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优化设计及仿真,优化,设计,仿真
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优化设计及仿真 塑料注射模具冷却通道 鸿硕公园春芳党 蔚山大学 韩国 1。 简介 注射成型是生产塑料制品的最常用的方法效率高、工艺性。注射成型过程包括三 重要的阶段：填充和包装阶段，冷却阶段，和射血期。 在这些 阶段 中 ，冷却阶段很重要，因为它主要影响生产率和 成型质量。通常情况下， 70% 80%成型周期是由冷却阶段。一个 适当的 冷却通道的设计可以大大减少冷 却时间增加 注射成型过程中的生产力。另一方面，一个有效的冷却系统实现了均匀的温度分布，可以减少不必要的 缺陷影响制件质量等热点，缩痕，微分 收缩，残余热应力，翘曲（陈等人。， 2000；王杨， 2005）。 传统上，模具冷却设计仍然主要是基于实际的知识 设计师的经验。此方法简单，在实践中可能是有效的；然而，这 方 法变得不可行时，成型的部分变得更加复杂和高 冷却效率是必需的。这种方法并不总是保证最佳的设计或 适当的参数值。因此，许多研究人员已经提出了一些 为了解决这一问题的优化方法。选择优化方法 用主要靠经验和每个作者的主观选择。因此， 优化冷却通道的注射寻找合适的优化技术 成型是必要的。 这本书的目的是展示设计冷却的优化设计方法 塑料注射模具通道。传统的直钻冷却通道和 新的共形冷却通道的重点。热传递过程中的并发症 在模具进行分析时，用解析法仅是困难的。 因此，利用数值仿真工具相结合的分析和数值模拟 模拟方法是一种智能的选择应用于现代模具冷却 设计。 这本书的内容如下。冷却通道的布局和 传热过程的注塑模具的基础发生了系统。冷却通道的物理和数学模型也 介绍了。这部分支持读者的基本控制方程有关的 技术 趋势，创新研究 20冷却过程中，如何建立一个合适的仿 真模型。随后，该 基于仿真的冷却通道的优化方法。在这一部分中，国家 艺术的冷却通道的设计优化的研究进行了综述，然后系统 程序的优化设计和优化方法的基础上，模拟提出了。两种优化方法应用于冷却通道的设计优化 提出基于元模型的优化和基于仿真的优化。 的特点，优点，缺点，以及每种方法的适用范围 将分析。最后，两个案例研究 表明了该方法的可行性 本文提出的优化方法。 2。冷却通道的布局 具冷却系统概述 超过三分之二的总周期时间的模具冷却过程的帐户 生产的注射成型的热塑性塑料零件。一个有效的冷却回路设计 减少冷却时间，反过来，增加整体生产力的成型工艺。 此外，均匀的冷却，减少残余应力，提高了零件的质量 保持尺寸精度和稳定性（见图 1）。图 1。适当的冷却设计与差的冷却设计（鞋匠， 2006） 磨具冷却系统通常包括以下几个项目： 温度控制单元 泵 应和回收装置 在模具的冷却通道 模具本身可以被视为一个热交换器，在从热 聚合物熔体的循环冷却液带走。 图 2说明了一个典型的冷却系统部件。图 2。在注射成型中的一个典型的冷却系统 统的直钻冷却通道 直的常见类型钻 孔冷却通道并联和串联。 联冷却通道 并联冷却通道钻直通道，从供给歧管到集合歧管如图 3c 示冷却剂流动。由于该并联冷却通道的流动特性，以及不同的冷却通道的流量可能会有所不同，取决于每个单独的冷却通道的流动阻力。这不同的流量，反过来，导致的冷却通道的传热效率的变化从一个到另一个。作为一个结果，对模具冷却不可能与一个 平行的腔结构的统一。 列冷却通道 冷却通道连接从冷却液入口到出口的一个环称为连续冷却通道（图 3b）。这种类型的冷却通道网络是最 在实践中常用的。通过设计，如果冷却通道的尺寸是均匀的 冷却液可能通过其整个长度保 持其流动率。湍流使 热被转移更有效。对于大型模具，一个以上的连续冷却 通道可能需要保证均匀的冷却液温度，从而均匀的模 冷却 图 3。