内容简介：: 基于型的注射成型中的有效翘曲变形优化方法摘要在本文中，提出了一种使用型的有效优化方法，以最大限度地减少注塑成型中的翘曲变形。翘曲变形是过程条件的非线性隐式函数，通常由有限元（程的解决方案来评估，这是一项复杂的任务，通常涉及巨大的计算量。克里金模型可以在翘曲和过程条件之间建立一个近似的函数关系，在优化中代替了昂贵的分析翘曲。另外，型的一个“空间归档”采样策略被称为矩形网格。司的件用于分析注塑件的翘曲变形。作为示例，研究了将模具温度，熔融温度，注射时间和包装压力视为设计变量的蜂窝电话机盖的翘曲。结果表明，提出的优化方法可以有效降低手机外壳的翘曲，注塑时间对所选范围内热变形的影响最为显著。关键词注塑成型。修改矩形网格 1 引言翘曲是影响产品质量的重要因素。特别是随着通信电子产品向轻，薄，短，小的设计理念的发展，减少翘曲，提高薄壳部件的质量越来越重要。翘曲的原因归因于零件的不均匀收缩。我们可以通过改变零件的几何形状、修改模具的结构或调整工艺条件来减少翘曲。事实上，优化工艺条件是最可行和最合理的方法。不同的工艺条件将导致不同的不均匀性。已经报道的有关优化翘曲的有效因素的一些研究 1 根据他们的结论，包装压力，模具温度和注射时间（或注射速度）对注塑件的翘曲有重要的影响。塑料注射成型中的一个重要问题是在制造前预测和优化翘曲。有一些出版物用于翘曲优化。 6。他们使用改进的复合方法优化了壁厚和工艺条件，以减少翘曲并获得超过 70的翘曲变形减少。随后 7，他们通过两步搜索方法优化，以提高产品质量，包括翘曲，焊缝和打击强度。人 8使用改进的复杂方法，法和遗传算法优化了工艺条件，并且其结果表明，复杂的方法获得了减少翘曲的最佳结果。复杂的方法可以有效地减少翘曲，但由于执行过多的重新分析，因此需要大量的功能评估，因此耗时费财。使用法 1少翘曲易于执行，可以分析有效因素，但获得的“最佳工艺条件”在设计空间上不是最好的 ; 它只是因子水平的最佳组合。最近，响应面法和神经网络模型已经出现在翘曲优化任务中。 et 9结合神经网络模型和遗传算法来优化过程条件，以减少最大和最小体积收缩之间的差异。化的尺寸参数 10和工艺条件11通过将遗传算法与响应面法或神经网络模型相结合来减少薄壳塑料件的翘曲。从结果来看，响应面方法和神经网络模型都可以被认为是降低翘曲变形优化中高计算成本的好方法，遗传算法可以有效地找到全局最优设计。在这项研究中，包装压力，熔体温度，模具温度和注射时间被认为是优化翘曲的有效因素。应用型 14,15组合改进的矩形网格方法来构建翘曲和过程参数的近似关系，优化迭代基于降低高计算成本的近似关系。除了近似关系外，克里格模型还可以提供一些分析重要因素的信息。 2 抽样策略提出了改进的矩形网格（法来提供用于构建克里格模型的采样点。我们将 , = 1,; 以及第（即采样点数为 =1 ）。然后按照以下方式执行该方法 : 1. 收缩变量范围： 2. 在收缩空间内进行样。样本点的分布由不同维度的所有不同数据组合定义： 3. 对每个采样点的每个维度添加一个随机运动 ; 随机运动是：其中 ,0,1 与 14相比，以将边界上的一些点移动到内部设计区域，为型提供更多有用的信息，并且可以确保点数具有较少的6发生的，因为两个任意点之间的距离必须满足：注塑成型。修改矩形网格翘曲是影响产品质量的重要因素。特别是随着通信电子产品向轻，薄，短，小的设计理念的发展，减少翘曲，提高薄壳部件的质量越来越重要。翘曲的原因归因于零件的不均匀收缩。我们可以通过改变零件的几何形状、修改模具的结构或调整工艺条件来减少翘曲。事实上，优化工艺条件是最可行和最合理的方法。不同的工艺条件将导致不同的不均匀性。已经报道的有关优化翘曲的有效因素的一些研究 1根据他们的结论，包装压力，模具温度和注射时间（或注射速度）对注塑件的翘曲有重要的影响。塑料注射成型中的一个重要问题是在制造前预测和优化翘曲。有一些出版物用于翘曲优化。 6。他们使用改进的复合方法优化了壁厚和工艺条件，以减少翘曲并获得超过 70的翘曲变形减少。随后 7，他们通过两步搜索方法优化，以提高产品质量，包括翘曲，焊缝和打击强度。人 8使用改进的复杂方法，法和遗传算法优化了工艺条件，并且其结果表明，复杂的方法获得了减少翘曲的最佳结果。