲与沉降纹的形成原因，可借鉴附录中的专家知识和经验总结，分析出多质量指标的内在交互关联作用，以定制工艺调整方案，实时有效地实施塑件质量的控制。 ’ （）曲成因分析。１翘塑料注塑成型中，于制品塑件收缩由的大小和主方向不同，致塑件出模后的导形状与其在模具型腔内的形状有偏差，它直接影响外观质量和性能，就是常见的这塑件的翘曲变形。析和研究翘曲问题有分两个重点，是研究如何提高翘曲变形模一拟的准确性，是研究采用何种方法减小二或补偿翘曲变形造成工件的几何误差。Ｃ分析软件中，翘曲变形原因主ＡＥ将要归结如下几方面。 ①分子取向，子取向会导致平行流分动方向和垂直流动方向的收缩不一致，便会导致翘曲。纤维增强的塑料塑件，向对取效应是导致塑件翘曲的主要原因之一。 ② 区域收缩，域收缩是指不同区域区之间的收缩不同而导致塑件翘曲。可以其利用区域收缩来衡量塑件不同区域收缩的差别。用分子取向来衡量塑件不同方向而上收缩变化 ③不均匀冷却，均匀冷却导致塑件不的温差很大，塑件在顶出后的二次收缩使值相差很大。种收缩差别导致弯曲力矩这的产生而使塑件发生翘曲。影响塑件翘曲的主要因素有以下几个方面： ①塑料及模具材料；塑件结构、 ② 模具结构、具强度、工精度和表面粗糙模加