传 统的直的冷却通道 形冷却水道 （ C）平行的冷却通道 为了获得均匀的冷却，冷却通道应符合模具的表面 被称为随形冷却水道空腔。这种新的实现 对于曲面或空间自由曲面塑件的冷却通道的基础上 固体空白的制造（ 术的发展。另一方面， 共形冷却通道也可由 U 型数控铣床铣槽（ 2004）。图 4 一种共形冷却通道 布局 随形冷却通道不同于直钻常规冷却 渠道。在传统的冷却通道，模具型腔的自由曲面 周围的冷却系的钻孔方法加工的直。 很显然 从冷却系和模具型腔表面的变化，结果在不均匀冷却距离 在成型的部分。相反，对于共形冷却通道，冷却路径与模具型腔表面的冷却间保持几乎恒定的距离 路径和模具型腔表面（见图 4）。据报道，这种冷却通道 提供更好的温度均匀分布在成型的部分比常规。3。物理和数学建模的冷却通道 在身体上，在注射成型冷却过程是一个复杂的传热问题。 为了简化的数学模型，一些假设的应用（ 1998；林， 2002）。模具冷却分析的目的是找到的温度分布 在注塑产品和模具型腔表面的冷却过程。当成型工艺 达到稳态后几个周期，模具的平均温度是恒定的 即使真实温度的周期性波动在成型过程中由于 的热塑性和冷模之间的循环互动。为方便 计算效率，周期平均温度的方法是用于模具区 过渡分析应用于模制部分（公园、跆拳道， 1998；林， 2002； 008）。 涉及过渡传热问题的一般热传导是由 偏微分方程。周期平均温度分布可以表示 稳态热传导方程的拉普拉斯。的平均周期和一个耦合 三维瞬态的方法是计算效率和 足够精确的模具设计的目的（桥， 2006；甘乃迪， 2008）。在传热 模具作为周期平均的稳定状态，和三维有限元模拟分析 温度分布。周期平均的方法因为某种后 过渡期从成型 操作开始，稳态循环热 实现了在模具转移。模具的温度脉动分量 比较小的平均周期分量，周期平均温度 方法是计算比周期过渡分析更有效（ 2005）。 在聚合物的热传递（成型）被认为是瞬态过程。温度 在成型的分布是仿照由以下方程：偏微分方程（ 1）可以通过有限差分方法方便地求解。 由于聚合物和模具之间的接触热阻的性质，对流 边界条件（卡兹默 ， 2007）代替等温边界条件的应用。这一边界条件表示模内聚合物界面传热性质 比 等温 边界条件。在 型零件表面温度和模具温度，分别； 聚合物的热导率。 的传热系数 演叫做热接触电阻（ 据悉， 聚合物之间的模具是不可忽略的。 间隙的作用，接触表面的粗糙度，时间，和工艺参数。的 有很大的不同（ 人。， 1990； 1997； 人。，2000；斯里达尔和 2000；勒高夫等人。， 2005；道森等人。， 2008；人。， 2008； 人。， 2008），和他们通常是通过实验获得。 在模具的聚合物的界面热通量表示如下。其中 N 是表面法向量。 周期的平均热通量是通过公式计算：所需的冷却时间 算如下（ 人， 2001；饶 &舒马赫， 2004。 ）聚合物的热扩散系数 方程系统的一个例子的解决方案（ 1）至（ 5）为一个特定的聚合物与一个给定的过程 参数，如图 6 所示。图 6。典型的温度分布和一个给定的通过有限成型热通量 差分法建立了热平衡时，向模具和热通量热通量 从模具中取出，必须平衡。图 7 显示了配置示意图 在注射模冷却系统和热流量。热量平衡方程表示的。其中 M Q， C 和 E Q Q从熔体冷却液的热通量，热通量交换 分别与环境。图 7。热流量的物理建模和冷却系统的示意图 从熔融的聚合物的热的冷却液流经冷却带走 渠道和模具的外表面周围的环境。热交换 随着冷却液通过强制对流发生，和热交换 环境是通过在模具和热侧面对流和辐射传输 传导到机压板。在实际应用中，模具的外表面可以被视为 因为通过这面绝热损失的热量小于 5%（公园、跆拳道， 1998 周 李， 2005）。因此，热交换可以看作是纯粹的热交换 聚合物和冷却剂之间的热。能量平衡方程的简化 忽略热损失到周围的环境。 