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江苏财经职业技术学院江苏财经职业技术学院毕业设计附本纸罐塑料扣盖注射模设计纸罐塑料扣盖注射模设计Paper cans plastic buckle cap injection mold design学生姓名孙路学院名称江苏财经职业技术学院专业名称模具设计与制造指导教师陈青云年月日江江苏苏财财经经职职业业技技术术学学院院毕毕业业设设计计（论论文文）任任务务书书 江苏财经职业技术 学院 模具设计与制造 专业设计（论文）题目 纸罐塑料扣盖注射模设计 Paper cans plastic buckle cap injection mold design 学 生 姓 名 孙路 班 级 09 模具 2 班 起 止 日 期 指 导 教 师 陈青云 教研室主任 发任务书日期 年 月 日1.1.毕业设计的背景：毕业设计的背景：塑料制品已在工业、农业、国防和日常生活中的各方面得到广泛应用， 特别是在日常生活中更为突出。塑料制品的成型方法很多，其主要是用于 注射，挤出，压制和气压成型等。而注射模挤出约占成型总数的 60%以上。 注射成型分为加料，熔融塑料，注射制件冷却和制件脱模等五个步骤。塑 料注射模主要用于热塑料制品的成型，它是塑料制品生产中十分重要的工 艺装置。注射模的机基本组成是：定模机构，动模机构，浇注系统，导向 推出装置，冷却和加热装置，排气系统。因注射模成型的广泛使用，正式我这个设计的根本出发点。2.2.毕业设计毕业设计( (论文论文) )的内容和要求：的内容和要求： 1.主要研究内容： 分析塑件的工艺性；选择注射设备，选择分型面，设计注射模成型零件，设计浇注系统、导向机构、推出机构、冷却系统。2.主要任务及目标：通过毕业设计，掌握注射模设计的基本步骤，熟悉塑料注射模的各个组成部分的设计要领，能够独立设计注射模具。3.基本要求： 设计说明书字数不少于 2 万字； 工程绘图量折合成图幅为 A0 号的图纸不少于 3.5 张； 翻译与课题有关的外文资料，译文字数不少于 5000 字。3.3.主要参考文献：主要参考文献： 1.塑料成型模具与设备夏江梅 机械工业出版社 2005；2.模具工程 H.瑞斯 化学工业出版社 2005；3.实用注射模设计手册 贾润礼、程志远编，中国轻工业出版社；4.注射模具设计与制造使用技术 王树勋编，华南理工大学出版社；4.4.毕业设计毕业设计( (论文论文) )进度计划进度计划( (以周为单位以周为单位) )：起 止 日 期工 作 内 容备 注第 1 周第 2 周第 3 周第 4 周第 5 周第 6 周第 7 周第 8 周第 9 周第 10 周第 11 周第 12 周第 13 周第 14 周第 15 周第 16 周查阅资料，对塑件的工艺性进行分析；选择注射机，选分型面，确定模具的结构形式；成型零件设计；浇注系统设计；合模导向机构设计；模温冷却系统设计；推出机构设计；模架尺寸确定；查阅资料，翻译英文资料；绘零件图；绘零件图；画装配图；毕业设计论文初稿完成；毕业论文定稿；准备答辩；答辩。教研室审查意见： 室主任 年 月 日学院审查意见： 教学院长 年 月 日江苏财经学院江苏财经学院毕业设计（论文）开题报告课 题 名 称： 纸罐塑料扣盖注射模设计 学 生 姓 名： 孙路 学号： 0911103223 指 导 教 师： 陈青云 职称： 讲师 所 在 学 院： 江苏财经职业技术学院 专 业 名 称： 模具 设 计与 制 造 江苏财经学院 2 0 0 8 年 3 月 4 日说说 明明1根据江苏财经职业技术学院毕业设计(论文)管理规定 ，学生必须撰写毕业设计（论文）开题报告 ，由指导教师签署意见、教研室审查，学院教学院长批准后实施。2开题报告是毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。学生应当在毕业设计（论文）工作前期内完成，开题报告不合格者不得参加答辩。3毕业设计开题报告各项内容要实事求是，逐条认真填写。其中的文字表达要明确、严谨，语言通顺，外来语要同时用原文和中文表达。第一次出现缩写词，须注出全称。4本报告中，由学生本人撰写的对课题和研究工作的分析及描述，没有经过整理归纳，缺乏个人见解仅仅从网上下载材料拼凑而成的开题报告按不合格论。5. 课题类型填：工程设计类；理论研究类；应用（实验）研究类；软件设计类；其它。