注塑工艺参数优化

注塑工艺参数优化首先，注塑工艺参数优化的目标是实现产品质量要求。

为了达到产品质量要求，可以从以下几个方面进行优化。

1.注射速度的优化：注射速度会影响到产品充填和冷却过程，过快的注射速度会造成产品表面烧焦、翘曲等质量问题，而过慢的注射速度则会导致产品充填不完整。

因此，需要根据产品的尺寸、材料等特性，选择合适的注射速度。

2.射压的优化：射压是指注塑机在注射过程中对熔融塑料施加的压力。

过高的射压会导致产品变形，过低的射压会造成产品表面不光滑。

因此，需要进行射压的优化，找到合适的射压范围，以保证产品的质量。

3.模具温度的优化：模具温度直接影响到产品的冷却速度和收缩率。

过高的温度会导致产品收缩不当，过低的温度则会造成产品表面瑕疵。

因此，需要根据材料的熔点和产品的尺寸等因素，确定合适的模具温度。

其次，注塑工艺参数优化还需要考虑生产效率的提高。

通过合理调整工艺参数，可以提高注塑工艺的生产效率。

1.提高注射速度：合理提高注射速度可以缩短注射周期，提高生产效率。

但需要注意，注射速度过高会增加回缩和收缩的问题，需要进行合理控制。

2.提高射压：射压是保证产品充填完整的关键因素。

适当提高射压可以缩短充填时间，提高生产效率。

3.缩短冷却时间：通过调整模具温度和冷却介质的流动速度等方式，可以缩短产品的冷却时间，从而减少生产周期。

最后，注塑工艺参数优化需要通过实验和数据分析来进行。

可以通过仿真软件进行模拟实验，找到最佳的工艺参数组合。

同时，还需要对生产过程中的数据进行采集和分析，及时发现并纠正问题，以不断提高注塑工艺的稳定性和可控性。

总结起来，注塑工艺参数优化是一个综合性的工作，需要根据产品的质量要求和生产效率的要求，通过调整注射速度、射压、模具温度等参数来实现最佳的工艺状态。

这需要通过实验和数据分析来进行，并且需要不断改进和完善，以满足不断提升的生产需求。

基于正交试验法的注塑件成型工艺参数优化设计

基于正交试验法的注塑件成型工艺参数优化设计引言注塑成型是一种常见的加工工艺，用于制造各种形状复杂的塑料制品。

在注塑件成型过程中，工艺参数的优化设计对于产品质量的提高和生产效率的提升具有至关重要的作用。

本文将介绍一种基于正交试验法的注塑件成型工艺参数优化设计方法。

正交试验法的概述正交试验法是一种在多因素影响下进行试验的方法，通过选择一组经过科学设计的试验方案，可以在尽量少的试验次数内获取最全面的试验数据。

该方法能够通过独立变量的选择、合理的试验方案和统计分析的方法，确定各个因素对结果的影响程度以及相互之间的关系。

正交试验法在注塑件成型工艺参数优化设计中的应用在注塑件成型过程中，有许多因素会影响最终产品的质量，如注塑温度、注射速度、保压时间等。

通过正交试验法，可以确定这些因素的最佳设置，以获得最佳的注塑件成型工艺参数。

步骤一：确定影响因素首先，我们需要确定影响注塑件成型的各个因素。

基于经验和相关文献，我们可以列出一些可能的影响因素，如注塑温度、注射速度、保压时间、模具温度等。

步骤二：选择试验水平在进行正交试验之前，我们需要确定每个因素的试验水平。

试验水平的选择应该满足设计要求并尽可能简化试验过程。

一般来说，我们可以选择每个因素的三个水平进行试验。

步骤三：设计试验方案基于已确定的因素和试验水平，我们可以使用正交试验表设计试验方案。

通过正交试验表的选择，我们可以避免冗余试验和测试过程的复杂性。

步骤四：进行实验根据设计的试验方案，我们可以开始进行实验。

在每个试验点上，我们需要记录各个因素的设置和相应的试验数据。

通过多次试验，我们可以获得一系列试验数据，进一步分析每个因素的影响。

步骤五：数据分析通过对实验数据的分析，我们可以得到不同因素之间的相对重要性和相互之间的关系。

常用的数据分析方法包括方差分析、回归分析等。

通过这些分析方法，可以确定最佳的注塑件成型工艺参数。

结论基于正交试验法的注塑件成型工艺参数优化设计方法能够帮助我们快速、有效地确定最佳的工艺参数。

基于机器学习与遗传算法的注塑产品工艺参数优化

基于机器学习与遗传算法的注塑产品工艺参数优化
龚川;项薇;陈昱
【期刊名称】《机械制造》
【年(卷),期】2024(62)5
【摘要】注塑成型工艺可以高效成型高精度产品,被广泛使用。

通过优化注塑产品工艺参数,可以获得更高的表面质量和尺寸精度。

为了获得最佳工艺参数组合,设计了基于关键工艺参数组合的极端梯度提升决策树模型。

为了解决训练数据不平衡问题,引入尺寸加权修正方法,提高对不合格产品尺寸的预测精度。

使用遗传算法对改进极端梯度提升决策树模型以产品尺寸误差最小为目标进行全局寻优,得到最佳工艺参数组合。

最佳工艺参数组合为模腔压力39.4 bar、切换压力33.8 bar、射嘴压力49.4 bar、回水温度72.6℃、模温机水流量58.7 cm^(3)/s。

【总页数】6页(P60-65)
【作者】龚川;项薇;陈昱
【作者单位】宁波大学机械工程与力学学院;浙江省零件轧制成形技术研究重点实验室;宁波大学先进储能技术与装备研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TH162
【相关文献】
1.基于高斯过程机器学习的注塑过程建模及工艺参数优化设计
2.基于遗传算法的汽车复杂注塑件成形工艺参数优化
3.基于遗传算法的注塑成型工艺参数优化
4.基于
遗传算法的注塑成型工艺参数优化研究5.基于遗传算法和神经网络的注塑工艺参数优化
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基于Plackett-Burman的薄壁塑件注塑压缩成型多目标工艺参数优化

加工设备与应用CHINA SYNTHETIC RESIN AND PLASTICS合成树脂及塑料， 2023， 40（4）： 46注塑压缩成型技术是传统注塑成型和压缩成型的融合技术。

薄壁塑件由于质量轻、流长比大，在成型过程中收缩不均匀，容易产生翘曲变形，而注塑压缩成型可以使树脂在压力作用下直接充满型腔，以减小塑件的内应力，削弱分子间的取向［1］。

采用注塑压缩成型加工会极大降低翘曲变形量，进而得到质量更好的制品。

近年来，随着高分子材料和计算机辅助分析技术的发展，人们对注塑成型工艺进行了大量的数值模拟和实验对比分析。

殷筱依［2］采用正交试验法分析工艺参数和模具结构对薄壁塑件翘曲变形量的影响，得出影响塑件翘曲的主要因素并优化了模具结构，最终DOI：10.19825/j.issn.1002-1396.2023.04.11得到一组最优的成型工艺参数，使塑件翘曲变形量最小。

