基于响应面代理模型和人工鱼群算法的真空差压注型制品翘曲优化-论文.pdf

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1、第4期江苏科技信息No．42014年2月JiangsuScience＆TechnologyInformationFebruary，2014基于响应面代理模型和人工鱼群算法的真空差压注型制品翘曲优化那日苏，张海光2，苗淑静(1．内蒙古工业大学机械学院，内蒙古呼和浩特；2．上海大学快速制造工程中心，上海200444)摘要：文章针对真空差压注型(DifferentialPressureVacuumCasting，DPVC)工艺参数优化问题，建立了工艺参数优化模型，提出了响应曲面法(Resp0useSurfaceMethodology，RSM)与人工鱼群算法(ArtificialFish

2、—SwarmAlgorithm，AFSA)相结合的DPVC制品翘曲优化策略。首先，基于Box—Behnken实验设计并得到CAE分析结果；然后，基于响应面法(ResponseSurfaceMethodology，RSM)建立真空差压注型工艺参数与制品翘曲度关系的近似模型；最后，采用人工鱼群算法实现近似模型的寻优过程。通过对某摩托车前车灯灯罩的成形工艺参数优化实例表明，该方法提高了制品质量，减小了制品的翘曲量，为真空差压注型工艺参数优化提供了一种可行方法。关键词：真空差压注型工艺；工艺参数优化；响应曲面0引言用人工鱼群算法搜索解空间，寻找使翘曲变形最小的最佳工艺真空差压注型工艺是近

3、年新提出的RT技术，是在传统的参数组合。VC工艺⋯基础上发展起来的新工艺，该工艺借助3DP制作的1基于响应面代理模型的DPVC制品翘曲变形优化策略样件，可在短时间内获得类似ABS，PP，PC，PE等材料的制品，I．1响应面模型并可制作透明、不透明、各种颜色及耐高温制品，具有高效、节DPVC工艺属于高分子材料反应加工范畴，成型过程是一能、制品性能好等优点，因此被应用于汽车、机械零部件、家用个具有高度非线性的多参数相互作用的复杂过程，制品品质和电器、电子制品、文化用品、玩具、医疗等行业[1,2]。但薄壁工艺参数之间存在的非线性、强耦合性和时变性的关系，因此DPVC制品在成型时很容易出

4、现不均匀收缩、残余应力、翘曲使得其难以获得工艺参数与制品品质的精确描述模型，即工艺变形等缺陷，严重影响制品的使用性能。影响翘曲变形的因素参数变量与制品品质Y之间找不出准确的表达式使y=y()。主要有制品结构、模具设计以及工艺参数的设置等。由于实际但是，给定了m个样本点‘=0，1，⋯，m一1)及其m个响应生产中制品和模具结构已经确定，一般不能轻易更改，故调整值y㈩J，可利用代定系数的方法求出函数y=y()的近似响应面工艺参数是减小翘曲变形的最有效途径。但鉴于DPVC成型过模型，即：程是一个具有高度非线性的多参数相互作用的复杂过程，材料一II，()：∑㈩(1)在型腔中的流动行为难以被

5、直观地表征出来，特别是制品品质仁0和工艺参数之间存在的非线性、强耦合性和时变性的关系，单式(1)中，y‘，f()即为待构造的响应面函数，为待定纯的试验及数值模拟方法，只能针对特定制品的工艺参数进行系数。优化，其分析及实验结果不具有代表性，不能体现工艺的一般并使响应面函数y‘‘与响应值Y‘之间的误差平方和最规律，精确描述工艺参数与制品品质之间关系的模型难以建小，即：m一1m一1一1立，造成了其成型过程中工艺参数确定困难[3]。实际生产中大s(卢)=∑]z=∑[∑⋯]z-+rain(2)多采用试错法调整工艺参数，该方法的随意性大，修改尺度和j=oj-oi=0方向不易把握，且实际效果完

6、全依赖操作人员的经验，把握性式(2)取极小值的必要条件为不大，效率低，成本高，制约了DPVC工艺的进一步发展。嚣：2⋯[i~i(j)-y]}_0(Z=0，⋯，k-1)(3)因此，本文提出基于响应面模型和人工鱼群算法的DPVC制品翘曲优化策略，将响应面近似模型引入DPVC制品翘曲优写成矩阵形式为：化设计，拟合工艺参数与翘曲变形之间的复杂非线性关系，利(邓一y)X=0(4)作者简介：那日苏(1976一)，女，内蒙古赤峰，博士，讲师；研究方向：机械系统动力学优化。一53一201第4年4期2月江苏科技信息·技术探讨No．4February，2014式(4)中：且其周围不太拥挤，则朝伙伴的

7、方向前进一步，否则执行觅{1{i食行为。=J；ii第5步：随机行为。随机行为即在视野中随机选择一个状l1”』态，然后向该方向移动，即的下一个位置为：删+r·(9)y=』}y‘I，=』卢；其中，r是[一1，1]区间的随机数；为感知距离范围。cJ1．3优化策略将(3)式中得灯到的代入(4)式即得到响应面函数表达式。本文提出的基于响应面模型与人工鱼群算法流程如图1并通过模型修正多重误差系数R2验证(3)式计算响应面模型所示。集成优化策略具体步骤如下：的精度。即：(1)制品建模，划分网格