热通量从熔融塑料进入冷却剂可以计算为（ 人。， 2002）从在时间 冷却剂改变模具的热通量（ 1998。事实上，这个热通量转移到冷却液应包括总周期时间 填充时间，冷却时间 开模时间 过比较用公式的分析方法得到的分析结果（ 9）和分析得到的结果 商业流程模拟软件，公式（ 9）下的热通量的估计值。在 相反，如果， 9）是以 更换， ，公式（ 9）估计 热通量从模具的交流与冷却。原因是，模具温度 灌浆期和开模阶段开始比别人在成型 周期。在估计或估计是相当大的，申请时间和模具 开放时间是一个不小的部分相比，冷却时间，特别是对于大部分厚度小（公园、荡， 2010）。因此，公式（ 9）调整 约基于矩形平板模壁温度的研究 部分用实用解析模型和数值模拟。冷却通道的位置对热传导的影响可以考虑 利用形状因子 户（ 002） 水的传热系数的计算（饶 &舒马赫， 2004）：在雷诺兹数 在板的形式的塑件冷却时间的计算（ 人， 2001； 饶 &舒马赫， 2004）：从公式（ 14），可以看出，冷却时间只取决于热 一种塑料，部分厚度的特性，以及工艺条件。它不直接依赖于 冷却通道的配置。然而，冷却通道配置的影响 模壁温度 而间接地影响冷却时间。 通过结合方程从（ 7）至（ 14），我们可以得到以下方程：在数学上，与预设的 定义的 热性能，和其他人 材料，方程（ 15）提出了冷却时间 变量之间的关系 冷却通道的配置包括音高与 X，Y 和直径 D 的深度 现实中，模壁温度 预定义的参数，方程（ 15）的 材料的热 性能。 过来的价值，在冷却时间的计算公式的计算结果（ 14）。 4。基于模拟的冷却通道的优化 却系统的设计与优化：先进的 多年来，在注射成型中的冷却阶段的重要性已经引起了极大的 从研究人员和模具设计者的关注。他们一直在争取 在塑料注射模具冷却系统的改进。这一领域的研究可以 分成两组： 优化传统的冷却通道（直钻冷却线）。寻找新的架构的注塑模具的冷却通道（形冷却 通道）。第一组的重点放在如何优化的冷却系统的配置 的形状，大小，和冷却线的位置（唐等人。， 1997；公园和跆拳道， 1998；林， 2002；饶 等人。， 2002；林等人。， 2004；桥， 2005；人。， 2009；周等人。， 2009；哈桑等人， 2010）。 这些研究使用的半解析法和有限差分方法， 边界元法（ 和有限元法（ 饶国（ 2002） 提出了在注射模冷却系统的优化通过使用适用 基于二维热传导方程的解析模型。大多数的研究主要集中在 数值方法。公园和 园、跆拳道， 1998）提 出的优化方法 运用设计敏感的方法在注射成型过程中冷却系统的设计。 传热被视为二维问题。边界元法是首选的解决 在设计模具冷却的传热问题（桥， 2005；周等人。， 2009）。边界元法 有效的模具中的传热计算，因为：（一）与离散化 边界元法不适用于模具的内部区域，不需要网格 代当冷却通道的排列，（ b）边界元方法降低输入数据 由于总节点的减少使计算成本相比，减少了 有限元法。虽然它能扩展到三维应用的新特点 大多数商业注塑成型的软件 ，这些作品主要是基于二维的情形 这并不总是实用研究。此外，大多数案例都是简单的。 三维分析在注塑模具中的传热，基于职业或三维仿真 商业软件是常用的方法。如今，商业仿真软件 能帮助设计者计算温度分布和冷却时间。 然而，这仅仅是模拟工具，这些工具往往局限于 一个单一的模拟。优化的任务，需要一个科学的策略和方法 获得可信的结 果。 . 人。， 2004）提出了一个进化 在塑料注射成型冷却系统的优化方法。在他们的研究中，的 遗传算法在优化和 件算法之间的直 接积分（ 软件包，采用边界元法对模具冷却分析）法。这是最好的选择，现在，对注塑模具冷却优化。然而，有一些 对模拟时间和计算成本的限制，因为遗传算法需要大量的 功能评估之前达到收敛。如果成型部分是复杂的或有 元素数量巨大，计算成本是非常高的。