Ho等［3］采用有限元法对厚度1.5 mm、半径70.0 mm的圆盘注塑压缩进行了仿真和实验，研究表明，与注塑成型相比，注塑压缩的广义剪切速率和剪切应力分布更低、更均匀。

基于Plackett-Burman的薄壁塑件注塑压缩成型多目标工艺参数优化黄永程，张彦霞*（广东理工学院，广东肇庆 526100）摘要：基于Moldflow软件对某笔记本电脑显示器外壳进行系统创建及模拟分析，采用Plackett-Burman方法筛选实验设计，对熔体温度、模具温度、压缩力、压缩速度、压缩距离和压缩时间6因子进行筛选，以最大翘曲变形量、平均熔接线和平均体积收缩率为目标，找出显著影响因子，并对显著影响因子进行响应曲面优化分析。

通过模拟验证得出最佳工艺参数组合：模具温度78.409 0 ℃，压缩力为56.783 7 t，压缩时间为13.363 6 s。

关键词：薄壁塑件 Plackett-Burman方法显著影响因子响应曲面中图分类号：TQ 320.66 文献标志码：B 文章编号：1002-1396（2023）04-0046-05Multi-objective process parameter optimization for injection compression molding of thin-walled plastic parts based on Plackett-BurmanHuang Yongcheng，Zhang Yanxia（Guangdong Technology College，Zhaoqing 526100，China）Abstract：A system was created and simulated for the laptop monitor casing based on Moldflow. The Plackett-Burman method was used to screen the experimental design for six factors：melt temperature，mold temperature，compression force，compression speed，compression distance，and compression time. The maximum warping deformation，average fusion line，and average volume shrinkage were selected as the targets to identify significant influencing factors. Response curve optimization analysis was conducted on the factors，and the optimal process parameter combination was finally obtained through simulation verification as follows：mold temperature is 78.409 0 ℃，compression force is 56.783 7 t，and compression time is 13.363 6 s.Keywords：thin-walled plastic part； Plackett-Burman method； significant impact factor； response curve收稿日期：2023-01-27；修回日期：2023-04-26。

基于正交试验法的注塑件工艺参数多目标优化

ＢａｅｎＯｒｈｇｎｌＥｘｅｉｅｔｌＭｅｈｄｓｄｏｔｏｏａｐｒｍｎａｔｏ
ＬｉａｎＱｕｎ
（ｕｉＵｎｖｒｉｙ，Ｗｕｉｈｎ，Ｆｕｉｎ，５３０Ｗｙｉｅｓｔｙｓａｊａ３４０）
ＡｂｔａｔＢａｅｈｅａｔａｒｄｕｔｏｓｒｃ：ｓｄｏｎｔｃｕｌｐｏｃｉｎ，ｏｔｏｎａｘｒｍｅｔｌｍｅｈｎｏｌｆｏｒｈｇｏｌｅｐｅｉｎａｔｏｄａｄＭｄｌｗｓｔｒｏｆｗａｅ，ｔｉｈｅｓｍｕｌｔｏｆｔｏｄｉｏｅｓｕａｉｎｏｈｅｍｌｎｇｐｒｃｓｎｄｅｉｆｒｎｒｃｓｏｉｉｎｓｗａｎａｒｄｆｅｅｔｐｏｅｓｃｎｄｔｏｓａ —
ｏｔｍｉａｉｎ；ｍｏｌｐｉｚｔｏｕｄ；ｓｍｕａｉｎｉｌｔｏ
注塑成型过程中工艺条件对制品质量的影响存在诸多不确定因素，成型过程工艺优化和是质量控制的一大难点。传统的试模方法不仅费时、成本高，而且过于依赖经验和以往案例，精确度不高，以胜任新产品投产周期短的要求。目难前，不少文献采用正交试验法，有结合方差分析，对多因素单目标值进行分析，出１个单目标值得
ｏｉｕｓｙｂｅｔｒｔｎｔｔｏｏｐｉｉａｉｎｐｏｃｓ．ｂｖｏｌｔｅｈａｈａｆｕｎｔｍｚｔｏｒｅｓ