6、课题来源填：教师科研；社会生产实践；教学；其它课题名称纸罐塑料扣盖注射模设计课题来源自选课题类型模具设计类选题的背景及意义塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类，因此，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。 注塑成型是现代塑料工业中的一种重要的加工方法 ,世界上注塑模的产量约占塑料成型模具总产量的 50 %以上 ,尤其是家电盒型注塑产品需求量不断增加，注塑成型能一次成型形状复杂、尺寸精确的制品 ,适合高效率、大批量的生产方式 ,以发展成为热塑性塑料和部分热固性塑料最主要的成型加工方法 ，注塑模具的设计与制造主要依赖于设计者的经验和技师的制造技艺 ,一般需要经过反复调试和修模才能正式投入生产 ,这种传统的生产方式不仅使产品的生产周期延长 ,生产成本增加 ,而且难以保证产品的质量，要解决这些问题 ,必须以科学分析的方法 ,研究各个成型过程的关键技术，塑料注塑成型是一个复杂的加工与物理过程 ,为实现注塑产品的更新换代 ,提高企业的竞争能力 ,必须进行注塑模具设计与制造及成型过程分析的 CAD/ CAM/ CAE 集成技术的研究国外注塑模 CAD/ CAM/ CAE 技术研究的成果有关统计数据表明:采用注塑模 CAD/ CAE/CAM 技术能使设计时间缩短 50 %,制造时间缩短 30 %,成本下降 10 %,塑料节省 7 % 注塑模计算机模拟技术正朝着与 CAD/ CAE 无缝整体集成化方向发展 ,注塑 CAD 所构造的几何模型为实现注塑模 CAE 技术提供了基本的几何拓扑信息和特征信息 ,注塑模 CAE 的目标是通过对塑料材料性能的研究和注射成型工艺过程的模拟和分析 ,为塑料制品的设计、材料选择、模具设计、注射成型工艺的制定及注射成型工艺过程的控制提供科学依据 。 纸罐塑料扣盖是家用产品，在日常生活中使用普遍。采用注射成型的方法得到扣盖，这种方法生产的优点是：成型周期短，能一次成型外形复杂的结构，对各种塑料的适应性强，生产效率高。研究内容拟解决的主要问题1)分析塑件的工艺性；2)选择注射设备，选择分型面；3)设计注射模成型零件、浇注系统、导向机构、推出机构、冷却系统；4)设计说明书的字数不少于 2 万字；5)工程绘图量折合成图幅为 A0 号的图纸不少于 35 张；6)翻译与课题有关的外文资料，译文字数不少于 5000 字；研究方法技术路线1.研究的背景：塑料制品已在工业、农业、国防和日常生活中的各方面得到广泛应用，特别是在日常生活中更为突出。塑料制品的成型方法很多，其主要是用于注射，挤出，压制，压铸和气压成型等和气压成型等。而注射模，挤出约占成型总数的 60%以上。注射成型分为加料，熔融塑料，注射制件冷却和制件脱模等五个步骤。塑料注射模主要用于热塑料制品的成型，它是塑料制品生产中十分重要的工艺装置。注射模的基本组成是：定模机构，动模机构，浇注系统，导向装置，顶出机构，型芯机构，冷却和加热装置，排气系统。因注射模成型的广泛使用，正是我这个设计的根本出发点。2.参考资料：（1）陈志刚编的塑料模具设计 ，从书中了解塑料成型原理，塑料模具的设计和注射模具等的设计过程，知道此次设计的是什么，合理安排此次毕业设计进度。（2）史铁梁编的模具设计指导 ，贾润礼、程志远编的使用注射模设计手册和 H.瑞斯编的模具工程给予了我设计过程中要使用的数据资料。（3）王树勋编的注射模具设计与制造实用技术等书，我从中了解到模具材料，模具制造工艺等方面的知识。对模具的设计加工打下基础。（4）图书馆内的电子数据库内的全国优秀博硕论文资料，给予了我论文书写的规范和参考。3.研究方法：使用 PRO/ENGINEER 软件设计零件，并将设计完成的塑料制品调入到模具设计模块当中，再进行注射塑料模具、型腔、型腔排布、型芯、浇注系统、导向机构、冷却系统等的设计，做出模具的三维实体图，最后完成二维工程三视图。4.使用的软件和工具：PRO/ENGINEER AUTOCAD 5.塑料模塑成型的发展趋势: (1)CAD/CAM/CAE 技术在模具设计也制造中的应用(2)大力发展快速原型制造(3)研究和应用模具的快速测量技术与逆向工程(4)发展优质模具材料和采用先进的热处理和表面处理技术(5)提高模具标准化的水平和模具标准件的使用率(6)模具的复杂化、精度化与大型化(7)模具工业信息化。