基于响应面法的异型腔模具顺序注塑成型工艺参数优化.pdf

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1、第29卷第2期高分子材料科学与工程VOI．29．NO．22013年2月POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENGINEERINGFeb．20l3基于响应面法的异型腔模具顺序注塑成型工艺参数优化王梦寒，董晶晶，周杰，邹鹰，庄新如2，姚小兵2(1．重庆大学材料科学与工程学院，重庆400030；2．格力电器(重庆)有限公司，重庆400039)摘要：提出了基于响应面法(RSM)和有限元分析技术的顺序注塑成型(SIM)工艺参数优化方法，解决时序闻浇口设置对异型腔模具充填平衡性的影响。以闽浇口延时开启时间为设计变量，采用中心复合设计(CCD)进行试验规划，运用Moldflow有限元软

2、件进行充填平衡性分析，并引入熵值权重法和线性加权和法对充填结束时间差和综合成型质量评价指标进行数值处理，基于有限元分析结果和响应面法构建了充填平衡性预测模型，应用构建的模型确定了最优工艺参数组合，并进行了数值模拟和生产试验验证。近似模型获得的目标预测值与模拟验证值相对误差为4．2％，优化后异型腔模具充填平衡性提高了23％，表明了所提出方法的有效性。关键词：顺序注塑成型；工艺参数优化；异型腔模具；响应面法中图分类号：TQ320．662文献标识码：A文章编号：10007555(2013)02—0178．04顺序注塑成型技术在灵活控制产品注塑成型充填用延时成型方式最有利于各异产品的充填平衡和成

3、型平衡性方面有其显著的优势，然而对于复杂的异型腔品质的提高，即根据各异产品流动阻力等情况，对填充模具，采用时序阀浇口顺序注塑时相关参数却很难协时间需求短的产品采用时序阀浇口延迟充填，反之提调设计。国内外学者对顺序注塑成型技术及其工艺参前充填，使各异产品同时充填完毕并进入保压。延时数优化已开展了相关研究qJ，归纳发现，传统的优成型方式是通过对时序阀浇口延时开启时间参数设置化工作主要基于试错法或根据计算机有限元分析结果来实现，生产实践中常采用经验或试验的方法确定，工反复修正有限元模型来获取目标最优的工艺参数组作量大，且目标函数很难确定。为此，本文将采用响应合，依赖于操作者或设计人员丰富的工程

4、经验，计算资面近似模型和有限元分析技术，对空调遥控器异型腔源耗费大，且在某些优化过程中的数值噪声会导致优模具延时顺序注塑成型时的阀浇口开启时间工艺参数化结果陷入局部最优。进行分析和优化。响应面法在处理目标或约束对设计变量极度不光Tab．1ParametersforFEMSimulation滑或高度非线性这类复杂优化问题时具有显著的优FillingparametersValues势，且在传统注塑成型领域已有应用L4．5j。为此，本文提出了将响应面代理模型、试验设计和有限元分析技术相结合的方法，对顺序注塑成型充填平衡性能及相关工艺参数进行优化设计。1顺序注塑成型工艺及问题描述以提高空调遥控器

5、异型腔模具充填平衡性为目标，对基于响应面法的顺序注塑成型工艺参数优化过1．1参数化有限元的建立程进行描述。根据阀浇口的开启方式，顺序注塑成型空调遥控器共有4个ABS材质塑料部件，简称为可分为1类：逐个成型、同时成型和延时成型。通过对产品A、B、C和D。利用Moldflow有限元软件对其延文献[6]中1种成型方式的原理和特点的分析可知，采时顺序注塑成型过程进行仿真分析，构建的有限元分收稿日期：2012—04．04基金项目：中央高校基本科研业务费(CDjZRll130003)通讯联系人：王梦寒，主要从事材料成形CAD／CAE／CAM技术方向的研究．E-mail：wmh9792@163．cor

6、n第2期王梦寒等：基于响应面法的异型腔模具顺序注塑成型工艺参数优化179析模型示于Fig．1，充填分析参数设置示于Tab．1。将，1(t)=At=Max((tA—tB)，(tA—tc))(1)各异产品对应阀浇口全部打开进行初始充填分析，得Moldflow软件成型窗口分析结果中，产品成型质到产品A、B、c和D充填时间分别为：1．374s、1．128s、量为其实际充填时间的函数，因此异型腔模具中各异1．290s和1．351s。产品A和D的充填时间差仅为产品的成型质量可根据其对应的实际充填时间求得，0．023s，初步分析产品B和C充填阻力相对较大。因然后求和并与理想状态值求差，结果作为综合成型

7、质此，从简化模具结构和有限元分析角度考虑，仅对产品量指标值，如公式(2)所示，其符合小者为优的特点：B和C采用时序阀浇口延迟充填。f2(t)=2一QT{一Qr(2)1．2目标函数根据已有的针对多型腔模具充填平衡性的文献研究’8J，本文基于Moldflow软件对异型腔模具顺序注塑成型充填平衡性问题进行优化时，将以常规的各异产品充填结束时间差作为评价指标；同时，考虑到评价准则的充分性，提出兼顾工艺窗口分析中成型质量指标。另外，为合理权衡