基于CAE与正交试验的多指标注塑成型工艺参数优化

轻
图１浇口位置分析结果
期，速找到优化方案Ｊ迅。目前，已有众多研究者采用ＣＥ技术优化注射Ａ成型工艺参数Ｊ但大多采用单指标试验，，其优化结果难以满足塑料件综合性能的要求。笔者以一次性叉塑料件为例，运用ＣＥ软件Ｍｏｆｗ采用正交Ａｌｌｄｏ
１工艺参数优化试验设计
１１模拟试验方法．
余应力是主要影响因素之一，气泡和熔接痕则影而响其外观。成型时塑料件的最高温度影响电能消耗，冷却时间不但影响塑料件质量且影响成型周期，充填时间也影响成型周期，成型周期直接影响生而
２结果与分析
间。笔者以注射温度、模具温度、注塑压力和注射时间４个成型工艺参数作为正交试验因素，分别用Ａ、
Ｂ、、ｃＤ表示。假设各因素之间不存在交互作用，每个因素设置３个水平，用。３）选（正交表进行试验设计。正交试验的因素水平根据Ｍｏｆｗ软件系统ｌｏｄｌ
工艺参数配置。在仿真试验中，于影响塑料件注由射成型综合性能的工艺因素有很多，且每个工艺并因素又有多个水平，有的试验组合也非常多，所因而
采用正交试验设计法可减少试验次数，短试验周缩
验反复试模、断调整，费时且费用高，不既同时受经验的局限性，以确定最优的工艺参数。运用ＣＥ难Ａ

DOE在注射成型工艺参数多目标优化中的应用

ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｖｏｌｕｍｅｓｈｒｉｎｋａｇｅｒａｔｅｏｆｍｏｂｉｌｅｐｈｏｎｅｂａｃｋｃｏｖｅｒａｓｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｔａｒｇｅｔｓ．Ａｆｔｅｒｔｗｏｄｅｓｉｇｎｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｔｈｅｓｃｏｐｅｏｆｔａｍｅｔｅｒｓｗｅｒｅｎａｒｒｏｗｅｄｇｒａｄｕａｌｌｙ，
【摘要】基于ＤＯＥ（ＤｅｓｉｇｎＯｆＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔ）在成型工艺参数上进行多目标优化。以熔体温
度、注射时间和填充压力为实验因子，以手机后盖的体积收缩率和翘曲变形量为实验目标
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｎｊｅｃｔｉｏｎｍｏｌｄｉｎｇ；ｐｒｏｃｅｓｓｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ；Ｔａｇｕｃｈｉｄｅｓｉｇｎｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ；ｍｕｌｔｉ — —
【Ａｂｓｔｒａｃｔ】ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅＤＯＥ，ｍｕｌｔｉ — ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｉｎｊｅｃｔｉｏｎｍｏｌｄｉｎｇｐｒｏｅｅｓｓ
ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ

基于多指标综合评价的注塑工艺参数优化

关键词注射成型正交实验
综合质量
参数优化
模糊加权
由于生产效率高，可加工塑料种类多，于自动易化，能一次成型外形复杂、寸精确、尺可带嵌件的塑
料制品等特点，注射成型已成为塑料加工的重要方法之一。但注射成型是一个具有非线性的多参数相互作用的复杂过程，料熔体在型腔中的流动行为塑很难直观表征出来；塑件质量和工艺参数之间存注在非线性、强耦合性和时变性的关系，以获得精确难的系统模型。所有这些都使得成型过程中工艺参数
参数的调整多针对单个指标（翘曲、接痕等）如熔，
或者作定性的研究，乏对制品质量的综合评价。缺为此，笔者提出了多指标综合评价的思想和模型，该
品质量的影响。但是，ＡＣＥ技术的应用只是在计算
数是获得高质量制品的关键。
（）２
近年来，多学者对注射成型工艺参数的优化许问题进行了研究 ¨ ４，Ｉ』并取得了丰硕的成果，工艺但
１２评价方法与流程．
ＣＥ技术可用来模拟给定条件下熔体在模具Ａ内的流动、传热情况，为准确地预测成型条件对制较
机上反复试错，赖于设计者的经验，时、依费费力且难以获得最优的工艺。实验设计（Ｏ法以概率论与数理统计为理ＤＥ）论基础，能够合理地安排实验和正确地分析实验数据，以最少的实验次数获得全因子实验中影响性能参数的全部信息。目前应用最多的是正交实验设计

