外文翻译--单浇口注塑模具的优化 中文版.doc

-1-单浇口注塑模具的优化作者：LIJi-quan，LIDe-qun，GUOZhi-ying，LvHai-yuan作者单位：DepartmentofPlasticityTechnology,ShanghaiJiaoTongUniversity,Shanghai200030,China刊名：浙江大学学报A(英文版)英文刊名：JOURNALOFZHEJIANGUNIVERSITYSCIENCEA年，卷(期)：2007,8(7)邮箱：hutli163.com接收时间：2006年11月22日修改时间：2007年3月19日摘要：这篇文章是研究关于在注塑模具中优化单浇口位置的方法。浇口优化的目的是减小注塑件翘曲变形等情况，因为对于大多数注塑件而言，翘曲是一个非常重要的质量问题,而这又显著影响了浇口位置。翘曲的定义特征是表面的最大位移与表面的投影长度的比例。优化方案就是在模拟退火算法中结合数值模拟技术找到最佳浇口口位置。最后，通过一个例子进行了探讨和分析结果表明,提出的方法是有效的。关键词：注塑模具浇口位置优化翘曲特征简介：塑料注射成型是一种广泛使用的、复杂的但高效生产、技术种类繁多的塑料制品方法，尤其是那些拥有较高的生产要求,紧密的宽容,复杂的形体塑料制品。注塑件的质量是一个关于塑胶材料、部分几何、模具结构和工艺条件的函数。注塑模具最重要的是以下三个组成部分：型腔、流道和浇口、以及冷却系统。Lam和Seow在2000年以及Jin和Lam在2002年都取得了通过改变壁厚达到型腔平衡的方法。在一个平衡型腔充填过程中给出一个均匀分布的压力和温度可以显著减小翘曲变形等情况。但是型腔平衡的只是影响注塑制品质量的重要因素之一，特别是，部分在功能上有要求，而且，它们的厚度通常是不变的。从设计注塑模具的观点看，浇口的特点是它的大小和位置，以及六道系统的大小和布局。交口的尺寸和流道的布局通常设定为常量。相对的，浇口位置和流道尺寸更灵活，可根据不同的角色影响产品质量。因此，它们经常是作为优化产品的参数。Lee和Kim在1996年提出了通过优化流道和浇口尺寸来平衡多流道系统进入型腔。流道平衡被称为多型腔模具中的相同的型腔提高不同的压力，由于不同的压力使融化的塑料在多型腔模具每一个不同体积和形状的型腔底部流动。这种-2-方法显示了在整个多型腔磨具循环周期中型腔压力的均匀分布。Zhai在2005年提出了一种高效率的基于压力梯度搜索的优化浇口位置的两个型腔成型的方法，后来通过改变多型腔模具的流道尺寸定位了焊缝,作为大型设备的一部分,需要多个浇口缩短最大流量的道路，相应的减少注射压力。这种设计为设计单型腔内多浇口的流道和浇口的方法是很有前景的。许多注塑件都是采用一个浇口，无论是在单腔模具或多腔模具。因此,优化单浇口注射模具的浇口位置是最常见的设计参数。Courbebaisse和Garcia在2002年提出了形状分析方法，以便估计注塑成型的最好浇口位置。随后,他们发展并应用该方法通过一个L型的例子进一步优化了单浇口位置，它应用起来简单而且节省时间。而这仅仅是简单的厚度均匀的平面零件转弯。Pandelidis和Zou在1990年提出了通过采取直接相关质量措施减少翘曲和材料老化来优化浇口位置的方法，这是被描绘成一个温差加权和的术语,一个过度包装术语，和一个摩擦过热的术语，翘曲是受上述因素影响,但是他们之间的关系尚不清楚。因此，优化的效果受到加权因子测定结果的限制。Lee和Kim在1996年开发了一个自动化的浇口位置的选择方法，一个设计师在最初的一组浇口位置提出了最优的浇口位置相邻节点评价方法，结论在很大程度上取决于人类设计师的直觉，因为第一步的方法是基于设计师的命题，所以结果在很大程度上是限于设计者的经验。