698 電器外殼注射模設(shè)計(jì)【全套17張CAD圖+文獻(xiàn)翻譯+說明書】

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2002）達(dá)到平衡腔不同壁厚的一部分。平衡充填過程內(nèi)部腔給出了一個(gè)均勻分布的壓力和溫度，可大幅度減少該部的翹曲。但腔平衡只是其中一個(gè)影響零件質(zhì)量的重要因素。尤其是零件有其功能要求，其厚度通常不應(yīng)該多種多樣。從這個(gè)角度談了注塑模具設(shè)計(jì)，澆口是由其尺寸和位置，和澆道系統(tǒng)的規(guī)模和布局表征的。澆口尺寸和澆道布局通常定為常量。相對(duì)地，澆口位置和澆道的大小是比較有彈性的，能夠多樣的影響零件質(zhì)量。因此，他們往往優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)。 Lee和Kim（1996年）為多種注射溶洞優(yōu)化了澆道和澆口的大小來平衡澆道系統(tǒng)。澆道維持平衡可以理解為有相同腔的多腔模具的不同入口壓力，在每一個(gè)腔每一個(gè)熔體流道底部有不同的情體積和幾何形狀。該方法已顯示壓力在整個(gè)多腔模具成型周期中的單腔里均勻分布。 Zhai等（2005年）發(fā)布兩個(gè)澆口位置優(yōu)化，它的一個(gè)成型腔是由一個(gè)在壓力梯度的基礎(chǔ)上的高效率的搜索方法（ PGSS） ，為由不同尺寸的澆道多澆口零件定位，熔接線向理想的地點(diǎn)（翟等， 2006 ）。作為大容量的一部分，多澆口需要縮短最高流徑，與相應(yīng)減少注射壓力。該方法大可成為設(shè)計(jì)多澆口單型腔的澆口和澆道。 許多注塑件是只制作一個(gè)澆口，無論是在單型腔模具或多個(gè)腔模具。因此，單澆口的澆口位置是最常見的設(shè)計(jì)優(yōu)化參數(shù)。形狀分析方法是由Courbebaisse和Gaarrcia 2002年提出，是最佳澆口位置的注射成型估計(jì)。后來，他們研制的這種理論進(jìn)一步研究和應(yīng)用于單一澆口位置優(yōu)化的一個(gè)L形例子（庫(kù)爾伯貝斯，2005年）。 它易于使用，而不耗費(fèi)時(shí)間，而且它只不過是提供了簡(jiǎn)單的有均勻厚度的平面零件。 Pandelidis和Zou（1990年）提出的優(yōu)化澆口位置，由間接質(zhì)量相關(guān)引起的翹曲和物質(zhì)降解，這代表著加權(quán)溫度差，摩擦過熱的時(shí)間。翹曲是受上述因素的影響， 但它們之間的關(guān)系并不明確。 因此，優(yōu)化效果是受制于測(cè)定轉(zhuǎn)歸的加權(quán)因素。 Lee和Kim（ l996b ）研制出一種自動(dòng)選擇澆口位置的方法，其中一套初步澆口位置，由設(shè)計(jì)師提出，最優(yōu)澆口是位于相鄰節(jié)點(diǎn)。結(jié)論在很大程度上 取決于設(shè)計(jì)師的直覺，因?yàn)榈谝徊绞腔谠O(shè)計(jì)師的主張。 所以在相當(dāng)大的程度上，受限于設(shè)計(jì)師的經(jīng)驗(yàn)。 Lam和Jin（2001）開發(fā)了澆口位置優(yōu)化方法，基于最大限度地減少了標(biāo)準(zhǔn)偏差的流徑長(zhǎng)度（標(biāo)準(zhǔn)差[大] ）和在成型充填過程中的標(biāo)準(zhǔn)偏差的灌裝時(shí)間（標(biāo)準(zhǔn)差[ T ] ）。隨后，沈等人（ 2004 年 ） ，優(yōu)化了澆口位置設(shè)計(jì)通過最小加權(quán)充氣壓力，灌裝時(shí)間區(qū)別不同的水流路徑，溫差變化大，以及過度包裝的百分比。Zhai等 （ 2005 年）在去年底調(diào)查了最佳澆口位置與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的注射壓力。這些研究人員介紹目標(biāo)函數(shù)作為注塑成型灌裝操作，這對(duì)相關(guān)產(chǎn)品的品質(zhì)有益。 但之間的相關(guān)性是非常復(fù)雜和不清晰在它們之間已經(jīng)觀察到。 人們還很難選擇適當(dāng)?shù)募訖?quán)因子為每個(gè)函數(shù)。 一個(gè)新的目標(biāo)函數(shù)來評(píng)價(jià)注塑制品翹曲變形，以優(yōu)化澆口位置。 直接衡量零件質(zhì)量，這項(xiàng)調(diào)查定義特征翹曲來評(píng)價(jià)零件翹曲，這是從"流加翹曲"模擬產(chǎn)出Moldflow塑料洞察力（電傳等）的軟件。目標(biāo)函數(shù)最小化，在澆口位置優(yōu)化，以達(dá)到最低變形。 模擬退火算法是用來尋找最優(yōu)澆口位置。 給出了一個(gè)例子來說明建議優(yōu)化程序的有效性。 質(zhì)量措施：特征翹曲 定義特征翹曲 運(yùn)用優(yōu)化理論設(shè)計(jì)澆口，零件的質(zhì)量措施必須指定在初審。術(shù)語(yǔ)"質(zhì)量"可轉(zhuǎn)介許多產(chǎn)品性能，如力學(xué)，熱學(xué)， 電子，光學(xué)，工效學(xué)或幾何性質(zhì)。有兩種零件質(zhì)量測(cè)量：直接和間接。一個(gè)有預(yù)測(cè)性的模型，從數(shù)值模擬結(jié)果，可作為一個(gè)直接的質(zhì)量測(cè)量。 相比之下，間接測(cè)量的零件質(zhì)量是正相關(guān)目標(biāo)質(zhì)量，但它并不能提供對(duì)其質(zhì)量的直接估計(jì)。 翹曲，在相關(guān)工程的間接質(zhì)量測(cè)量，是一個(gè)注塑成型流動(dòng)行為或加權(quán)。 這種行為是作為填充不同流徑的時(shí)間差，溫度差，過度包裝的比例問題，等等。