基于Taguchi的水壶塑件注射工艺参数优化

ｄｎｉｏｎ出ｅａａｓｆｒｓＬｌＳｓｓｉｍ。｛￡Ｊ．ｎ１ｉ０ｅｉｌｔｅｎ】ｐｒ［】ｙｓｄａ陀ｓｄｌｓＢ１Ｈ。ｎＢｎＩｎｃｎｅｌ９，７１：１－７ｙｅ１ａｄＳｉｃ，９ｒ３（）２９２．ｇｅ７２
（）ａ优化前
（）化后ｂ优
图９优化前后各因素影响下的翘曲变形
形问题有了很好的改善，较大地提高了产品表面质量。
６结束语通过运用正交试验的１Ｇ｛【Ｈ，咖ＣＡ．。 ∞撕ｏｆｄｎｉｒｌ（ｂｏ【ｐｎｏｅｓｅ）．ａａ
【】［Ｎ．ｉｕｔｅｕ３（ＹＪＳｍｌｎ０ｓ］ａ
ｃａａｔｒｓｉｎｍａ１ｆｈｒｃｅｉｔｓｉｌａｃｕ
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ＰｄｎＢｎｅｉｇａｄｓｉｃ，０１４（）７孓０．ｃｙＨｅｒｎｃｎｅ２０，１５：０７４ｎｅ
１２
ＷＵＭｅ刚ｉｇ｛Ｎｏｇｎｎ，ＡＧＬｎ
模具工业２ｏ年第３卷第１期０８４２
（ｃｏｌｏＳｈ０ｆ№ ｔｒｌＥｇｎｅｇａｅｉｎｊｅ血，Ｎ岖Ｉｓｔｏｅｈｏｏ，Ｎａ豇ｇｉｇｕ２１６，Ｃ妇）ａｎｅｆＴｃｎｌｎｎ，Ｊａｓ１１７ｈｎＡｓｒｃ：Ｔｅｆｅｉｇｓｓｍｎｅｅｕｅａｊｓｎｙｔｍｆａｍｏｌ０ｈ１ｓｃｈｕ－ｇｂｔａｔｈｅｄｎｙｔａｄｔｍｐ惘ｔｒｄｕｔｔｓｓｅｍｅｅｏｕｄｆｒｔｅｐａｄｏｓｍ

一种薄壁塑件注射成型工艺参数多目标优化方法[发明专利]

专利名称：一种薄壁塑件注射成型工艺参数多目标优化方法专利类型：发明专利
发明人：曹艳丽,范希营,郭永环
申请号：CN202010837091.X
申请日：20200819
公开号：CN112101630A
公开日：
20201218
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种薄壁塑件注射成型工艺参数多目标优化方法，以最小化翘曲和体积收缩为两个优化目标，将Moldflow模拟软件与拉丁超立方采样LHS相结合，首先在LHS的基础上采用随机森林回归RFR构建注塑工艺参数与两个优化目标之间的数学关系；然后将高斯过程GP作为概率代理模型、将提升策略PI作为采集函数，建立贝叶斯优化算法BO、并以此对RFR的超参数进行优化，从而构建BO‑RFR模型；最后，采用NSGA‑II对BO‑RFR进行多目标优化，获得最佳注射成型工艺参数。

通过有限元模拟验证和物理试验验证，表明该优化方法能够能大大降低薄壁塑件的翘曲和体积收缩率。

申请人：江苏师范大学
地址：221116 江苏省徐州市铜山新区上海路101号
国籍：CN
代理机构：北京淮海知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：杨晓亭
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基于信噪比与灰色关联分析的注塑工艺参数多目标优化

加工设备与应用CHINA SYNTHETIC RESIN AND PLASTICS合成树脂及塑料， 2021， 38（2）： 54DOI：10.19825/j.issn.1002-1396.2021.02.13塑件的成型质量由多个质量指标评定，而后者又取决于不同的工艺参数组合，因此，需要对塑件的质量指标进行多目标优化。

灰色关联分析法主要用于分析系统内部各因素之间的关联程度，将基于信噪比的正交试验与灰色关联分析法相结合，可以建立质量指标与各工艺参数之间的灰色关联，从而将多目标优化问题转化为单目标优化基于信噪比与灰色关联分析的注塑工艺参数多目标优化晏子翔1，苗盈1，2*，舒海涛3，范国庆1，马路彬1（1. 无锡职业技术学院机械技术学院，江苏无锡 214121；2. 江苏省智能产线技术及装备工程研究中心，江苏无锡 214121；3. 郑州大学机械与动力工程学院，河南郑州 450001）摘要：以分线器盖为研究对象，基于信噪比和灰色关联分析，提出了一种注塑工艺参数多目标优化方法。