优化策略 也有一些限制，提出和讨论后。第二组调查建立的冷却方案，即形的方式 冷却通道，符合模腔表 面和检查的有效性 该冷却系统。无固相从制造（ 快速原型（ 术 已应用于建立这种复杂的冷却系统。据报道，冷却质量 比常规的冷却通道（萨克斯等人。， 2000；徐等人， 2001； 费雷拉 2003；迪姆拉等人。， 2005；金与玉， 2007； 人。， 2007； 人。， 2007；公园和范， 2009； 人， 2009）。成型技术的金属粉末 能随形冷却通道使模具包括选择性激光烧结 （ 3D 打印（ 3电子束熔炼，和激光净成形。 通过搜索方向的优化技术的分类，有两种不同的 算法：基于梯度的和非基于梯度的优化技术。的 这些算法的优缺点在文献中是简单的。 基于梯度的方法面对困难时的变量的数量增加，他们得到的风险 局部极值。相反，遗传算法往往达到全局最优，但 功能评估或模拟的数目巨大的号码是必需的。如果 每个模拟仿真成本高， 具是极其昂贵的。当塑件的冷却通道是复杂的，分析冷却设计 公式的基础上的一维或二维分析变得不准确。一般的 具的强度 如宇宙，或注射成型模拟专业的 具 流分析等，并在许多最近开发成功 出版物。 宇宙是基于传热分析的有限元方法。 用 边界元法三维模具冷却的问题，由于需要网格 只有模具 的外表面。模流分析应用有限体积法。 具 利用各种分析元素的形状，并有可能创造良好的楔形元件 网格的中心附近的模具表面和粗糙的四面体网格的数量减少 元素和提高近模壁传热计算（甘乃迪， 2008）。 如前所述，使用商业 件模拟是冷却 最近的实践研究的主要趋势时，成型零件或冷却通道 复杂的。太阳 人。， 2002）提出的 U 形铣槽冷却 注射模具的通道。进行了仿真比较，这种冷却效果 采用直通道的冷却通道的宇宙，一个基于分析软件 有限元法。当然，随形冷却通道提供更好的冷却效果比 直冷通道。同样的，其他的一些研究调查的冷却效果 随形冷却水道的快速原型法（迪姆拉 等人，2005；金和 玉， 2007； 人。， 2007； 人。， 2007； 2009）。 真 实验结果表明 ，随形冷却通道比传统的直 在传热方面的冷却通道。模具温度分布甚至比 冷却通道，直。然而，大多数这些研究没有提到 随形冷却水道优化问题。事实上，模具冷却设计不仅针对均匀的冷却，而且减少冷却 时间到目标模壁温度。这是从冷却通道对模具型腔有多远 表面和什么是最好的冷却液温度是复杂的冷却通道仍然 相当多的问题还没有得到彻底解决。它还缺乏研究 这形冷却系统执行以及如何优化其配置为 获得最小的冷却时间，冷却和合理的模具制造成本。此外， 冷却的设计通常是基于设计者的经验和直觉。当成型几何 变得更加复杂，通过试验和错误的方法是耗时的经验 不可行（唐等人。，1997；林， 2002；林等人。， 2004；桥， 2006）。 基于仿真的优化方法在过去的十年中，我们已经看到了 术在模具设计中使用的一个巨大的增长 注射成型工艺分析。利用数值模拟的 件 注射成型过程中，它是可能的成型件质量预测和 在设计的早期阶段发现潜在的问题。由于计算机模拟的速度 和便宜的建筑原型模具或注塑真正执行测试 机器，它降低了制造成本和上市时间。优化设计 总是需要一个回路 的设计评价再设计。因此，能够快速、 很容易地评估不同配置的模具和工艺参数，加快了 的工艺条件和模具结构的变化来确定最佳的搜索 设计。另外，选择合适的优化方法，也减少了 仿真时间以及增加的优化过程中的保真度。 自 2000 以来，注塑成型数值模拟方法比较成熟 随着学术作品的巨大贡献，商业 司，和 计算机硬件的不断发展。如今， 件注射液 注塑成型是塑料设计者的一个不可缺少的工具。模具的设计过程 显示如图 8 所示。在工具制造和生产，设计师必须 确保模具的他 /她设计和生产过程中会产生成型零件的最小缺陷，最大的生产力，和最好的品质。为了满足 这些条件，迭代过程，包括设计的部分或改变改性 模具设计是必需的。