研究的总体安排和进度计划 第 1 周：查阅资料，对塑件的工艺性进行分析； 第 2 周：选择注射机，选择分型面，确定模具的结构形式； 第 3 周：成型零件设计； 第 4 周：浇注系统设计； 第 5 周：合模导向机构设计； 第 6 周：模温冷却系统设计； 第 7 周：推出机构设计； 第 8 周：模架尺寸确定； 第 9 周：查阅资料，翻译英文资料； 第 10 周；绘零件图； 第 11 周；绘零件图； 第 12 周：画装配图； 第 13 周：毕业论文初稿完成； 第 14 周：毕业论文定稿； 第 15 周；准备答辨； 第 16 周；答辩。主要参考文献1、 塑料成型模具与设备 夏江梅 械工业出版社 2005；2、 模具工程 H. 瑞斯 化学工业出版社 2005；3、 实用注射模设计手册 贾润礼、程志远编，中国轻工业出版社4、 注射模具设计与制造实用技术 王树勋编，华南理工大学出版社指导教师意 见 指导教师签名： 年 月 日 教研室意见学院意见教研室主任签名：年 月 日 教学院长签名： 年 月 日毕业设计（论文）进度记录表毕业设计（论文）进度记录表指导教师意见第12周主要完成工作：第34周主要完成工作：第56周主要完成工作：第78周主要完成工作：第910周主要完成工作：第1112周主要完成工作：第1314周主要完成工作：毕业设计（论文）指导记录表毕业设计（论文）指导记录表指导内容记录： 指导教师签名： 年 月 日指导内容纪录：指导教师签名： 年 月 日指导内容纪录：指导教师签名： 年 月 日指导内容纪录：指导教师签名： 年 月 日指导内容记录： 指导教师签名： 年 月 日指导内容纪录：指导教师签名： 年 月 日指导内容纪录：指导教师签名： 年 月 日指导内容纪录：指导教师签名： 年 月 日指导内容记录： 指导教师签名： 年 月 日指导内容纪录：指导教师签名： 年 月 日指导内容纪录：指导教师签名： 年 月 日指导内容纪录：指导教师签名： 年 月 日指导内容记录： 指导教师签名： 年 月 日指导内容纪录：指导教师签名： 年 月 日指导内容纪录：指导教师签名： 年 月 日指导内容纪录：指导教师签名： 年 月 日江苏财经职业技术学院学生毕业设计（论文）中期情况检查表学院名称： 江苏财经学院 检查日期： 年 月 日学生姓名孙路专业班级09 模具（2）班指导教师陈青云设计（论文）题目纸罐塑料扣盖注射模设计工作进度情况是否符合任务书要求进度能否按期完成任务工作态度情况(态度、纪律、出勤、主动接受指导等)质量评价(针对已完成的部分)存在问题和解决办法检查人签字学院负责人签字 江苏财经职业技术学院毕业设计（论文）指导教师评阅表江苏财经职业技术学院毕业设计（论文）指导教师评阅表学院：江苏财经学院 专业：模具设计与制造 学生：孙路 0911103223题目： 纸罐塑料扣盖注射模设计 成绩评定评价项目评价要素优良中及格不及格工作态度认真，按时出勤工作态度能按规定进度完成设计任务选题方向和范围选题难易度选题质量选题理论意义和实际应用价值查阅和应用文献资料能力综合运用知识能力研究方法与手段实验技能和实践能力能力水平创新意识内容与写作结构与水平规范化程度设计论文质量成果与成效建议成绩是否同意参加答辩指导教师意见评语：指导教师签字：年 月 日江苏财经职业技术学院毕业设计（论文）评阅表江苏财经职业技术学院毕业设计（论文）评阅表学院： 江苏财经学院 专业： 模具设计与制造 学生： 孙路 学号：0911103223题目： 纸罐塑料扣盖注射模设计 成绩评定评价项目评价要素优良中及格不及格选题方向和范围选题难易度选题质量选题理论意义和实际应用价值查阅和应用文献资料能力综合运用知识能力研究方法与手段实验技能和实践能力能力水平创新意识内容与写作结构与水平规范化程度设计论文质量成果与成效建议成绩是否同意参加答辩评阅教师意见评语：评阅教师签字：年 月 日江苏财经职业技术学院毕业设计（论文）答辩及综合成绩评定表学 院江苏财经学院专业班级09 模具（2）班学生姓名孙路学 号0911103223指导教师陈青云设计论文题 目纸罐塑料扣盖注射模设计答辩时间年 月 日 时 分至 时 分答辩地点姓名答辩小组成 员职称提问人提问主要内容学生回答摘要答辩记录答辩记录人签字：答辩小组意见答辩评语：答辩成绩 答辩小组组长签字：指导教师评定成绩评阅教师评定成绩答辩成绩综合评定成绩综合成绩评定答辩委员会主任签字： 年 月 日江苏财经职业技术学院毕业设计(论文 )I摘要本论文主要是针对带螺纹的纸罐塑料扣盖的模具设计,通过对塑件进行工艺分析，最终设计出一副注射模。