Lam和Jin在2001年开发了一个在成型填充过程中基于对应的最小标准偏差流路径长度和标准偏差的填充时间浇口位置的优化方法。随后，shen在2004年通过减少充填压力、不同流路的填充时间、温度差异和过度包装的百分比优化了浇口位置的设计方案。Zhai在2005年研究了在注射最后阶段优化浇口位置的注射压力评估标准。这些研究人员介绍了注塑模具在注塑操作时的相关产品的品质。但性能和品质之间的相关性非常复杂,他们之间一直没有明确观察的关系。同时也很难为每个术语选择合适的加权因子。这里提出了一种新方法来评估注塑件浇口位置优化的翘曲情况，部分直接测量质量，这个调查定义了用翘曲特征来评估部分翘曲情况，通过软件评估了从流动翘曲到模仿输出注塑成型。目标函数最小化取得最低浇口位置优化变形，采用模拟退火实现寻找最佳浇口位置。最后给出一个数值例子说明了所提出的优化程序的有效性。质量措施：特征翘曲度定义特征翘曲度：运用优化理论来设计浇口，质量的工艺措施部分必须被指定在第一个实例。-3-“质量”涉及到产品的许多性能，如：力学性能、热塑性、电学性、光学性、工效或几何性质等。产品的质量有两种检测方法：直接发和间接法。直接的质量检测是指一个模型通过数值模拟来预测性能的结果。相反，间接测量方法是指测量相关部分目标的产品质量,但是它不能对产品提供像直接测量那样的估计实力。对翘曲变形等情况,得到间接质量相关工作的措施之一是在注射成型流动性能行为或对这些进行加权和。性能表现在填充时间沿着不同的填充路径、不同温度、包覆比例程度等等而会有所不同。很明显,翘曲是受这些因素影响的，但翘曲与这些因素之间的关系是不明确的，而且确定这些因素是相当困难的。因此，上述目标函数的优化很可能不会减少翘曲，即使是非常完美的优化技术。有时，不适当的加权因素将导致完全错误的结果。相关研究表明一些统计量的节点位移计算表征作为直接质量的手段来达到最小变形优化。统计量通常是最大的结点位移，统计值,在一定程度上代表了变形，很容易获得的仿真结果。但不能有效地描述统计注塑件位移的变形。在工业中，设计师和制造商在注塑成型中通常会更加注意一些具体部位的翘曲程度。翘曲的定义特征描述是注塑件的变形。翘曲的特点是表面的最大位移与表面投影特征曲面长度的比值。图一：这里的是指注塑件的翘曲度，h是注塑件偏移参考平台的最大位移量，l是注塑件在平行于参考面的投影值长度。图1翘曲特征的定义对于复杂的翘曲特征(这里只讨论平面特征)、翘曲特征在参考面上通常分为两个情况,代表了一个二维坐标系统：这里的y,是翘曲在X、Y方向的特征值，Lx、Ly是翘在参考面的投影值-4-翘曲特征的评估结合相应的参考平面与投影方向，在目标特性测定之后，从它们的几何关系中可以很快的算出L值（如图2）.L在具体的表面特征和预计方向都是连续的。但是对于h的测定就比L要复杂多了。图2投影长度的评估模拟注塑成型过程是一种常见的预测零件设计质量、模具设计和工艺设定的方法。模拟的结果表示为翘曲的节点挠度在X,Y,Z轴方向的分量（zyxwww,）和节点的位移W。W是向量长度的矢量之和,i,j,k是在X,Y,Z方向的单位向量，为了计算h,挠度与节点首先作如下的评估：这里的iw是挠度在特定方向节点与参考平面的偏转量。iziyixwww,是节点在X、Y、Z方向的挠度。,是在特定方向的向量角。A和B是投影方向的终端节点（如图2）。aw和bw是节点A和B的挠度在工业中，翘曲的检测是在仪表的帮助下进行的，但是测量部位应放置在同一个参考平台上。H是测量表面和参考面的最大值。浇口位置优化问题的形成质量术语“翘曲”是指永久变形的部分,它不是由一个载荷引起的。这是由于在整个成型过程中存在差动收缩，引起聚合物流动、包装、冷却、结晶的不平衡。浇口的放置在注塑模具是其中最重要的变量的总模具设计之一。浇口位置极