這是很明顯的，翹曲是受這些因素的影響，但翹曲和這些因素的關(guān)系是不明確的，而且決定這些因素所占的比重是相當(dāng)困難的。因此，用上述目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化大概不會(huì)減低零件翹曲，甚至是完美的優(yōu)化技術(shù)。 有時(shí)，不恰當(dāng)加權(quán)因素，將導(dǎo)致完全錯(cuò)誤的結(jié)果。 一些統(tǒng)計(jì)量計(jì)算，節(jié)點(diǎn)位移被定性為直接質(zhì)量測(cè)量，以達(dá)到最低變形鏈優(yōu)化研究。統(tǒng)計(jì)數(shù)量通常是最多節(jié)點(diǎn)位移，平均每年有10%的節(jié)點(diǎn)位移，而且整體平均節(jié)點(diǎn)位移（李和金， 1995 ; 1996 ） 。這些節(jié)點(diǎn)的位移容易從數(shù)值模擬結(jié)果獲得，統(tǒng)計(jì)值，在一定程度上代表著變形。 但統(tǒng)計(jì)位移不能有效地描述變形的注塑件。 在工業(yè)方面，設(shè)計(jì)者和制造商通常更加注意，部分上翹曲在某些特點(diǎn)上超過整個(gè)變形注射模塑件的程度。在這項(xiàng)研究中，特征翹曲是用來形容變形的注塑件。特征翹曲是表面上的最大位移與表面特征的預(yù)計(jì)長(zhǎng)度之比（圖1 ） ： （1） 其中γ是特征翹曲， h是特征表面偏離該參考平臺(tái)的最高位移，L是在與參考方向平行的參考平臺(tái)上的表面特征的預(yù)計(jì)長(zhǎng)度。 對(duì)于復(fù)雜的特點(diǎn)（這里只討論平面特征） ，翹曲的特點(diǎn)是通常在參考平面內(nèi)分為兩個(gè)區(qū)域，它是代表一個(gè)二維坐標(biāo)系統(tǒng)： （2） 其中，是特征翹曲在X ， Y方向， ，是表面特征的預(yù)計(jì)長(zhǎng)度在 X ，Y上的投影。 特征翹曲的評(píng)定 與相應(yīng)的參考平面和投影方向結(jié)合起來測(cè)定目標(biāo)特征后，，其L的值可以從圖中用解析幾何立即計(jì)算出來（圖2 ） 。在特定的表面特征和預(yù)測(cè)的方向，L是一個(gè)常量。 但H的評(píng)定比L復(fù)雜得多。 模擬注射成型過程是一種常見的技術(shù)，以預(yù)測(cè)質(zhì)量來設(shè)計(jì)零件，設(shè)計(jì)模具和工藝設(shè)置。結(jié)果翹曲模擬表達(dá)為節(jié)點(diǎn)撓度上的X ， Y ， Z分量 ，以及節(jié)點(diǎn)位移W。W是向量長(zhǎng)度的矢量總和：+ + ，其中 i，j，k是在X，Y，Z方向上的單位矢量。H是在特征表面上的節(jié)點(diǎn)的最大位移， 這與通常方向的參考平面相同，并能產(chǎn)生結(jié)果的翹曲仿真。 計(jì)算h時(shí)，節(jié)點(diǎn)的撓度提取如下： 其中是撓度在正常方向參考平面內(nèi)提取節(jié)點(diǎn); ， ， 是對(duì)撓度的X ， Y ， Z分量的提取節(jié)點(diǎn);α，β，γ是角度的向量參考; A和B是終端節(jié)點(diǎn)，可以預(yù)測(cè)方向（圖2 ） ; 和是節(jié)點(diǎn)A和B的撓度： 其中， ，，是對(duì)節(jié)點(diǎn)A的撓度在X，Y，Z方向上的分量； ，和是對(duì)節(jié)點(diǎn)B的撓度在X ， Y ， Z方向上的分量; 和是終端節(jié)點(diǎn)撓度的加權(quán)因子，計(jì)算方法如下： 是提取節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)A投影間的距離， H是的最大絕對(duì)值。 在工業(yè)方面，視察該翹曲借助了一個(gè)觸角衡量，被測(cè)工件放在一個(gè)參考平臺(tái)上。 H是一個(gè)最大數(shù)值，讀數(shù)在被測(cè)工件表面和參考平臺(tái)間。 澆口位置優(yōu)化問題的形成 從質(zhì)量來說， "翹曲" ，是指永久變形的部分不是由實(shí)用的負(fù)載引起的。 它是由整體差動(dòng)收縮引起，即聚合物流通，包裝，冷卻，結(jié)晶的不平衡。 安置一個(gè)澆口，在注射模具整個(gè)設(shè)計(jì)中是一個(gè)最重要的步驟。 高質(zhì)量的成型零件受澆口的影響很大，因?yàn)樗绊懰芰狭鬟M(jìn)入型腔的澆道。因此，不同的澆口位置會(huì)引入不均勻的取向，密度，壓力和溫度分布，因而引入不同的值和分配翹曲。 因此，澆口位置，是一個(gè)有用的設(shè)計(jì)變量，以盡量減少注塑零件翹曲。因?yàn)橄嚓P(guān)關(guān)系澆口位置和翹曲分布，是在相當(dāng)大程度上獨(dú)立于熔體和模具的溫度，在這項(xiàng)調(diào)查中它是假定該成型條件保持不變。 注射成型零件翹曲是量化特征翹曲，其中在上一節(jié)討論了。 因此單一澆口位置優(yōu)化，可以依如下制造 ： 最小化： 主題： 其中γ是特征翹曲變形; p是在澆口位置的注入壓力; 是注入成型機(jī)器的可允許注入壓力或被設(shè)計(jì)者或制造業(yè)者指定的可允許的注入壓力; x是坐標(biāo)向量的候選澆口位置; 是節(jié)點(diǎn)有限元網(wǎng)格模型的一部分，為注射成型過程模擬; N是節(jié)點(diǎn)總數(shù)。 在有限元網(wǎng)格模型中，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都有可能是一個(gè)澆口。 