复杂的方法可以有效地减少翘曲，但由于执行过多的重新分析，因此需要大量的功能评估，因此耗时费财。使用法 1少翘曲易于执行，可以分析有效因素，但获得的“最佳工艺条件”在设计空间上不是最好的 ; 它只是因子水平的最佳组合。最近，响应面法和神经网络模型已经出现在翘曲优化任务中。 et 9结合神经网络模型和遗传算法来优化过程条件，以减少最大和最小体积收缩之间的差异。化的尺寸参数 10和工艺条件11通过将遗传算法与响应面法或神经网络模型相结合来减少薄壳塑料件的翘曲。从结果来看，响应面方法和神经网络模型都可以被认为是降低翘曲变形优化中高计算成本的好方法，遗传算法可以有效地找到全局最优设计。在这项研究中，包装压力，熔体温度，模具温度和注射时间被认为是优化翘曲的有效因素。应用型 14,15组合改进的矩形网格方法来构建翘曲和过程参数的近似关系，优化迭代基于降低高计算成本的近似关系。除了近似关系外，克里格模型还可以提供一些分析重要因素的信息。提出了改进的矩形网格（法来提供用于构建克里格模型的采样点。我们将 , = 1,; 以及第（即采样点数为 =1 ）。然后按照以下方式执行该方法 : 1. 收缩变量范围： 2. 在收缩空间内进行样。样本点的分布由不同维度的所有不同数据组合定义： 3. 对每个采样点的每个维度添加一个随机运动 ; 随机运动是：其中 ,0,1 与 14相比，以将边界上的一些点移动到内部设计区域，为型提供更多有用的信息，并且可以确保点数具有较少的重叠坐标值。此外，可以避免采样点彼此靠近的情况，这可能是使用 16发生的，因为两个任意点之间的距离必须满足：图 1显示， 3 克里金模型克里金模型被描述为“将功能建模为随机过程的实现”的方式，因此被称为“随机过程模型”。事实上，型是内插技术，测器是一种预测器，其可以将预期的平方预测误差降至最低，这取决于：（ i）是无偏的，（观察到的响应值的线性函数。里金模型可以写成：其中 = *1,2, +是具有 m 个变量的第 i 个样本点， ()是拟合到第 n 个样本点的近似函数， ()是的线性或非线性函数，是要估计的回归系数， z()是随机的函数具有平均零和方差 2。随机函数之间的空间相关函数由下式给出：可以通过使样本的可能性最大化来估计参数， 2和。似然函数是：在实践中，可以通过最大化似然函数的对数来获得，忽略常数：让这个表达式相对于 2和的导数等于零 ; 那么我们可以得到：将方程 9 和 10 代入等式 8，我们可以得到所谓的“集中对数似然”函数：它仅依赖于 R，因此取决于相关参数。通过最大化我们可以获得的功能：然后，估计值和 2可以从等式 9 和等式 10得到。测因子函数值 ()可以将新点近似地估计为样本错误是 : 将等式 1代入等式 14给出：其中 Z=1,2,.和 F=1,2,为使的预测值无偏，此时的平均误差应为零，即：然后我们得到：预测值的均方误差（等式 15中给出：即是：最小化（）与公式 17，我们可以得到：导出：得到：因此，我们可以预测函数值 () 通过使用方程式 21来计算每个新点。辛普森等人 17建议克里格模型的最佳选择是在中等数量变量（小于 50）中的确定性和高度非线性。很多研究人员在设计复杂工程时已早期应用 18最近，黄等人 21已经使用型来最大限度地减少金属成形工艺设计中的模具磨损。此外， 22已经展示了 4 基于型的翘曲优化化模型和优化过程翘曲变形最小设计问题可以说如下：找到最小化翘曲（ 1,2,）受制于 = 1,2, 其中 1,2,是表示过程条件的变量，热变形（ 1,2,）是量化的热变形值，将由基于优化中的克里格模型的近似函数代替迭代，并且和是第基于克里格模型的优化算法描述如下： 1. 使用法获取一组具有 n 个点（每个点对应于一组过程条件）的样本，并运行序以获取采样点的翘曲值。然后，选择与最小翘曲值对应的一组工艺条件作为初始设计。 2. 基于获得的试样，使用型建立翘曲与工艺参数之间的近似关系。 3. 最小化热变化值以通过然后，通过序计算相应的热变化值。 4. 检查收敛：如果满足下一节的收敛标准，则停止 ; 否则，将修改后的设计添加到样本集中，然后转到步骤 2。