改性后，再进行验证的过程。 如果结果不符合检验标准，回路必须继续. 3 种优化方法和系统程序优化 接数值优化方法 术语 “直接数值优化方法 ”是指，这是不必要的 使用间接模型（指第 ）。在这种情况下，利用有限的基于梯度 计算导数或其他非基于梯度的算法差分方法 如遗传算法，模拟 退火算法，启发式搜索的直接应用。优化循环 终止时，达到收敛（最优解），或 终止准则是活跃的。由于 拟计算成本通常是 昂贵的，一个终止准则通常是预先定义的最大数量 模拟。直接模拟系统的过程中注入的优化 成型 如图 9 所示 。图 9。直接模拟系统的程序，在注射成型中的优化迭代的 次数取决于初始点和优化技术，它 可以给不同的最佳设计点。通常，迭代次数的搜索 最佳的设计点的基于梯度的优化大。更多数量的 设计变量，更多的迭代次数。同时，局部优化的一些时间 得到的而不是全局最优。不保证最佳的解决方案或一个 溶液接近最佳的发现。在使用非基于梯度的优化案例 技术，如遗传算法，如果代或功能的数目 评价很 低，他们容易达到最佳点的邻居而优化 点。因此，直接模拟计算基于成本的优化方法 非常高的由于每个模拟注塑成型过程中的最后一个小时如果可能 一些元素是伟大的。 直接模拟的优势为基础的优化，在优化的验证 点是不必要的。它不同于基于元模型的优化方法，将 了 该框架的 真和基于计算机的优化整合使用直接 数值优化技术，提出了如图 10 所示。有两个 该框架包括优化控制器的组成和 件 组件。 件负责分析或模拟。优化器 控制器负责从 件的输出，评价目的 和约束函数，并修改输入（设计变量）根据 所选择的优化算法。在框架中的所有过程 由指令自动执行命令的一种编程语言的编码。 真基于元建模技术的优化 元建模 技术或近似优化技术是一种方法 目标函数是经常近似在低的显函数形式 一个可以接受的精度阶多项式。这种方法有一些好处，如 易于连接到仿真程序，来渲染一个视图的整个设计空间以及 计算效率（帕兰波洛斯， 2002；公园， 2007；王山公园， 2007 荡， 2010）。模型系统程 序优化技术的应用 注射成型是在图 11 所示。元模型的类型可法，径向基图 11。模型系统的程序优化注塑成型过程中的功能， 型，或安。常见的 空间采样技术包括 全因子 ， 心复合设计，正交阵列，拉丁语 超立方体，和最佳拉丁超立方体。运行一个预定义的模拟后 （除了自适应模型技术）根据 略，逼近 过程进行了。元模型的建立。进行优化的过程利用数学近似或模型。由于目标和约束 函数的显式方程的形式，找到最佳的计算成本 解决方案相比可以忽略的总成本。理论 题是这本书的第一章 的范围。 不同于基于优化的直接模拟方法，评估步骤需要 为了在 “最佳 ”的角度验证模型的保真度，因为它总是 存在的元模型和实时响应之间的误差。换句话说，这是一个错误 之间的预测值与实际值的最佳点，因为元模型 近似模型。如果预测和 到的响应之间的误差 如果它满足设计师模拟是可接受的或，优化过程完成 成功。 否则，连续改进的步骤进行。 真框架和基于计算机的优化整合的基础上 元建模技术，提出了如图 12 所示。这两个组件图 12。 真框架和基于计算机的优化整合的基础上 元建模技术框架包括集成控制器组件和 件。 件是负责读取输入数据，进行分析和仿真，写输出到一个文 本文件。集成控制器负责 定 设计参数的组合）和控制的同步 集成过程。控制器必须等到仿真完成，确保所有 输出数据存储安全调用下一仿真或迭代之前。在环 框架是终止时，所有由 术确定模拟次数 已经做了。元模型的建立和验证。随后，优化过程 进行了基于元模型。 件实现 有些软件，满足框架中显示的功能要求可 用于实现和优化整合过程。这些软件应该自动化的能力。这意味着所有的任务的编写和执行 自动无工程设计人员交互程序时 执行的。任何 件支持的编程和 I/O 命令可以用来 实施拟议的框架。