该论文从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的浇注系统、冷却系统、脱模机构、分型面的选择、导向机构做了详细的分析。根据题目设计的主要任务是纸罐塑料扣盖注射模具的设计，也就是设计一副注射模具来生产纸罐塑料扣盖塑件产品，以实现自动化提高产量。针对扣盖的实际情况，扣盖作为包装容器大批量生产，宜采用一模多腔，其优点在于大大降低了扣盖的生成成本。通过模具设计表明该模具能达到水扣盖的质量和加工工艺要求。关键词关键词 塑料注射模具；螺纹扣盖；螺纹型芯江苏财经职业技术学院毕业设计(论文 )IIAbstractThis paper mainly aimed at a injection mould design for the thread cup lid,through the analysis of the plastic product , the injection mould was designed. This paper from the technology capability of the product mix, the structure of the mould embarks, the pouring system, the cooling system,the ejection mechanism,the parting surfaces selection,the guding mechanism has made the detailed analysis.According to the subject, the primary mission of this subjection is the injection mould design for the drinking cup lid. That also means we must to design a injection mould to produce the drinking cup lid to realize the automation and increase the output.Aiming at the actual situation of the cup lid ( it used as packing vessel and mass production),the mould uses multi-cavities suitably . Its merit lies in reducing the production cost of the cup lid greatly . Through this paper we can know that this mould can achieve the quality and processing technology requirement of the drinking cup lid . Keywords plastic injection mould thread cup lid thread core江苏财经职业技术学院毕业设计（论文）1目目 录录1 绪论.11.1 塑料及塑料工业的发展状况.11.2 塑料模具的类型.21.3 塑料模具中新技术的应用.31.4 我国塑料模具工业和今后的发展方向.42 塑件的工艺性分析及注射机的初步选定.52.1 塑件的功能设计.52.2 塑件材料的选择.52.2.1 材料的化学物理特性.72.2.2 制品的注射工艺条件参数.72.3 塑件的结构设计.72.3.1 塑件的结构.82.3.2 脱模斜度.92.3.3 螺纹设计.92.4 塑件的尺寸精度和表面质量.92.4.1 塑件的尺寸精度.92.4.2 塑件的表面质量.102.4.3 塑件的尺寸.103 分型面的选择及型腔数目的确定.123.1 分型面的选择原则.123.2 分型面的确定.133.3 型腔数目的确定.133.4 型腔的布局.134 成型零件尺寸的确定.154.1 凹模工作尺寸的计算.154.2 凸模工作尺寸的计算.154.3 螺纹型芯工作尺寸的计算.164.4 型腔壁厚和底板厚度计算.175 浇注系统设计.195.1 浇注系统设计的基本原则.195.2 浇注系统设各部件设计.195.2.1 主流道的设计.195.2.2 主流道衬套（浇口套）的设计.20江苏财经职业技术学院毕业设计（论文）25.2.3 