注意，如果修改后的设计比以前的初始设计更好，则初始设计将被更新。敛标准收敛标准用于同时满足优化和克里格近似的精度，即：其中是型的近似翘曲值。 5 手机盖翘曲优化作为示例，调查了蜂窝电话机盖。其长度，宽度，高度和厚度分别为1305511 1盖子由 3,780 个三角形元素离散化，如图 2 所示。它由成，其材料性质如表 1所示。设计变量是模具温度（ A），熔体温度（ B），注射时间（ C）和包装压力（ D）。翘曲通过平面外位移来量化，该位移是默认平面的最大向上变形和最大向下变形的总和。四个变量的范围在表 2中给出。我们希望在大型可行的成型窗口中找到最佳设计。因此，这些范围可以大于实际制造中的范围。此外，这个范围可以避免熔体短路。模具温度的范围基于的推荐值，该数值考虑了材料的性能。熔体温度的范围比应使用的最小值高 10 C，因为较低的熔融温度可能导致熔体短路。注射时间和包装压力根据制造商的经验确定。法选择了五十四种工艺组合。在拟之后，获得试样，然后使用常数回归项和 1 = 2 = 3的条件下，只需要修改五个来获得最优解，结果如表 3 所示。在 4 处理器 1个小时的行优化过程消耗的净时间只有图 3显示了蜂窝电话机优化的迭代历史。随着迭代次数的增加，图4和图 5分别显示优化前后的翘曲值 6 结果与讨论化结果分析为了详细分析结果，每个因素对翘曲的影响也将通过有限元模拟来研究，条件是所有其他因素都保持在最佳水平。结果如图 16所示。通常，如果模具温度低，则会产生更高的残余应力，因为腔体中的熔体具有高的冷却速率。因此，从质量的观点来看，最高的模具温度在其范围内是最好的。但是，图 6 显示，当所有其他因素保持在其最佳值时，模具温度对翘曲的影响非常小。这种现象导致最佳模具温度在其范围内不是最高值。图 6显示，当熔体温度从 260变化到 300时，翘曲值非线性地降低。较低的熔体温度具有不良的流动性，可产生较高的剪切应力。如果没有足够的时间释放剪切应力，翘曲将会增加。结果表明，熔化温度较高，使翘曲最小化，与优化结果一致。注射时间短可以在空腔中引起快速熔融流动，这对残余应力和分子取向有贡献另一方面，长时间的注射时间将会导致铁素体激素的上升。这将导致材料中更高的剪切应力和更多的分子取向。图 6显示后一种效应在所选择的范围内可能更为重要。包装压力在两个方面影响翘曲。低填充压力不能压缩空腔中的塑料材料，这可能形成体积收缩并引起大的翘曲。另一方面，当将更多的熔体转移到空腔中时，高的填充压力可以产生更高的残余应力引起的流动和高压力。图 6显示后一种效应在所选范围内更重要，因为当包装压力越来越高时，翘曲增加。型的结果分析设计变量的两个相关函数如图 7 所示。对应于 =1 和 = 5。随着设计变量的变化， = 5 的曲线下降得更快。这说明较大的使变量更活跃。因此，参数可以解释为测量相应变量的重要性 15。对于该示例，参数的数量与处理参数相同，因此每个元素反映相应的处理参数对翘曲的影响。表 4显示，在优化后，值大于其他模型，因此注射时间对翘曲的影响最大，也与图 6一致。 7 结论在本研究中，提出了一种改进的矩形网格（与将为此外，它可以确保这些点具有较少的重叠坐标值。通过遗产，它可以避免这些点彼此靠近的情况。基于出了一种有效的优化方法，使注射成型中的翘曲最小化。该方法基于型的近似函数进行优化，而不是通过行昂贵的翘曲分析。已经使用优化方法来最小化手机盖的翘曲，结果表明它具有良好的翘曲优化的精度和有效性。克里格模型不仅有助于降低优化的计算成本，而且有利于分析过程参数对翘曲的影响，特别是反映其非线性关系。就手机盖而言，注射时间是所选范围内影响翘曲的重要因素。致谢作者衷心感谢中国国家自然科学基金重大计划（ 10590354）对这项工作的财政支持，并感谢为本研究提供了仿真软件。参考文献 1. J, K (2000) of of 000, 87692 2. C, C (2001) in of an a J 10(1):19 3. J, Y, J, S, R, T, H, T, C (2004) of of 4(5):917928 4. H, B, (2002) in 7(2):146152 5. 