注塑模冷却系统的优化设计

《注塑模冷却系统的优化设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第30卷　第6期贵州工业大学学报(自然科学版)Vol.30No.62001年　12月JOURNALOFGUIZHOUUNIVERISTYOFTECHNOLOGYDecember.2001(NaturalScienceEdition)X文章编号:100920193(2001)0620040204注塑模冷却系统的优化设计尹　健(贵州工业大学机械工程自动化学院,贵州贵阳550003)摘　要:注塑模冷却系统的设计直接影响着注塑生产效率及塑件质量。采用最优化方法,结合热传导理论,获得了注塑模冷却系统的重要设计参数的最优解。关键词:注塑模;冷却系统;优化设

2、计;K-T设计中图分类号:TQ320.66文献标识码:A0　引　言[1]注塑模冷却系统的设计直接影响着注塑生产效率及塑件质量。近年来,注塑成型数值模拟技术使设计人员能够在图上方便地分析冷却系统,若结果不满意,需修改,再进行分析。这种“设计-分析-再设计-再分析”过程属于交互式的“被动”模具CAD,修改具有盲目性,因而很难给设计人员提供一个明确的修改方向和尺度。最优化方法在注塑模冷却系统的应用,为设计人员“主动”地寻找最优解奠定了基础。最优化方法在八十年代早期开始就在机械设计,土木工程中有大量的研究和应用,而在注塑模冷却系[2]统的应用,是在注塑

3、成型数值模拟技术相对成熟后才成为研究热点的,因而相对要晚些。目前,最优化方[3][4][5]法在冷却系统塑件壁厚和非平衡浇注系统中得到应用。本文利用Kuhn-Tuck条件构造出优化准则及迭代公式,对冷却系统的重要设计参数进行优化设计。1　注塑模冷却系统的优化数学模型影响注塑模温的因素有:传热系数、模具与冷却介质的温差以及传热面积。冷却系统的优化设计,目的就是使型腔表面的温度均匀分布,从而减少塑件的残余应力及翘曲变型,使各腔尺寸趋于一致。设有i=1,2,⋯,m个冷却管道,型腔内共有j=1,2,⋯,n个温控点,则数学模型为:T　　求X={Xi}={

4、di,xi,yi}(i=1,2,⋯,m)(1)n2Minf(X)=∑(Tj-T0)j=1S.T.dil≤di≤diuxil≤xi≤xiuyil≤yi≤yiu(i=1,2,⋯,m)　　式中:di———冷却管道直径,(xi,yi)———冷却管道坐标,Tj,T0———冷却管道实际与理想温度,u———脚标,l———表示上下限。注意到X的每个设计变量包含三个子设计变量,为方便处理,数学模型改为:　　求Y={Yk}={Y1,Y2,Y3⋯}(k=1,2,⋯,3m)(2)n2Minf(Y)=∑(Tj-T0)j=1S.t.Yki≤Yk≤Yku　　这是一个带尺寸上

5、下限约束的非线性规划问题,有许多方法求解,本文用Kuhn-Tuck条件构造出优化X收稿日期:2001-05-18©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.第6期尹　健:注塑模冷却系统的优化设计41准则及迭代公式求解。由于收敛较快,减少了重分析次数。2　优化方法首先构造出拉格朗日函数并引入正数αk,βk,则:3m3m22L=f(Y)+∑αk(Ykl-Yk)+∑βk(Yk-Yku)(3)k=1k=1　　应用库恩-塔克条件,最优解的必要条件为:=0(Ykl

6、u)9L9f(Y)==≥0(Ykl=Yk)(4)9Yk9Yk≤0(Yku=Yk)(k=1,2,⋯,3m)nn2229∑(Tj-T0)9∑(Tj-2Tj-T0)n2n9f(Y)j=1j=19Ti9Tj　　上式:9===∑-2∑Yk9Yk9Ykj=19Ykj=19Yk然后将(4)改为n2∑9Tj=1(Ykl

7、k(Ykl

8、u=CkYk)3　优化的程序实现程序框图如图1。4　计算结果用上述程序计算了一个只有两块模板的假想模具(图2)的冷却系统。首先,人工确定冷却管道的数量