在现实中，有没有很 多的注射成型 软件。 注塑成型模拟，提供了一个受欢迎的 具 该 工具，自动化的建模，分析，和模拟任务。 对系统集成的框架软件实现的选择取决于 可用的工具和工程设计人员个人的选择。他们可以使用任何 标准的编程语言，如 +和 施所提出的集成控制器和 间的连接 组件，控制集成回路， 产生的元模型及求解优化问题。 件是一个功能强大的工具，可以帮助设计师 整合优化和注塑成型模拟软件。很明显，有 一些选项，选择合适的软件从先前介绍的 可以执行的软件。在这项工作中， 收集和 设计和 妇实施使集成 框架。重要的是，一个 序必须使用 码 脚本语言。这个 用 大部分功能 任务的建模与仿真。图 13。应用计算机辅助设计与 拟冷却的设计与分析 保形冷却通道，实现程序从计算 位置的冷却通道，如式（ 15）和图 7。除了解决寻找好的初始冷却通道的配置显式方程， 模仿真分析是支持设计的重要工具 过程，微调和验证结果。应用计算机辅助系统的流程 冷却通道的优化设计及 真设计可以 如下（见图 13）。 首先，基于得到的结果 分析步骤，通过投影近似冷却通道的冷却模型 从平面到偏置制件表面渠道布局。随后，该 坐标的冷却通道的生成并存储在一个文本文件。接下来，形 冷却通道导入到 境和网格自动的 应用程序编程接口（ 基础上，通过可视化的脚本语言（ 后 那，冷却模拟得到的平均模精确的结果 成型零件的温度和温度分布 。最后，温度 所有的元素或元素的查询和存储在文本文件中的数据来支持 优化过程。到最后一步第三步循环直到最佳 条件满足。这个过程可以通过一个优化自动控制 通过 言。 5。案例研究 1：传统的直接冷却通道的优化 基于两种算法和两个框架在第 4 节，那里 为优化设计直实施优化方法两个方面 冷却通道。正如前面提到的，有没有理论的方法证明 具体的优化技术是优于其他所有情况。存在的 许多优化方法是这一 结论的证据。实现方式 说明通过考虑是设计最佳的冷却系统的优化方法 一个典型的设计实例如图 14 所示。成型零件是由 尺寸400250150 毫米和 米的厚度的材料。 图 14。塑料盒作为一个典型的例子为冷却优化设计 冷却通道的配置如图 14所示。冷却系的位置 通过坐标点 对称特性的确定 冷却通道（见图 15）。模具材料 。所有的 料的性能 从软件 材料数据库中获得的塑料和 。因为 的对称性，有 11 个设计变量，如表 1 所示。表 1。设计变量和它们的范围 五优化技术（包括遗传算法 ，基于梯度的优化 技术，响应曲面模型，径向基函数，神经网络 优化方法的两个主要群体的实现。优化 问题说明如下： 目的： 降低模具温度偏差 受： 标模具温度 面的限制，如表 1 所示。图 15。冷却系的坐标 设计变量的最优值，五个不同的约束条件和目标函数 优化技术，如表 2 所示。的温度分布 利用遗传算法优化技术，最佳的情况 是在图 16中显示。结果 表明，温度分布均匀。可以看出，五的优化技术，最后的优化结果略 彼此不同。然而，在一般情况下，他们倾向于收敛到真正的优化 点。在最后的结果差异不大。轻微的差异的起源 从每一个优化方法和优化技术的特点以及 终止条件。目标函数值，约束和其他响应表 3 中列出的。在这个例子中，直接基于梯度和基于仿真的 优化的方法似乎是被困在当地的最低。 因此， 它有最大的 的目标函数值。表 3。采用不同的优化技术得到的响应值图 16。具有最佳的冷却通道的模具温度分布 2：形冷却通道的优化 为了证明的适用性，可行性以及对共形优化方法 冷却通道，一个典型的案例研究。成型零件是塑料汽车挡泥板 与包围盒的尺寸和厚度的 348235115 毫米和 米分别如图 17 所示。高分子材料改性聚苯醚 承受 温度高达 180C 在在线涂装工艺。高分子材料的性能， 模具和冷却液，如表 4 所示。表 4。材料性能 图 17。一个空白的形状的塑料汽车挡泥板 成型参数是由材料制造商，如表 5 所示的建议。 