2005) of on C/s 1(4):232235 6. H, H (1995) of to of on 4(5):793811 7. H, H (1996) of on of 5(2):253269 8. , G, (1997) to in of 5997, , 3083312 9. 2005) of by GA 1(5):2327 10. , (2005) of on of 2(8):10851094 11. , (2006) of in J 71(3):437445 12. , , (2005) of a J 69(10):314319 13. , (2006) of 7(56):468472 14. N, B, (2002) a . 15. R, , J (1998) of J 3(4):455492 16. D, J, J (1979) A of of in of a 1 (2):239245 17. W, D, N, K (2001) 7(2):129150 18. A, T (1998) A of 92401 19. W, J, M, (1998) of 11 20. H, Y, I (2002) on J 30131:490496 21. , T, I, A (2006) 2(5):369382 22. I, K (2006) A of 006, 91192 到日期： 2006 年 11 月 15 日 /接受日期： 2007 年 4 月 5 日 /网络发布： 2007 年 6 月 15日 007 on 15 006 /5 007 /15 007# 007n an is to in of by of a an of in In a“is s is to of As of a of on is an as of to of a a is of to of We of or or In is in on 15. to or an of It is an in to An ee 6. to a in of 0%. , by a in to et 8a 2008) 37:953960. *)116024 s is it a of 5 is to is in it is up in of et 9 a to 10 1113 to of by or a be as in be to be on 14, 15is of on is of m as j 1;.; m; of in as qj( of is as . of j 1;.; m 12. 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(1) to to be At 85; is on to to (2) is is at is in to be be (3) is is is to a As a of so on a (4) 连交通大学 2013 届本科毕业生毕业设计外文翻译 4 is is At 0% is to a (5) To to a At at on is by On to on as as to on to to be a to to 15 in s as as a so on is a 大连交通大学 2013 届本科毕业生毕业设计外文翻译 5 is to a is is to is to be to is be at be is of to to be to in to is to at to to a of in a in of a in of of is in of of 连交通大学 2013 届本科毕业生毕业设计外文翻译 6 an a to in of at to on is of on of so to an 989 on in as of of in an in 997, to in on of to by 997 000, 0 0% of to of 0 of of 997, s to 0% of of in 0%. as of a of 00 of 000 2000 of 0 000 of 0s, 013 届本科毕业生毕业设计外文翻译 7 d to of 5%, 50% be be in 0% 0% of 大连交通大学 2013 届本科毕业生毕业设计外文翻译 8 中文翻译模具设计与制造模具是工业生产重要的基础手段，在我国，模具制造属于制造业的特殊作用的设备，中国尽管非常早的开始使用并制造模具，但是长期一直没有形成工业。