针对顶出时的体积收缩率和总翘曲变形量等质量指标要求，建立5因素4水平的正交试验，得到每组实验的质量指标数值及其对应的信噪比。

对信噪比进行无量纲化处理后，计算各因素对质量指标的灰色关联系数和灰色关联度。

对灰色关联度进行极差分析，得到最优工艺参数组合。

结果表明：与默认推荐的工艺参数相比，采用最佳工艺参数组合后，分线器盖顶出时的体积收缩率和总翘曲变形量分别降低了22.04%，39.47%，分线器盖成型质量提高，证明了基于信噪比的正交试验和灰色关联分析法在注塑成型工艺参数优化方面的有效性。

关键词：注塑工艺参数多目标优化正交试验中图分类号： TQ 320.66 文献标志码： B 文章编号： 1002-1396（2021）02-0054-05Multi-objective optimization for injection molding process parametersbased on signal-to-noise ratio and grey relational analysisYan Zixiang 1，Miao Ying 1，2，Shu Haitao 3，Fan Guoqing 1，Ma Lubin 1（1. School of Mechanical Technology ，Wuxi Institute of Technology ，Wuxi 214121，China ；2. Jiangsu Intelligent Production Line T echnology and Equipment Engineering Research Center ，Wuxi 214121，China ；3. School of Mechanical and Power Engineering ，Zhengzhou University ，Zhengzhou 450001，China ）Abstract ： A multi-objective optimization method based on signal-to-noise ratio and grey relational analysis for injection molding process parameters was proposed with deconcentrator cover as the research object. The orthogonal test of 5 factors and 4 levels was set up to obtain the quality index values and corresponding signal-to-noise ratio of each group to reduce volumetric shrinkage at ejection and total warp deformation. The signal-to-noise ratio was used after dimensionless to calculate the grey correlation coefficient and grey correlation degree of each test factor to the quality index. The range analysis of grey relational degree was carried out to obtain the optimal combination of process parameters. The experimental results show that volumetric shrinkage and total warp deformation at ejection are reduced by 22.04% and 39.47% than those of the default recommended process parameters respectively when the optimal combination of process parameters is applied. The injection molding quality of the deconcentrator cover is improved ，which proves the effectiveness of the orthogonal test based on signal-to-noise ratio and grey correlation analysis in the optimization of injection molding process parameters.Keywords ： injection molding process parameter； multi-objective optimization； orthogonal test 收稿日期： 2020-09-27；修回日期： 2020-12-26。

面向绿色注塑加工的工艺耦合参数设计优选方法

面向绿色注塑加工的工艺耦合参数设计优选方法王自立;张树有;裘乐淼【摘要】为提高产品加工过程的绿色性能,提出一种基于耦合推广正交算法的工艺参数优选方法.利用正交实验在解决单目标优化问题中的优势,提出基于工艺参数耦合强度关系的推广正交算法,用小生境演化繁殖后代,以实现多绿色性能指标优化.将该方法运用到注塑加工工艺参数设计中,选择面向绿色性能指标的注塑加工工艺参数,确定相互间的耦合强度关系以及注塑加工过程的多项绿色性能指标,建立注塑加工绿色设计模型.以某风机盖注塑加工为例验证了所提方法的可行性.【期刊名称】《计算机集成制造系统》【年(卷),期】2015(021)009【总页数】10页(P2322-2331)【关键词】耦合强度;小生境演化;推广正交试验;绿色化设计;注塑工艺参数【作者】王自立;张树有;裘乐淼【作者单位】浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室,浙江杭州 310027;浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室,浙江杭州 310027;浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室,浙江杭州 310027【正文语种】中文【中图分类】TH1640 引言当前，产品绿色性能愈来愈为人们所重视，产品加工工艺不仅影响产品的性能、加工成本和生产效率，还决定了加工过程的绿色性能。

因此，选取最优的加工工艺参数，对提高产品绿色性能具有重要意义。

近年来，国内外学者对机械领域的工艺参数优化进行了大量的研究：MUNOZ［1］等综合考虑了切削过程的切削工艺、磨损特性、润滑流动等因素，定量分析了切削加工过程中的多项工艺参数对环境的影响；XU［2］等提出一种基于原子理论的推论引擎模型的工艺参数优选方法；熊尧［3］等通过建立加工工艺参数与加工表面粗糙度的映射关系，提出一种基于数值模拟与优化算法相结合的加工工艺参数优化方法；伍晓榕［4］等通过构建绿色制造过程灰色模型，将工艺参数优化过程转化为多属性目标决策问题。