因此，可能是澆口位置的總數(shù) 是一個(gè)有關(guān)的總節(jié)點(diǎn)數(shù)目N和總澆口數(shù)n的函數(shù)： 在這項(xiàng)研究中，只對(duì)單澆口選址問題進(jìn)行調(diào)查。 模擬退火算法 模擬退火算法是其中最強(qiáng)大和最流行的元啟發(fā)式解決優(yōu)化問題，因?yàn)樘峁┝己玫囊詫?shí)際條件全面化解決辦法。 該算法是基于Metropolis （ 1953 ） ，這原本是用來在原子某一特定溫度找到一個(gè)平衡點(diǎn)的方法。這一算法和數(shù)字最小化的聯(lián)系是Pincus（ 1970年）第一個(gè)注意到，但Kirkpatrick（ 1983年）等人提議，把它形成一項(xiàng)優(yōu)化技術(shù)組合（或其他）。 運(yùn)用模擬退火法優(yōu)化問題，目標(biāo)函數(shù)f是用來作為函數(shù)E的能源，而不是找到一個(gè)低能源配置，問題就變成尋求近似全局最優(yōu)解。配置的值的設(shè)計(jì)變量是替代能源配置本身，控制參數(shù)的過程是取代溫度。 一個(gè)隨機(jī)數(shù)發(fā)生器被用作為設(shè)計(jì)變量產(chǎn)生新的值。 這是顯而易見的，該算法只需要將極小化問題列入考慮范圍。 因此，在最大化問題上，目標(biāo)函數(shù)是乘以（ -1 ） 來取得一個(gè)可能的數(shù)。 模擬退火算法的主要優(yōu)點(diǎn)是比其他方法更能夠避免在局部極小被困。 這種算法采用隨機(jī)搜索，而不是只接受變化，即減少目標(biāo)函數(shù)f ，而且還接受了一些變化來增加它。 后者則是接受一個(gè)概率P 其中是f的增量， k是Boltzman常數(shù)， T是一個(gè)控制參數(shù)，其中原數(shù)分析是眾所周知的"恒溫"制度 ，并且無視客觀功能參與。 在澆口位置優(yōu)化，實(shí)施這一算法的說明圖（圖3），此算法的詳細(xì)情況如下： （ 1 ） SA算法開始是從最初的澆口位置，同一個(gè)指定值的"溫度"參數(shù)T （"溫度"計(jì)數(shù)器K最初定為零） 。 適當(dāng)控制參數(shù)（ 0 < c < 1 ）給出退火過程與馬爾可夫鏈N。 （ 2 ） SA算法在的旁邊生成一個(gè)新的澆口位置來計(jì)算目標(biāo)函數(shù) f（ x ）的值。 （ 3 ）新澆口位置由接受函數(shù)決定接受的概率 一個(gè)統(tǒng)一的隨機(jī)變量產(chǎn)生[ 0,1 ] ， 如果<， 接受，否則就拒絕。 （ 4 ） 這個(gè)過程重復(fù)是的迭代次數(shù)（ ），用這種序列審判澆口位置被稱為馬爾可夫鏈。 （ 5 ）因?yàn)闇p少的"溫度''，生成一個(gè)新的馬爾可夫鏈，（在先前的馬爾可夫鏈里，從最后接受的澆口位置生成），這一“溫度”減少的過程將一直持續(xù)直到酸算法結(jié)束。 應(yīng)用與探討 在一個(gè)復(fù)雜的工業(yè)產(chǎn)品中應(yīng)用，在這一節(jié)討論質(zhì)量測(cè)量和優(yōu)化方法。 該部分是由一個(gè)制造商提供，如圖4所示。 在這一部分，平坦的基底表面上是最重要的輪廓精度要求。因此 ，翹曲變形特征在基底表面討論，其中參考平臺(tái)指定為水平面附于基底表面，縱方向指為預(yù)計(jì)參考方向。參數(shù)h是基底面對(duì)正常方向的最高偏轉(zhuǎn)即垂直方向，參數(shù)L是基底表面的預(yù)測(cè)長(zhǎng)度在縱向上的投影。 圖4 制造商提供的工業(yè)產(chǎn)品 該產(chǎn)品的材料是尼龍Zytel 101L（ 30 ％EGP，杜邦工程聚合物）。 在模擬算法中的成型條件列在表1 。 圖5顯示了有限元網(wǎng)格模型的一部分，是受制于數(shù)值模擬。 它有1469個(gè)節(jié)點(diǎn)和2492元素。 目標(biāo)函數(shù)，即特征翹曲，由方程（ 1 ），（ 3 ） ? （ 6 ）定義 。 其中h 是從"流量+流道分析序列中式（ 1 ）里的MPI所得 ，L在該工業(yè)產(chǎn)品中的測(cè)量值即L = 20.50毫米。 MPI的是注塑成型模擬使用最廣泛的軟件，它可以向您推薦在流動(dòng)平衡前提下的最佳澆口位置。 對(duì)于澆口位置設(shè)計(jì)，澆口位置分析是一個(gè)有效的工具，但除了實(shí)證方法。 對(duì)于這點(diǎn)，澆口選址分析，MPI認(rèn)為最佳澆口位置是接近節(jié)點(diǎn)N7459 ，如圖5所示。零件翹曲是模擬在此推薦澆口基礎(chǔ)上，因此，特征翹曲評(píng)定： ，這很有價(jià)值。 在實(shí)際制造中，零件翹曲是可見的在樣品工件上。 這是制造商不能接受的。 表1 在仿真中的成型條件 條件 值 填補(bǔ)時(shí)間（秒） 2.5 熔融溫度（ ） 295 模具溫度（ ） 70 包裝時(shí)間（秒） 10 包裝壓力（充壓） （ ％ ） 80 在基底表面的最大翹曲，是由不均勻取向分布的玻璃纖維造成的，圖6所示。圖6顯示，玻璃纖維取向的變化，從消極方向到積極方向進(jìn)行，因?yàn)檫@個(gè)澆口位置，尤其是最大的纖維方向轉(zhuǎn)變?cè)谶@個(gè)澆口附近。澆口位置造成的多樣化的纖維取向引起嚴(yán)重的差動(dòng)收縮。 因此，特征翹曲是和澆口的位置有關(guān)，必須優(yōu)化，以減少部分翹曲。 在本條中搜索討論優(yōu)化澆口位置，模擬退火， "模擬退火算法" ，是適用于這個(gè)的。 最高迭代次數(shù)選定為30至確保精密的優(yōu)化，而且進(jìn)行多次的隨機(jī)試驗(yàn)，讓每一次迭代中被評(píng)為10至跌幅的概率為無效迭代，使之沒有一個(gè)重復(fù)的方案。 N7379節(jié)點(diǎn)（圖5） ，是最佳澆口位置。 