直到 20 世纪 80 年代后期，中国模具工业才驶入正轨。近几年，不仅地方模具企事业单位有了巨大的发展，城乡（个体）的模具事业单位也迅速的发展起来。尽管中国模具工业发展迅速，但是与需求相比，明显需求量更大，它的主要缺口精确地集中在大规模、复杂、长寿命、领域中。由于在模具精准度、寿命、工业周期和生产率等等，中国与国际平均水平还有发达国家仍然有很大的悬殊，因此，需要每年大规模的提高模具水平。中国模具工业必须提高生产率，从现在应该强调国际专业结构调整，与最新水平的提高。结构调整方面，主要是企事业单位向专业的结构调整，产品结构中心向高档模具发展，从进出口改进，高档汽车覆盖件模具成形分析及结构改进、多功能复合模具和复合加工及激光技术在模具设计制造上的应用、高速切削、超精加工及抛光技术、信息化方向发展。最近几年，模具专业结构调整和组织改良步伐在加快，主要表现在大规模的，精确的，复杂的，耐用的中高端模具和模具标准证书的发展速度比普通模具的生产速度更快，塑料模和压铸模的比例在增长；专用模具工厂的质量和效率在提高；“三资”和私人企业发展迅速；股份制改造步伐加快等。从地区分布来看，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。目前发展最快、模具生产最为集中的省份是广东和浙江，江苏、上海、安徽和山东等地最近几年也有较大发展。虽然我国模具总量目前已达到相当规模，模具水平也有很大提高，但设计制造水平总体上落后于德、美、日、法、意等工业发达国家许多。当前存在的问题和差距主要表现在以下几方面：（ 1）总量供不应求，国内模具自配率只有 70%左右。其中低档模具供过于求，中高档模具自配率只有 50%左右。（ 2）企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构均不合理。我国模具生产厂中多数是自产自配的工模具车间（分厂），自产自配比例高达 60%左右，而国外模具超过 70%属商品模具。专业模具厂大多是“大而全”、“小而全”的组织形式，而国外大多是“小而专”、“小而精”。国内大型、精密、复杂、长寿命的模具占总量比例不足 30%，而国外在 50%以上。 2004 年，模具进出口之比大连交通大学 2013 届本科毕业生毕业设计外文翻译 9 为，进出口相抵后的净进口额达美元，为世界模具净进口量最大的国家。（ 3）模具产品水平大大低于国际水平，生产周期却高于国际水平产品水平低主要表现在模具的精度、型腔表面粗糙度、寿命及结构等方面。（ 4）开发能力较差，经济效益欠佳，我国模具企业技术人员比例低，水平较低，且不重视产品开发，在市场中经常处于被动地位。我国每个模具职工平均年创造产值约合 1 万美元，国外模具工业发达国家大多是 15 20 万美元，有的高达 25 30 万美元，与之相对的是我国相当一部分模具企业还沿用过去作坊式管理，真正实现现代化企业管理的企业较少。造成上述差距的原因很多，除了历史上模具作为产品长期未得到应有的重视，以及多数国有企业机制不能适应市场经济之外，还有下列几个原因：（ 1）国家对模具工业的政策支持力度还不够，虽然国家已经明确颁布了模具行业的产业政策，但配套政策少，执行力度弱。目前享受模具产品增值税的企业全国只有 185 家，大多数企业仍旧税负过重。模具企业进行技术改造引进设备要缴纳相当数量的税金，影响技术进步，而且民营企业贷款十分困难。（ 2）人才严重不足，科研开发及技术攻关投入太少，模具行业是技术、资金、劳动密集的产业，随着时代的进步和技术的发展，掌握并且熟练运用新技术的人才异常短缺，高级模具钳工及企业管理人才也非常紧张。由于模具企业效益欠佳及对科研开发和技术攻关重视不够，科研单位和大专院校的眼睛盯着创收，导致模具行业在科研开发和

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