通过应用 件仿真得到了填充填充时间。的 利用该公式分析计算冷却时间（ 11）。开模时间 通过模具开合距离与开模速度比估计。冷却 表 5。成型工艺参数渠道是通过数控铣床上加工。根据所需的铣削刀具长度 机器冷却槽，冷却通道直径 12 毫米的选择。的 沥青的 X 系列是选自 4D 5D 由于高水平的喷射温度和 减少冷却路径的数量要求。通过求解的工具 分析方法的结果如表 6 所示。 表 6。从分析方法得到的优化结果 用解析法得到的结果（公式 15）用于部署的形 冷却通道作为初始设计。随后， 件进行 冷却分析。对于第一次运行仿真结果表明平均模 型腔表面温度为 度（ 100C）。接近目标的模具温度，冷却距 x 通道是固定的，两者的核心和腔侧深度 Y 进行调整。线性 插值法作为一种策略来减少迭代次数的仿真。图 18。该部分的平均温度分布 得到迅速执行三个 模拟后进行最后的结果。的 模具温度平均是 分是 C 在冷却时间结束，所以它可以允许喷射成型的部分安全 无失真。在部分的温度分布比较均匀，即使 空白的部分形状复杂（见图 18）。仿真结果表明 冻结时间的部分喷射温度为 一结果符合很好 冷却时间计算公式（ 11）（ ）。这意味着冷却设计结果满足最优性条件。从距离的最佳值 冷却通道的部分表面是 46 毫米和 模具侧，分别。 我们比较了联合优化设计的冷却效果和优化设计 发现范围的最大值和最小值之间的温度下优化 随形冷却通道总是小于的重量（见图 19 作为一个例子）。此外，最直的翘曲变形的比较 冷却通道和保形进行了。仿真结果表明 随形冷却通道，减少 翘曲变形这一案例研究（见图20）。的 根据成型零件的复杂性随形冷却通道变化的影响。 在一般情况下，随形冷却通道都提供了一个更好的均匀冷却和下 翘曲的比直的冷却通道。这些都是随形冷却的优点 渠道。图 19。联合国的优化和优化适形之间的温度分布的比较 冷却通道图 20。常规直冷却通道之间的比较和翘曲 随形冷却通道 6。 结论 总之，传热过程的塑料注射模具的发生基础 进行了系统的研究，本书章 节 的物理和数学模型 介绍了冷却通道。它支持读者的基本控制方程 相关的冷却过程中，如何建立一个合适的仿真模型。 随后，基于仿真的优化提出了冷却通道。的国家的最先进的冷却通道的设计优化进行了综述。然后，该 系统流程的优化设计和优化方法的基础上，模拟 提出了。两种优化方法应用于冷却通道的设计 提出了基于元模型的优化：优化和直接模拟 优化。的特点，优点，缺点，以及应用范围分析了各种方法。两个案例研究，对传统的直钻 随形冷却通道，表明所提出的方法的可行性 优化方法。 对于一个复杂的空白部分冷却成型注塑模具优化设计 需要一 个复杂的分析步骤，优化策略，和适当的计算机 辅助工具。本章提出了优化冷却系统的方法 渠道以获得目标的模具温度和减少冷却时间和 的模制部件的温度分布不均匀。增加 计算的有效性，分析方法和基于仿真的方法 连续使用。当优化结果的保真度是， 具的支持， 程语言，并结合优化技术是很重要的 提高分析结果的精度和降低成本。的 提出的方法已经过测试，在各种实际情况下，该塑料汽车挡泥板 塑料盒是典型的案例研究。从案例研究点的结果 所提出的方法，可以成 功地用于冷却通道的优化 与设计师的耗时少，较少的努力，以提高零件的质量和 塑料生产效率。 7。确认 这项工作是由蔚山 大学研究 基金的支持下，韩国（ 2011） 参考文献 1金与玉， K， K（ 2007）。在快速随形冷却设计脚手架结构 料注射成型。国际先进制造业杂志技术， 34（ 5），页 496 21997)约，交流技术。 3陈， X；林， & 2000）。在塑料注射成型的热残余应力分析成型。材料加工技术学报 101（ 1 275 4道森， A.；骑， M.；艾伦 ， C. 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