特征翹曲評(píng)定，從翹曲模擬結(jié)果函數(shù)f（X）= γ= 0.97 ％ ，可說是少于MPI建議的澆口。 在實(shí)際制造中零件翹曲符合制造商的要求。 圖6b 表明，在模擬纖維取向。它是可見的最優(yōu)澆口位置，取決于玻璃纖維取向，因此，減少收縮差異在垂直方向沿縱向發(fā)展。因此，特征翹曲減少了。 結(jié)論 在這項(xiàng)調(diào)查中，特征翹曲是來描述注塑制品翹曲變形，在數(shù)值模擬軟件MPI的基礎(chǔ)上評(píng)定。 特征翹曲的評(píng)定是為單一澆口位置塑膠注塑模具，基于數(shù)值模擬結(jié)合模擬退火算法優(yōu)化。 工業(yè)產(chǎn)品作為一個(gè)例子來說明所提出的方法。 該方法取決于最佳澆口位置，產(chǎn)品是令制造商滿意的。 這個(gè)方法也適合于其它翹曲最小化的優(yōu)化問題，例如優(yōu)化多澆口位置，流道系統(tǒng)的平衡，并選擇各向異性材料。 9 課題任務(wù)書 指導(dǎo)教師 學(xué)生姓名 課題名稱 電器外殼注射模設(shè)計(jì) 內(nèi)容及任務(wù) （1）對(duì)電器外殼進(jìn)行工藝分析，根據(jù)塑件的材料、形狀與尺寸要求確定合適的成型工藝、選擇相應(yīng)的成型設(shè)備和成型工藝參數(shù)，完成成型模具的總體設(shè)計(jì)； （2）模具零件的設(shè)計(jì)和裝配圖及主要零件圖的出圖； （3）整套模具的檢查修改，編寫模具的設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。 研究手段主要運(yùn)用沖壓模課程和其它有關(guān)先修課程的理論及生產(chǎn)實(shí)踐的知識(shí)去分析和解決模具設(shè)計(jì)問題，通過計(jì)算，運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)和查閱有關(guān)技術(shù)資料等，使用AutoCAD和Pro/e繪圖軟件對(duì)設(shè)計(jì)的模具進(jìn)行繪圖。 擬達(dá)到的要求或技術(shù)指標(biāo) 按任務(wù)書要求完成規(guī)定的任務(wù)，撰寫設(shè)計(jì)說明書（論文），一律采用計(jì)算機(jī)編輯。內(nèi)容包括設(shè)計(jì)的意義與作用、設(shè)計(jì)方案選擇和計(jì)算、主要零件的受力分析和強(qiáng)度校核、經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析等。 寫出不少于400字的中文摘要；至少翻譯一篇本專業(yè)外文文獻(xiàn)（10000個(gè)以上印刷符號(hào)），并附譯文。 需完成不少于3張零號(hào)圖紙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖、裝配圖和零件圖，其中應(yīng)包含一張以上用計(jì)算機(jī)繪制的具有中等難度的1號(hào)圖紙，同時(shí)至少有折合1號(hào)圖幅以上的圖紙用手工繪制，查閱到10篇以上與題目相關(guān)的文獻(xiàn)，按要求格式獨(dú)立撰寫不少于12000字的設(shè)計(jì)說明書。 進(jìn)度安排 起止日期 工作內(nèi)容 備注 （1）2010年10月~12月 收集資料，確定選題； （22011年1月21日~ 2月28日 完成開題報(bào)告 2011年3月1日~4月30日 進(jìn)行工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、繪制裝配草圖、零件草圖以及中期檢查； 2011年5月1日~5月31日 圖紙及說明書定稿； 2011年6月1日~6月10日 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。 主要參考資料 [1] 中國(guó)紡織大學(xué)工程圖學(xué)教研室.畫法幾何及工程制圖(第四版)[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1997. [2] 孫文煥.機(jī)械CAD/CAM技術(shù)概論[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，1995. [3] 向華，洪光英，張渝.三維動(dòng)畫制作[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005. [4] 戈曉嵐，洪琢.機(jī)械工程材料[M].北京：中國(guó)林業(yè)出版社，2006. [5] 朱張校.工程材料[M].北京：清華大學(xué)出版社，2003. [6] 王衛(wèi)衛(wèi).材料成形設(shè)備[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007. [7] 翁其金，徐新成.沖壓工藝及沖模設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004. [8] 陳嘉真.塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995. [9] 二代龍震工作室 .Pro/SHEETMETAL Wildfire鈑金設(shè)計(jì)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004. [10] 《ProCAST 鑄造模擬》(ProCAST)V2005[Bin]. http://lib.verycd.com/2006/12/04/0000130643.html，2009-2-10. [11] 單巖，王蓓，王剛. Moldflow模具分析技術(shù)基礎(chǔ)(CAD實(shí)用技術(shù)) [M].