分流道的设计.215.2.4 浇口的设计.215.2.5 冷料穴的设计.225.3 排气系统的设计.236 合模导向机构的设计.247 脱模机构的设计.257.1 脱模机构的分类及选用.257.2 脱模机构的设计原则.257.3 脱模力的计算.267.4 模具传动系统的设计.267.4.1 轴及齿轮参数的确定.267.4.2 电机转速及轴承的选择.278 注射机的校核.288.1 最大注射量的校核.288.2 注射压力的校核.288.3 锁模力的校核.288.4 开模行程的校核.289 模温冷却系统的设计.309.1 温度调节对塑件质量的影响.309.2 冷却系统的设计原则.309.3 冷却系统的结构形式.319.4 冷却系统的计算.319.4.1 冷却时间的确定.319.4.2 模具热量的计算.3110 模架的选择.3510.1 模具的校核.3510.1.1 模具外形尺寸的校核.3510.1.2 模具厚度的校核.3510.1.3 模具安装尺寸的校核.3510.2 模具运动过程.36结论.37致谢.38参考文献.39附录.40江苏财经职业技术学院毕业设计 (论文 )0附录江苏财经职业技术学院毕业设计 (论文 )1江苏财经职业技术学院毕业设计 (论文 )2江苏财经职业技术学院毕业设计 (论文 )3江苏财经职业技术学院毕业设计 (论文 )4江苏财经职业技术学院毕业设计 (论文 )5江苏财经职业技术学院毕业设计 (论文 )6江苏财经职业技术学院毕业设计 (论文 )7单浇口优化注塑模摘要：本文论述了一种单浇口位置优化注塑模具的方法。客观的浇口优化，尽量减少注塑制品翘曲变形，因为翘曲是一个关键质量问题，对大多数注塑件，这绝大部分受浇口位置影响。专题翘曲的定义是用比例最大位移对特征表面预计长度的表面特征来描述零件翘曲。优化相结合，数值模拟技术，以找到最佳的浇口位置，其中，模拟退火算法就是用来寻找最佳的浇口位置。最后，其中一个例子是讨论有关文件，并可以得出结论认为，所提出的方法是有效的。关键词：注塑模， 浇口位置和结构优化，功能翘曲导言 塑料注塑成型，是一种广泛使用的，复杂的，对大型品种的塑料制品，尤其是那些高产量要求，精密复杂形状的有高效率的技术制作。质量注塑件是一个有功能性，部分几何，模具结构和工艺条件的塑胶材料。最重要的一部分，注塑模，基本上是以下三组组成：腔，浇口和浇道， 和冷却系统。 Lam 和 Seow （ 2000） ，Jin 和 Lain（ 2002）达到平衡腔不同壁厚的一部分。平衡充填过程内部腔给出了一个均匀分布的压力和温度，可大幅度减少该部的翘曲。但腔平衡只是其中一个影响零件质量的重要因素。尤其是零件有其功能要求，其厚度通常不应该多种多样。从这个角度谈了注塑模具设计，浇口是由其尺寸和位置，和浇道系统的规模和布局表征的。浇口尺寸和浇道布局通常定为常量。相对地，浇口位置和浇道的大小是比较有弹性的，能够多样的影响零件质量。因此，他们往往优化设计参数。 Lee 和 Kim（1996 年）为多种注射溶洞优化了浇道和浇口的大小来平衡浇道系统。浇道维持平衡可以理解为有相同腔的多腔模具的不同入口压力，在每一个腔每一个熔体流道底部有不同的情体积和几何形状。该方法已显示压力在整个多腔模具成型周期中的单腔里均匀分布。 Zhai 等（2005 年）发布两个浇口位置优化，它的一个成型腔是由一个在压力梯度的基础上的高效率的搜索方法（ PGSS） ，为由不同尺寸的浇道多浇口零件定位，熔接线向理想的地点（翟等， 2006 ） 。作为大容量的一部分，多浇口需要缩短最高流径，与相应减少注射压力。该方法大可成为设计多浇口单型腔的浇口和浇道。 许多注塑件是只制作一个浇口，无论是在单型腔模具或多个腔模具。因此，单浇口的浇口位置是最常见的设计优化参数。形状分析方法是由 Courbebaisse 和 Gaarrcia 2002 年提出，是最佳浇口位置的注射成型估计。后来，他们研制的这种理论进一步研究和应用于单一浇口位置优化的一个 L 形例子（库尔伯贝斯，2005 年） 。 它易于使用，而不耗费时间，而且它只不过是提供了简单的有均匀厚度的平面零件。 Pandelidis 和 Zou（1990 年）提出的优化浇口位置，由间接质量相关引起的翘曲和物质降解，这代表着加权温度差，摩擦过热的时间。翘曲是受上述因素的影响， 但它们之间的关系并不明确。 因此，优化效果是受制于测定转归的加权因素。 