在注塑加工领域，国内外学者根据注塑制品的不同质量指标对注塑加工工艺参数优化进行了大量研究。

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X ) < 0。
X 0 ) 且 x| X 0 X 0 ) 且 xI X 0 X0)
验分析注塑工艺参
数对翘曲变形关联
( 3)
度影响的显著程度, 确定工艺参数中的
敏感因素。在各因
112 关联度的计算由于注塑成型质量的翘曲量等度量指标具有望小
特性, 因此, 仅给出望小特性的关联度计算方法。在本文研究中, 假定塑件注塑成型的指标都有两个区间: 即优质品和合格品区间, 该假设与实际注塑生产过程相吻合。望小特性目标函数的关联函数计算如下:
化中, 不合格品对应的工艺参数可认为是违反约束。
2 基于可拓关联的注塑成型工艺参数优化
211 基于可拓关联的设计变量确定在试模或注塑制品的生产过程中, 由于模具、塑
料件材料和注塑设备都已确定, 因此, 影响注塑件质量的主要参数是模具温度、熔体温度、注射时间、保压时间、保压压力和冷却时间等。而在成型质量中, 翘曲变形是重要的成型质量指标。因此, 将选取模具温度、熔体温度、注射时间、保压时间、保压压力等作为优化的设计变量, 塑件的翘曲变形量为优化目标。
黄风立等: 基于可拓关联的注塑成型工艺参数优化方法
# 45#
212 神经网络响应面方法在响应面的构造中, 较常用的方法有多项式、移
动最小二乘、 K rig ing 模型、神经网络等。基于神经网络的响应面方法, 能拟合设计变量与输出变量之间复杂的函数关系, 尤其是在非线性程度高的场合往往有着很好的拟合效果。但是神经网络为构造精度较高
子的取值范围内, 每个因子均匀地取 3个水平, 按照变量的约束条件设定因素水平。根据五因素三水平的
正交表设计实验, 并分别在 M oldF low 中进行模拟, 得到注塑件产生的最大翘曲变形量, 并计算出相应的关联度。然后计算关联度的级差, 根据级差大小确定设计变量。
第 37卷第 4期
其中, ( a, b) 既可为开区间, 也可为闭区间, 还可为半开半闭区间。
在现实问题中, 除了需要考虑点与区间的位置关系外, 还经常要考虑区间与区间及一个点与两个区间的位置关系。例如某塑件对翘曲量的要求, 有优质品要求的范围, 还有合格品要求的范围。这两个区间形成一区间套, 点与这两个区间的关系可用位值来描述。
HUANG F eng- li1, 2, L IN Jian-p ing1, XU Jin-hong2, GU Jin-m ei2
( 1. Tong ji university, Shangha i 200092, China; 2. Jiax ing U n ive rsity, Jiax ing 314001, Ch ina)
先给出左侧距的定义。给定区间 X 0 = ( a, b ), x 0 I a, ( a + b) /2 , 则有 [ 6]
a- x
x[ a
Ql ( x,
x 0, X 0 ) =
b - x0 a- x0
(x- a)
xI
( a, x0 )
( 4)
x- b
x\ x 0
为 x 与区间 X 0关于 x0的左侧距。
可拓关联的定义及计算方法, 接着给出了基于可拓关联的注塑成型工艺参数优化方法。在结合一带有凸沿杯子的注塑
成型实例研究中, 利用基于可拓关联、神经网络响应面及蚁群算法的方法进行注塑成型工艺参数优化, 优化后的结果
利用数值模拟和实际注塑成型实验验证, 其结果表明: 基于可拓关联及神经网络响应面模型的注塑成型工艺参数优化
* 国家自然科学基金项目 ( 5057507) 嘉兴学院校级重点科研课题项目 ( 70108013) 作者简介: 黄风立, 男, 1976年生, 在读博士生, 主要研究方向注塑成型稳健设计, 已发表论文 21篇。 w indon416@ 1631 com
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塑料工业
2 009 年
述 / 优质 0、 / 合格 0 及 / 不合格 0 的量值。即既能对某一成型质量指标给出 / 优质 0、 / 合格 0、 / 不合格 0 等质变的描述, 也能给出 / 类内有区别 0 的定量描述, 也就是能定量且客观地表述了成型指标质量特性的程度及其量变和质变的过程。因此, 本文将可拓关联引入到注塑成型的工艺参数优化中, 提出了基于可拓关联的设计变量筛选及基于可拓关联度评价的
程参数是当前发展的一个主流方向 [ 1 - 3] 。在注塑成型的优化过程中, 基于实验设计的响应面方法是常用的手段 [ 4] 。
翘曲变形是壳体类塑件注塑成型中重要的成型质量指标, 并且在实际注塑生产过程中, 翘曲量等成型质量指标是较容易给出优质水平及合格水平范围。当采用经典数学来描述时, 对于某一成型质量指标的评价, 只能给出 / 是 0 和 / 否 0 的两种判断; 当采用模糊理论来描述时, 对于某一成型质量指标要分别给出 /优质0 及 / 合格0 的隶属度函数, 隶属度函数较难确定且形式不统一。引入可拓关联的成型质量指标的描述方法, 可利用点与区间的位置关系统一描