北京：清華大學(xué)出版社 ，2004. [12] DiEdifice–模擬軟件下載專區(qū)–中國(guó)鑄造模擬分析網(wǎng).http://castsa2008.com/frame.php?frameon=yes&referer=http%3A//castsa2008.comforumdisplay.php%3Ffid%3D57，2009-2-10. [13] 《dynaform用戶手冊(cè)》詳細(xì)信息.http://www.netyi.net/training/42deaaba-550d-4c61-82c3-7eb9c601559f，2009-2-10. 教研室 意見 年 月 日 系主管領(lǐng)導(dǎo)意見 年 月 日 開題報(bào)告 題　　目 電器外殼注射模設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 班級(jí)學(xué)號(hào) 專業(yè) 一、選題的意義和目的 1）綜合運(yùn)用注塑模課程和其它有關(guān)先修課程的理論及生產(chǎn)實(shí)踐的知識(shí)去分析和解決模具設(shè)計(jì)問題，并使所學(xué)專業(yè)知識(shí)得到進(jìn)一步鞏固和深化。 2）學(xué)習(xí)模具設(shè)計(jì)的一般方法，了解和掌握常用模具整體設(shè)計(jì)、零部件的設(shè)計(jì)過程和計(jì)算方法，培養(yǎng)正確的設(shè)計(jì)思想和分析問題、解決問題的能力，特別是總體設(shè)計(jì)和計(jì)算的能力。 3）通過計(jì)算和繪圖，學(xué)會(huì)運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)和查閱有關(guān)技術(shù)資料等，培養(yǎng)模具設(shè)計(jì)的基本技能。 二. 國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 模具是機(jī)械制造業(yè)中技術(shù)先進(jìn)、影響深遠(yuǎn)的重要工藝裝備,具有生產(chǎn)效率高、材料利用率高、制件質(zhì)量?jī)?yōu)良、工藝適應(yīng)性好等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)械、航天、航空、輕工、電子、電器、儀表等行業(yè)。 我國(guó)塑料模具行業(yè)發(fā)展迅速。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前塑料模具在整個(gè)模具行業(yè)中所占比重約為30%，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，這一比例將持續(xù)提高。相關(guān)專家預(yù)測(cè)，在未來的市場(chǎng)中，塑料模具的發(fā)展速度將高于其它模具，塑料模具在模具行業(yè)中的比例將不斷提高。 塑料模具已形成完整而強(qiáng)大的產(chǎn)業(yè)鏈。我國(guó)塑料模具近年來伴隨著高技術(shù)驅(qū)動(dòng)和支柱產(chǎn)業(yè)發(fā)展，形成了一個(gè)完整而強(qiáng)大的產(chǎn)業(yè)鏈條。塑料模具相關(guān)產(chǎn)業(yè)從上游的原輔材料工業(yè)和加工、檢測(cè)設(shè)備到下游的機(jī)械、汽車、摩托車、家電、電子通信、建筑建材等幾大應(yīng)用產(chǎn)業(yè)，都顯示出勃勃生機(jī)。 注塑模具（即塑膠模具），注塑模具設(shè)計(jì)（即塑膠模具設(shè)計(jì)）不但要采用 CAD 技術(shù)，而且還要采用 CAE 技術(shù)。這是發(fā)展的必然趨勢(shì)。注塑成型分兩個(gè)階段，即開發(fā)/設(shè)計(jì)階段（包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)和模具制造）和生產(chǎn)階段（包括購(gòu)買材料、試模和成型）。傳統(tǒng)的注塑方法是在正式生產(chǎn)前，由于設(shè)計(jì)人員憑經(jīng)驗(yàn)與直覺設(shè)計(jì)模具，模具裝配完畢后，通常需要幾次試模，發(fā)現(xiàn)問題后，不僅需要重新設(shè)置工藝參數(shù)，甚至還需要修改塑膠制品和模具設(shè)計(jì)，這勢(shì)必增加生產(chǎn)成本，延長(zhǎng)產(chǎn)品開發(fā)周期。采用CAE 技術(shù)，可以完全代替試模，CAE技術(shù)提供了從制品設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的完整解決方案，在模具制造之前，預(yù)測(cè)塑膠熔體在型腔中的整個(gè)成型過程，幫助研判潛在的問題，有效地防止問題發(fā)生，大大縮短了開發(fā)周期，降低生產(chǎn)成本。 ? 注塑模具是生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品的重要工藝裝備，隨著塑膠模具設(shè)計(jì)工業(yè)的迅速發(fā)展以及塑膠制品在航空、航太、電子、機(jī)械、船舶和汽車等工業(yè)部門的推廣應(yīng)用，產(chǎn)品對(duì)模具的要求越來越高，傳統(tǒng)的塑膠模具設(shè)計(jì)方法已無法適應(yīng)產(chǎn)品更新?lián)Q代和提高質(zhì)量的要求。電腦輔助工程（CAE）技術(shù)已成為塑膠產(chǎn)品開發(fā)、模具設(shè)計(jì)及產(chǎn)品加工中這些薄弱環(huán)節(jié)的最有效的途經(jīng)。 