Lee 和 Kim（ l996b ）研制出一种自动选择浇口位置的方法，其中一套初步浇口位置，由设计师提出，最优浇口是位于相邻节点。结论在很大程度上取决于设计师的直觉，因为第一步是基于设计师的主张。 所以在相当大的程度上，受限于设计师的经验。 Lam 和 Jin（2001）开发了浇口位置优化方法，基于最大限度地减少了标准偏差的流径长度（标准差大 ）和在成型充填过程中的标准偏差的灌装时间（标准差 T ） 。随后，沈等人（ 2004 年 ） ，优化了浇口位置设计通过最小加权充气压力，灌装时间区别不同的水流路径，温差变化大，以及过度包装的百分比。Zhai 等 （ 2005 年）在去年底调查了最佳浇口位置与评价标准的注射压力。这些研究人员介绍目标函数作为注塑成型灌装操作，这对相关产品的品质有益。 但之间的相关性是非常复杂和不清晰在它们之间已经观察到。 人们还很难选择适当的加权因子为每个函数。 一个新的目标函数来评价注塑制品翘曲变形，以优化浇口位置。 直接衡量零件质量，这项调查定义特征翘曲来评价零件翘曲，这是从流加翘曲模拟产出 Mouldflow 塑料洞察力（电传等）的软件。目标函数最小化，在浇口位置优化，以达到最低变形。 模拟退火算法是用来寻找最优浇口位置。 给出了一个例子来说明建议优化程序的有效性。质量措施：特征翘曲定义特征翘曲 运用优化理论设计浇口，零件的质量措施必须指定在初审。术语质量可转介许多产品性能，如力学，热学， 电子，光学，工效学或几何性质。有两种零件质量测量：直接和间接。一个有预测性的江苏财经职业技术学院毕业设计 (论文 )8模型，从数值模拟结果，可作为一个直接的质量测量。 相比之下，间接测量的零件质量是正相关目标质量，但它并不能提供对其质量的直接估计。翘曲，在相关工程的间接质量测量，是一个注塑成型流动行为或加权。 这种行为是作为填充不同流径的时间差，温度差，过度包装的比例问题，等等。这是很明显的，翘曲是受这些因素的影响，但翘曲和这些因素的关系是不明确的，而且决定这些因素所占的比重是相当困难的。因此，用上述目标函数优化大概不会减低零件翘曲，甚至是完美的优化技术。 有时，不恰当加权因素，将导致完全错误的结果。一些统计量计算，节点位移被定性为直接质量测量，以达到最低变形链优化研究。统计数量通常是最多节点位移，平均每年有 10%的节点位移，而且整体平均节点位移（李和金， 1995 ; 1996 ） 。这些节点的位移容易从数值模拟结果获得，统计值，在一定程度上代表着变形。 但统计位移不能有效地描述变形的注塑件。 在工业方面，设计者和制造商通常更加注意，部分上翘曲在某些特点上超过整个变形注射模塑件的程度。在这项研究中，特征翘曲是用来形容变形的注塑件。特征翘曲是表面上的最大位移与表面特征的预计长度之比（图 1 ） ： （1） 其中 是特征翘曲， h 是特征表面偏离该参考平台的最高位移，L 是在与参考方向平行的参考平台上的表面特征的预计长度。 对于复杂的特点（这里只讨论平面特征） ，翘曲的特点是通常在参考平面内分为两个区域，它是代表一个二维坐标系统： （2） 其中，是特征翘曲在 X ， Y 方向， ，是表面特征的预计长度在X ，Y 上的投影。特征翘曲的评定 与相应的参考平面和投影方向结合起来测定目标特征后， ，其 L 的值可以从图中用解析几何立即计算出来（图 2 ） 。在特定的表面特征和预测的方向，L 是一个常量。 但 H 的评定比 L 复杂得多。江苏财经职业技术学院毕业设计 (论文 )9 模拟注射成型过程是一种常见的技术，以预测质量来设计零件，设计模具和工艺设置。结果翘曲模拟表达为节点挠度上的 X ， Y ， Z 分量 ，以及节点位移 W。W 是向量长度的矢量总和：+ + ，其中 i，j，k 是在 X，Y，Z 方向上的单位矢量。H 是在特征表面上的节点的最大位移， 这与通常方向的参考平面相同，并能产生结果的翘曲仿真。 计算 h 时，节点的挠度提取如下： 其中是挠度在正常方向参考平面内提取节点; ， ， 是对挠度的 X ， Y ， Z 分量的提取节点;， 是角度的向量参考; A 和 B 是终端节点，可以预测方向（图 2 ） ; 和是节点 A 和 B 的挠度： 其中， ，是对节点 A 的挠度在 X，Y，Z 方向上的分量； ，和是对节点B 的挠度在 X ， Y ， Z 方向上的分量; 和是终端节点挠度的加权因子，计算方法如下： 是提取节点和节点 A 投影间的距离， H 是的最大绝对值。 在工业方面，视察该翘曲借助了一个触角衡量，被测工件放在一个参考平台上。 