关于塑料注塑模具单一浇口的优化

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1、关于塑料注塑模具单一浇口的优化摘要：本文论述了塑料注射模具单浇口位置优化方法。浇口优化的目标是使注塑件翘曲产生变形最小化，因为对大多数注射成型零件来说，翘曲变形是一个关键质量问题，它受浇口位置的影响非常大。特征翘曲度定义为特征表面的最大位移和特征曲面的投影长度的比值，描述零件翘曲程度。优化与数值模拟技术相结合，在模拟退火算法中寻找最佳，以找到最佳的浇口位置。最后，通过本文的一个例子讨论，可以得出结论即所提出的方法是有效的。关键词：注塑模具，浇口位置，优化，特征翘曲度简介塑料注射成型是一种广泛使用的、复杂但高效的生产各种塑料产品的技术，尤其是那些生产要求高的、公差紧凑的和

2、形状复杂的。注塑成型零件的质量涉及到塑料材料的功能、部分几何形状、模具结构和工艺条件等。注塑模具的最重要的部分主要由以下三部分组成：型腔、浇口道和冷却系统。Lam和Seow（2000）和Jin和Lam（2002）通过改变型腔部分的壁厚达到平衡。一个型腔内充填过程的平衡得出了均匀分布的压力和温度可以大大减少翘曲部分。但型腔平衡只是仅仅部分质量的重要影响因素。特别是，部分有其功能要求但其厚度通常不应改变。从模具设计的角度看，浇口的特征是由它的大小和位置及浇注系统的大小和布局构成的。浇口尺寸、流道布局通常确定为常数，相对而言，浇口位置、流道尺寸设计更为灵活，它们可以通过改变而

3、影响零件的质量，因此，它们往往是优化设计的参数。Lee和Kim（1996a）为了给注塑多型腔平衡浇注系统优化了流道和浇口的尺寸。该流道平衡呈现出单一型腔模具与相同多型腔模具压力出口的差异，及整个模具中每个型腔与不同的型腔的体积和几何形状在熔体流动路径中的压力端口的差异。该方法已显示出在整个多型腔模具成型周期内的压力均匀分布在型腔内。Zhai等(2005a)通过一个以压力梯度（PGSS）为基础的高效搜索理论提出了一个模腔的两个浇口位置的优化方案，随后通过对多浇口部分改变流道尺寸定位焊线到所需的10位置（Zhai等，2006)。作为大体积塑件，多浇口需要随着注射压力的减少而

4、缩短最大流路径。这个方法对浇口的设计及多浇口单一型腔的流道设计很有前景。无论是在单型腔模具还是多型腔模具，许多注塑件生产过程中只有一个浇口。因此，单一浇口的浇口位置是优化最常见的设计参数。Courbebaisse和Garcia(2002)通过估计注射成型的最佳浇口位置提出了形状分析方法。随后，他们进一步开发了这一方法并应用于L形试样单浇口位置的优化（Courbebaisse，2005）。仅仅只是转动简单的厚度均匀的平板零件，这很易于应用并且不浪费时间。Pandelidis和Zou（1990）通过翘曲和材料降解相关的间接质量方法提出浇口位置的优化，它被认为温差项、注塑压力

5、过大项和过热摩擦项的加权总和。翘曲变形被上述因素的影响，但它们之间的关系是不明确的。因此，优化的效果受加权因素的确定的限制。Lee和Kim（1996b）开发了一种浇口位置自动选择的方法，先由一个设计师提出一组初始浇口的位置，然后最佳浇口位置就由邻节点评价方法确定。该结论在很大程度上取决于人类设计师的直觉，因为该方法的第一步是基于设计者的构想。所以，结果很大程度上受限于设计者的经验。Lam和Jin(2001)根据成型填充过程中流动路径长度标准偏差和浇注时间的标准偏差的最小化提出了浇口位置的优化方法。随后，Shen等（2004a;2004b）通过最小化填充压力、流动路径不同

6、的填充时间差、温度差和过度注塑压力百分比的加权值优化浇口位置设置。Zhai等（2005b）用浇注结束时注射压力的评价标准来调查最佳浇口位置。这些研究人员提出目标函数作为注射成型填充操作表现，这与产品质量是相关的。但表现和质量之间关联式非常复杂的，它们之间是否有明确关系有待观察。这也难以为每个反应时期选择适当的加权因子。这里有一个对注塑件翘曲的新目标函数用于优化浇口位置。为了直接测出零件质量，本次调查确定以特征翘曲评估零件翘曲，评估来自“流动加剧翘曲”模拟，由MoldflowPlasticsInsight（MPI）软件输出。为了浇口位置优化过程中取得最小变形，该目标函数要

7、最小化。模拟退火算法被用来搜索最佳浇口位置。给出了一个例子来说明所提出优化过程的有效性。10质量衡量指标：特征翘曲度特征翘曲定义应用优化理论进行浇口设计，零件的质量衡量指标必须被预先指定。术语“质量”可指许多产品的性质，如机械、热、电、光、工程力学或几何性质等。有两种类型的零件质量衡量指标：直接和间接的。有模型预测从数值模拟结果的性能将作为直接质量衡量指标的特征。相反，塑件质量的一个间接衡量标准与目标质量相关，但它不能提供一个该质量的直接估量。对翘曲来说，在相关工作中的间接质量衡量指标是注射成型流动行为或这些加权求和的行为之一。这些行为体