注塑成型是一種用之甚廣的成型方法，與其他成型技術(shù)相比有許多明顯的特點(diǎn)： 1、注塑成型的優(yōu)點(diǎn) 1) 成型時(shí)要先鎖緊模具后才將熔料注入，加之具有良好流動(dòng)性的熔料對(duì)模腔的磨損很小，因此一套模具可生產(chǎn)大批量注塑制品。 2) 一個(gè)操作工常可管理兩臺(tái)或多臺(tái)注塑機(jī)，特別是當(dāng)成型件可以自動(dòng)卸料時(shí)還可管理更多臺(tái)機(jī)器，因此，所需的勞動(dòng)力相對(duì)較低。 3）由于成型物料的熔融塑化和流動(dòng)造型是分別在料筒和模腔中進(jìn)行，模具可始終處于使熔體很快冷凝或交聯(lián)固化的狀態(tài)，從而有利于縮短成型周期。 4) 成型過程的合模、加料、塑化、注射、開模和脫模等全部成型過程均由注塑的動(dòng)作完成，從而使注塑工藝過程易于全自動(dòng)化和實(shí)現(xiàn)程序控制。 5) 由于成型時(shí)壓力很高，因此可成型形狀復(fù)雜，表面圖案與標(biāo)記清晰和尺寸精度高的塑件。 6) 生產(chǎn)效率高，一套模具可包含數(shù)十個(gè)甚至上百個(gè)型腔，因此一次成型即可成型數(shù)十個(gè)甚至上百個(gè)塑件。 7) 成型塑件僅需少量修整即可使用，在成型過程中產(chǎn)生的廢料可以重復(fù)利用，因此，注塑成型時(shí)對(duì)原料的浪費(fèi)很少。 8) 通過共注可成型多于一種以上的材料，可有效地成型表皮硬而心部發(fā)泡的材料，可以成型熱固性塑料和纖維增強(qiáng)塑料。 9) 由于成型可采用精密的模具和精密的液壓系統(tǒng)，加之使用微機(jī)控制，因此可以得到精度很高的制品，體積公差可達(dá)到1μm。 2、注塑成型的缺點(diǎn) 1) 由于冷卻條件的限制，因此對(duì)于厚壁且變化又大的塑件的成型較困難。 2) 成型制品的質(zhì)量受多種因素限制，因此對(duì)技術(shù)要求較高，掌握的難度較大。 3) 注塑成型的關(guān)鍵器具是模具，但模具的設(shè)計(jì)、制造和試模的周期很長(zhǎng)， 投產(chǎn)較慢。 4) 由于注塑機(jī)和注塑模的造價(jià)都比較高，因此啟動(dòng)投資大，故不適合小批量塑件的生產(chǎn)。 3、注塑成型模具的發(fā)展趨勢(shì)可以歸納為以下幾個(gè)方面： 1)加深理論研究； 2)高效率，自動(dòng)化； 3)大型、超小型及高精度； 4)標(biāo)準(zhǔn)化； 5)擴(kuò)大研究各種特殊結(jié)構(gòu)的注塑模具； 6)全面推廣CAD/CAE/CAM技術(shù)； 7)進(jìn)一步加強(qiáng)快速原型制造技術(shù)； 8)超精加工和復(fù)合加工。 三、選題依據(jù) 由于注塑成型具有許多突出的優(yōu)點(diǎn)，因此在工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是在大批生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。可以說，注塑成型加工已成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和發(fā)展方向，是提高生產(chǎn)率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、進(jìn)行產(chǎn)品更新?lián)Q代的重要保證。 在塑料模具中，由于注塑模具有高效、精密、可成型各種復(fù)雜制品、工藝先進(jìn)等諸多其他模具所不及的特點(diǎn)而成為塑料制品成型工藝中最重要的并且起主導(dǎo)作用的塑料成型工藝設(shè)備。在高速發(fā)展中，注塑模具又將其他成型模具的優(yōu)點(diǎn)吸納、融合和發(fā)展，形成了更加完美，更加優(yōu)越也更加先進(jìn)的一種新的成型技術(shù)。 本課題以電器外殼注射模的模具設(shè)計(jì)為案例，以Pro/E和AutoCAD等繪圖軟件為工具進(jìn)行設(shè)計(jì)研究工作。以熱注塑技術(shù)結(jié)合先進(jìn)的CAD/CAE/CAM技術(shù)，進(jìn)而提高提高生產(chǎn)率、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和縮短模具的設(shè)計(jì)制造周期。 四 進(jìn)度安排及預(yù)期成果 1.時(shí)間安排 （1）2010年10月~12月 收集資料，確定選題； （2）2011年1月21日~ 2月28日 完成開題報(bào)告； （3）2011年3月1日~4月30日 進(jìn)行工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、繪制裝配草圖、零件草圖以及中期檢查； （4）2011年5月1日~5月31日 圖紙及說明書定稿； （5）2011年6月1日~6月10日 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。 2.預(yù)期成果 （1） 模具總體設(shè)計(jì)。 （2） 設(shè)計(jì)說明書一份。 （3） 設(shè)計(jì)圖紙齊全。 （4） 自選一個(gè)重要模具零件編制加工工藝過程。 五、參考文獻(xiàn) [1] 中國(guó)紡織大學(xué)工程圖學(xué)教研室.畫法幾何及工程制圖(第四版)[M].上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1997. 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[13] 《dynaform用戶手冊(cè)》詳細(xì)信息.http://www.netyi.net/training/42deaaba-550d-4c61-82c3-7eb9c601559f，2009-2-10. 