H 是一个最大数值，读数在被测工件表面和参考平台间。浇口位置优化问题的形成 从质量来说， 翘曲 ，是指永久变形的部分不是由实用的负载引起的。 它是由整体差动收缩引起，即聚合物流通，包装，冷却，结晶的不平衡。 安置一个浇口，在注射模具整个设计中是一个最重要的步骤。 高质量的成型零件受浇口的影响很大，因为它影响塑料流进入型腔的浇道。因此，不同的浇口位置会引入不均匀的取向，密度，压力和温度分布，因而引入不同的值和分配翘曲。 因此，浇口位置，是一个有用的设计变量，以尽量减少注塑零件翘曲。因为相关关系浇口位置和翘曲分布，是在相当大程度上独立于熔体和模具的温度，在这项调查中它是假定该成型条件保持不变。 注射成型零件翘曲是量化特征翘曲，其中在上一节讨论了。 因此单一浇口位置优化，可以依如下制造 ：最小化：主题：江苏财经职业技术学院毕业设计 (论文 )10其中 是特征翘曲变形; p 是在浇口位置的注入压力; 是注入成型机器的可允许注入压力或被设计者或制造业者指定的可允许的注入压力; x 是坐标向量的候选浇口位置; 是节点有限元网格模型的一部分，为注射成型过程模拟; N 是节点总数。 在有限元网格模型中，每一个节点都有可能是一个浇口。 因此，可能是浇口位置的总数 是一个有关的总节点数目 N 和总浇口数 n 的函数： 在这项研究中，只对单浇口选址问题进行调查。模拟退火算法 模拟退火算法是其中最强大和最流行的元启发式解决优化问题，因为提供良好的以实际条件全面化解决办法。 该算法是基于 Metropolis （ 1953 ） ，这原本是用来在原子某一特定温度找到一个平衡点的方法。这一算法和数字最小化的联系是 Pincus（ 1970 年）第一个注意到，但Kirkpatrick（ 1983 年）等人提议，把它形成一项优化技术组合（或其他）。 运用模拟退火法优化问题，目标函数 f 是用来作为函数 E 的能源，而不是找到一个低能源配置，问题就变成寻求近似全局最优解。配置的值的设计变量是替代能源配置本身，控制参数的过程是取代温度。 一个随机数发生器被用作为设计变量产生新的值。 这是显而易见的，该算法只需要将极小化问题列入考虑范围。 因此，在最大化问题上，目标函数是乘以（ -1 ） 来取得一个可能的数。 模拟退火算法的主要优点是比其他方法更能够避免在局部极小被困。 这种算法采用随机搜索，而不是只接受变化，即减少目标函数 f ，而且还接受了一些变化来增加它。 后者则是接受一个概率 P 其中是 f 的增量， k 是 Boltzman 常数， T 是一个控制参数，其中原数分析是众所周知的恒温制度 ，并且无视客观功能参与。 在浇口位置优化，实施这一算法的说明图（图 3），此算法的详细情况如下：江苏财经职业技术学院毕业设计 (论文 )11 （ 1 1 ） SA 算法开始是从最初的浇口位置，同一个指定值的温度参数 T （温度计数器 K最初定为零） 。 适当控制参数（ 0 c 1 ）给出退火过程与马尔可夫链 N。（ 2 2 ） SA 算法在的旁边生成一个新的浇口位置来计算目标函数f（ x ）的值。（ 3 3 ）新浇口位置由接受函数决定接受的概率 一个统一的随机变量产生 0,1 ， 如果， 接受，否则就拒绝。 （ 4 4 ） 这个过程重复是的迭代次数（ ），用这种序列审判浇口位置被称为马尔可夫链。 （ 5 5 ）因为减少的温度，生成一个新的马尔可夫链，（在先前的马尔可夫链里，从最后接受的浇口位置生成），这一“温度”减少的过程将一直持续直到酸算法结束。应用与探讨在一个复杂的工业产品中应用，在这一节讨论质量测量和优化方法。 该部分是由一个制造商提供，如图 4 所示。 在这一部分，平坦的基底表面上是最重要的轮廓精度要求。因此 ，翘曲变形特征在基底表面讨论，其中参考平台指定为水平面附于基底表面，纵方向指为预计参考方向。参数 h 是基底面对正常方向的最高偏转即垂直方向，参数 L 是基底表面的预测长度在纵向上的投影。 江苏财经职业技术学院毕业设计 (论文 )12图 4 制造商提供的工业产品 该产品的材料是尼龙 Zytel 101L（ 30 EGP，杜邦工程聚合物） 。 在模拟算法中的成型条件列在表 1 。 图 5 显示了有限元网格模型的一部分，是受制于数值模拟。 它有 1469 个节点和 2492 元素。 目标函数，即特征翘曲，由方程（ 1 ） ， （ 3 ） （ 6 ）定义 。 其中 h 是从流量+流道分析序列中式（ 1 ）里的 MPI 所得 ，L 在该工业产品中的测量值即 L = 20.50 毫米。