Abstract: A im ing at the quality factor o f w arpage quant ity in the plast ic in jection process, the optim um m ethod on craft param eters of plastic in ject ion based on ex tensive correlation w as prov ided. T he def inition and calculat ion m e thod o f extensive correlat ion w ere g iven at firs,t and the opt imum m ethod on the craft param eters of plastic in jection based on extensive correlation w as g iven too. In the case study o f p last ic in jection o f a cup w ith fringe, the opt imum craft param eters o f plast ic injection w ere gotten by the extensive co rre la tion, response surface of neura l netwo rk, and im proved an t a lgorithm of cont inuous f ield. The opt imum resu lt w as verified by a com puter a ided eng ineering ( CAE ) and the experim en ts of p last ic injection in in ject ion m ach ine, it showed that the opt imum resu lt of p last ic in jection based on ex tensive correlation and neural network w as reliability, and had good practical m eaning.
设 X 0 = ( a, b ), X = ( c, d ), 且 X 0 < X, 则点 x 关于区间 X 0和 X 组成的区间套的位值规定为:
k (x)
Q ( x, = D ( x,
x0, X0 ) X 0, X )
( 5)
对于注塑成型质量的翘曲量指标, 因为翘曲量的
优质品和合格品可定义为 X 0 = ( 0, b ), X = ( 0, d ), 且 b < d。则翘曲量的可拓关联度具有如下的性质:
) 当 x = 0时, 则 k ( x ) = 1, 表示具有最优的质量;
) 当 x = b 时, 则 k ( x ) = 0, 表明处于优质品和合
格品的分界点; ) 当 x = d 时, k (x ) = - 1, 表明
处于合格品与不合格品的分界处; ) 当 x > d 时, k
( x ) < - 1, 表明为不合格品。在注塑成型过程的优
K eyw ord s: P lastic In jection; Craft P aram eter; Extensive Correlation; An-t co lony A lgorithm
随着计算机技术和数值计算方法等相关技术的飞速发展, 许多企业将注塑 CAE 技术作为缩短开发周期、降低产品成本和提高产品质量、竞争力的重要手段。 CAE 技术提供了从制品设计到生产的完整解决方案, 在模具制造之前, 预测塑料熔体在型腔中的整个成型过程, 帮助分析潜在的问题。在注塑模的数值模拟优化中, 目前主要是采用 / 试凑 0 的方法, 也就是采用人机交互的数值模拟优化方法, 对模拟过程中产生的缺陷采用认为可行的方法调整注塑过程的参数。而注塑的数值模拟计算所需时间长, / 试凑 0 方法效率低, 并且很难找到最优解。因此, 将注塑成型模拟技术与优化设计理论相结合, 来优化注塑成型过
工艺参数优化方法。
则可建立初等关联函数如下:
1 可拓关联度的定义 111 距和位值的定义
在经典数学中, 实数轴上点 x 与有限区 X 0 =
( a, b )之间的距离为:
0
xI X 0
d ( x, X 0 ) =
in fQ ( x, y )
yI X 0
x一基本概念规定了 / 区间内的点与区
第 37卷第 4期 2009年 4月
塑料工业 CH INA PLA ST ICS INDU STRY