指導(dǎo)教師批閱意見 指導(dǎo)教師(簽名)： 年 月 日 注：可另附A4紙 6 注塑模的單澆口優(yōu)化 摘要：本文論述了一種單澆口位置優(yōu)化注塑模具的方法?？陀^的澆口優(yōu)化，盡量減少注塑制品翹曲變形，因?yàn)槁N曲是一個(gè)關(guān)鍵質(zhì)量問題，對(duì)大多數(shù)注塑件，這絕大部分受澆口位置影響。專題翹曲的定義是用比例最大位移對(duì)特征表面預(yù)計(jì)長(zhǎng)度的表面特征來描述零件翹曲。優(yōu)化相結(jié)合，數(shù)值模擬技術(shù)，以找到最佳的澆口位置，其中，模擬退火算法就是用來尋找最佳的澆口位置。最后，其中一個(gè)例子是討論有關(guān)文件，并可以得出結(jié)論認(rèn)為，所提出的方法是有效的。 關(guān)鍵詞：注塑模， 澆口位置和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，功能翹曲 導(dǎo)言 塑料注塑成型，是一種廣泛使用的，復(fù)雜的，對(duì)大型品種的塑料制品，尤其是那些高產(chǎn)量要求，精密復(fù)雜形狀的有高效率的技術(shù)制作。質(zhì)量注塑件是一個(gè)有功能性，部分幾何，模具結(jié)構(gòu)和工藝條件的塑膠材料。最重要的一部分，注塑模，基本上是以下三組組成：腔，澆口和澆道， 和冷卻系統(tǒng)。 Lam和Seow （ 2000），Jin和Lain（ 2002）達(dá)到平衡腔不同壁厚的一部分。平衡充填過程內(nèi)部腔給出了一個(gè)均勻分布的壓力和溫度，可大幅度減少該部的翹曲。但腔平衡只是其中一個(gè)影響零件質(zhì)量的重要因素。尤其是零件有其功能要求，其厚度通常不應(yīng)該多種多樣。從這個(gè)角度談了注塑模具設(shè)計(jì)，澆口是由其尺寸和位置，和澆道系統(tǒng)的規(guī)模和布局表征的。澆口尺寸和澆道布局通常定為常量。相對(duì)地，澆口位置和澆道的大小是比較有彈性的，能夠多樣的影響零件質(zhì)量。因此，他們往往優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)。 Lee和Kim（1996年）為多種注射溶洞優(yōu)化了澆道和澆口的大小來平衡澆道系統(tǒng)。澆道維持平衡可以理解為有相同腔的多腔模具的不同入口壓力，在每一個(gè)腔每一個(gè)熔體流道底部有不同的情體積和幾何形狀。該方法已顯示壓力在整個(gè)多腔模具成型周期中的單腔里均勻分布。 Zhai等（2005年）發(fā)布兩個(gè)澆口位置優(yōu)化，它的一個(gè)成型腔是由一個(gè)在壓力梯度的基礎(chǔ)上的高效率的搜索方法（ PGSS） ，為由不同尺寸的澆道多澆口零件定位，熔接線向理想的地點(diǎn)（翟等， 2006 ）。作為大容量的一部分，多澆口需要縮短最高流徑，與相應(yīng)減少注射壓力。該方法大可成為設(shè)計(jì)多澆口單型腔的澆口和澆道。 許多注塑件是只制作一個(gè)澆口，無論是在單型腔模具或多個(gè)腔模具。因此，單澆口的澆口位置是最常見的設(shè)計(jì)優(yōu)化參數(shù)。形狀分析方法是由Courbebaisse和Gaarrcia 2002年提出，是最佳澆口位置的注射成型估計(jì)。后來，他們研制的這種理論進(jìn)一步研究和應(yīng)用于單一澆口位置優(yōu)化的一個(gè)L形例子（庫(kù)爾伯貝斯，2005年）。 它易于使用，而不耗費(fèi)時(shí)間，而且它只不過是提供了簡(jiǎn)單的有均勻厚度的平面零件。 Pandelidis和Zou（1990年）提出的優(yōu)化澆口位置，由間接質(zhì)量相關(guān)引起的翹曲和物質(zhì)降解，這代表著加權(quán)溫度差，摩擦過熱的時(shí)間。翹曲是受上述因素的影響， 但它們之間的關(guān)系并不明確。 因此，優(yōu)化效果是受制于測(cè)定轉(zhuǎn)歸的加權(quán)因素。 Lee和Kim（ l996b ）研制出一種自動(dòng)選擇澆口位置的方法，其中一套初步澆口位置，由設(shè)計(jì)師提出，最優(yōu)澆口是位于相鄰節(jié)點(diǎn)。結(jié)論在很大程度上 取決于設(shè)計(jì)師的直覺，因?yàn)榈谝徊绞腔谠O(shè)計(jì)師的主張。 所以在相當(dāng)大的程度上，受限于設(shè)計(jì)師的經(jīng)驗(yàn)。 Lam和Jin（2001）開發(fā)了澆口位置優(yōu)化方法，基于最大限度地減少了標(biāo)準(zhǔn)偏差的流徑長(zhǎng)度（標(biāo)準(zhǔn)差[大] ）和在成型充填過程中的標(biāo)準(zhǔn)偏差的灌裝時(shí)間（標(biāo)準(zhǔn)差[ T ] ）。隨后，沈等人（ 2004 年 ） ，優(yōu)化了澆口位置設(shè)計(jì)通過最小加權(quán)充氣壓力，灌裝時(shí)間區(qū)別不同的水流路徑，溫差變化大，以及過度包裝的百分比。Zhai等 （ 2005 年）在去年底調(diào)查了最佳澆口位置與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的注射壓力。這些研究人員介紹目標(biāo)函數(shù)作為注塑成型灌裝操作，這對(duì)相關(guān)產(chǎn)品的品質(zhì)有益。 但之間的相關(guān)性是非常復(fù)雜和不清晰在它們之間已經(jīng)觀察到。 人們還很難選擇適當(dāng)?shù)募訖?quán)因子為每個(gè)函數(shù)。 一個(gè)新的目標(biāo)函數(shù)來評(píng)價(jià)注塑制品翹曲變形，以優(yōu)化澆口位置。 