表 1 在仿真中的成型条件 MPI 的是注塑成型模拟使用最广泛的软件，它可以向您推荐在流动平衡前提下的最佳浇口位置。 对于浇口位置设计，浇口位置分析是一个有效的工具，但除了实证方法。 对于这点，浇口选址分析，MPI 认为最佳浇口位置是接近节点 N7459 ，如图 5 所示。零件翘曲是模拟在此推荐浇口基础上，因此，特征翘曲评定： ，这很有价值。 在实际制造中，零件翘曲是可见的在样品工件上。 这是制造商不能接受的。 在基底表面的最大翘曲，是由不均匀取向分布的玻璃纤维造成的，图 6 所示。图 6 显示，玻璃纤维取向的变化，从消极方向到积极方向进行，因为这个浇口位置，尤其是最大的纤维方向转变在这个浇口附近。浇口位置造成的多样化的纤维取向引起严重的差动收缩。 因此，特征翘曲是和浇口的位置有关，必须优化，以减少部分翘曲。江苏财经职业技术学院毕业设计 (论文 )13 在本条中搜索讨论优化浇口位置，模拟退火， 模拟退火算法 ，是适用于这个的。 最高迭代次数选定为 30 至确保精密的优化，而且进行多次的随机试验，让每一次迭代中被评为 10 至跌幅的概率为无效迭代，使之没有一个重复的方案。 N7379 节点（图 5） ，是最佳浇口位置。 特征翘曲评定，从翘曲模拟结果函数 f（X）= = 0.97 ，可说是少于 MPI 建议的浇口。 在实际制造中零件翘曲符合制造商的要求。 图 6b 表明，在模拟纤维取向。它是可见的最优浇口位置，取决于玻璃纤维取向，因此，减少收缩差异在垂直方向沿纵向发展。因此，特征翘曲减少了。结论 在这项调查中，特征翘曲是来描述注塑制品翘曲变形，在数值模拟软件 MPI 的基础上评定。 特征翘曲的评定是为单一浇口位置塑胶注塑模具，基于数值模拟结合模拟退火算法优化。 工业产品作为一个例子来说明所提出的方法。 该方法取决于最佳浇口位置，产品是令制造商满意的。 这个方法也适合于其它翘曲最小化的优化问题，例如优化多浇口位置，流道系统的平衡，并选择各向异性材料。参考文献：Courbebaisse,G,2005Numerica1 simulation of injection moulding process and the pre-moulding concept.Computational Materials Science，34(4)：397-405.dol：1O1O164commatsci2004110041 Courbebaisse，G，Garcia，D ，2002Shape analysis and injetion moulding optimization Computational Materia Science，25(4)：547553 dol：lO1016S09270256(0003336。Jin，S ，Lam，YC ，200225D cavity balancingJournal of Injection Moulding Technology，6(4)：284296 Kirkpatrick，S ，Gerlatt，CDJr ，Vecchi，M 江苏财经职业技术学院毕业设计 (论文 )14E，1983Optimization by simulated annealingScience，220(4598)：671680.dol：lO1126science 2204598671LamY CSeow,LW 2000Cavity balance for plastic injection mouldingPolymer Engineering and Science，40(6)：12731280doi：1O1O02pen 11255Lam，Y C，Jin，S，200 1Optimization of gate location for plastic injection mouldingJournal of Injection Moulding Technology，5f3)：180一l92Lee BH，Kim ，BH，1995Optimization of part wal1 thicknesses to reduce warpage of injectionmoulded parts based on the m odified complex method Polymer-Plastics Technology andEngineering34(5)：7938 l