直接衡量零件質(zhì)量，這項(xiàng)調(diào)查定義特征翹曲來評(píng)價(jià)零件翹曲，這是從"流加翹曲"模擬產(chǎn)出Moldflow塑料洞察力（電傳等）的軟件。目標(biāo)函數(shù)最小化，在澆口位置優(yōu)化，以達(dá)到最低變形。 模擬退火算法是用來尋找最優(yōu)澆口位置。 給出了一個(gè)例子來說明建議優(yōu)化程序的有效性。 質(zhì)量措施：特征翹曲 定義特征翹曲 運(yùn)用優(yōu)化理論設(shè)計(jì)澆口，零件的質(zhì)量措施必須指定在初審。術(shù)語(yǔ)"質(zhì)量"可轉(zhuǎn)介許多產(chǎn)品性能，如力學(xué)，熱學(xué)， 電子，光學(xué)，工效學(xué)或幾何性質(zhì)。有兩種零件質(zhì)量測(cè)量：直接和間接。一個(gè)有預(yù)測(cè)性的模型，從數(shù)值模擬結(jié)果，可作為一個(gè)直接的質(zhì)量測(cè)量。 相比之下，間接測(cè)量的零件質(zhì)量是正相關(guān)目標(biāo)質(zhì)量，但它并不能提供對(duì)其質(zhì)量的直接估計(jì)。 翹曲，在相關(guān)工程的間接質(zhì)量測(cè)量，是一個(gè)注塑成型流動(dòng)行為或加權(quán)。 這種行為是作為填充不同流徑的時(shí)間差，溫度差，過度包裝的比例問題，等等。這是很明顯的，翹曲是受這些因素的影響，但翹曲和這些因素的關(guān)系是不明確的，而且決定這些因素所占的比重是相當(dāng)困難的。因此，用上述目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化大概不會(huì)減低零件翹曲，甚至是完美的優(yōu)化技術(shù)。 有時(shí)，不恰當(dāng)加權(quán)因素，將導(dǎo)致完全錯(cuò)誤的結(jié)果。 一些統(tǒng)計(jì)量計(jì)算，節(jié)點(diǎn)位移被定性為直接質(zhì)量測(cè)量，以達(dá)到最低變形鏈優(yōu)化研究。統(tǒng)計(jì)數(shù)量通常是最多節(jié)點(diǎn)位移，平均每年有10%的節(jié)點(diǎn)位移，而且整體平均節(jié)點(diǎn)位移（李和金， 1995 ; 1996 ） 。這些節(jié)點(diǎn)的位移容易從數(shù)值模擬結(jié)果獲得，統(tǒng)計(jì)值，在一定程度上代表著變形。 但統(tǒng)計(jì)位移不能有效地描述變形的注塑件。 在工業(yè)方面，設(shè)計(jì)者和制造商通常更加注意，部分上翹曲在某些特點(diǎn)上超過整個(gè)變形注射模塑件的程度。在這項(xiàng)研究中，特征翹曲是用來形容變形的注塑件。特征翹曲是表面上的最大位移與表面特征的預(yù)計(jì)長(zhǎng)度之比（圖1 ） ： （1） 其中γ是特征翹曲， h是特征表面偏離該參考平臺(tái)的最高位移，L是在與參考方向平行的參考平臺(tái)上的表面特征的預(yù)計(jì)長(zhǎng)度。 對(duì)于復(fù)雜的特點(diǎn)（這里只討論平面特征） ，翹曲的特點(diǎn)是通常在參考平面內(nèi)分為兩個(gè)區(qū)域，它是代表一個(gè)二維坐標(biāo)系統(tǒng)： （2） 其中，是特征翹曲在X ， Y方向， ，是表面特征的預(yù)計(jì)長(zhǎng)度在 X ，Y上的投影。 特征翹曲的評(píng)定 與相應(yīng)的參考平面和投影方向結(jié)合起來測(cè)定目標(biāo)特征后，，其L的值可以從圖中用解析幾何立即計(jì)算出來（圖2 ） 。在特定的表面特征和預(yù)測(cè)的方向，L是一個(gè)常量。 但H的評(píng)定比L復(fù)雜得多。 模擬注射成型過程是一種常見的技術(shù)，以預(yù)測(cè)質(zhì)量來設(shè)計(jì)零件，設(shè)計(jì)模具和工藝設(shè)置。結(jié)果翹曲模擬表達(dá)為節(jié)點(diǎn)撓度上的X ， Y ， Z分量 ，以及節(jié)點(diǎn)位移W。W是向量長(zhǎng)度的矢量總和：+ + ，其中 i，j，k是在X，Y，Z方向上的單位矢量。H是在特征表面上的節(jié)點(diǎn)的最大位移， 這與通常方向的參考平面相同，并能產(chǎn)生結(jié)果的翹曲仿真。 計(jì)算h時(shí)，節(jié)點(diǎn)的撓度提取如下： 其中是撓度在正常方向參考平面內(nèi)提取節(jié)點(diǎn); ， ， 是對(duì)撓度的X ， Y ， Z分量的提取節(jié)點(diǎn);α，β，γ是角度的向量參考; A和B是終端節(jié)點(diǎn)，可以預(yù)測(cè)方向（圖2 ） ; 和是節(jié)點(diǎn)A和B的撓度： 其中， ，，是對(duì)節(jié)點(diǎn)A的撓度在X，Y，Z方向上的分量； ，和是對(duì)節(jié)點(diǎn)B的撓度在X ， Y ， Z方向上的分量; 和是終端節(jié)點(diǎn)撓度的加權(quán)因子，計(jì)算方法如下： 是提取節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)A投影間的距離， H是的最大絕對(duì)值。 在工業(yè)方面，視察該翹曲借助了一個(gè)觸角衡量，被測(cè)工件放在一個(gè)參考平臺(tái)上。 H是一個(gè)最大數(shù)值，讀數(shù)在被測(cè)工件表面和參考平臺(tái)間。 澆口位置優(yōu)化問題的形成 從質(zhì)量來說， "翹曲" ，是指永久變形的部分不是由實(shí)用的負(fù)載引起的。 它是由整體差動(dòng)收縮引起，即聚合物流通，包裝，冷卻，結(jié)晶的不平衡。 安置一個(gè)澆口，在注射模具整個(gè)設(shè)計(jì)中是一個(gè)最重要的步驟。 高質(zhì)量的成型零件受澆口的影響很大，因?yàn)樗绊懰芰狭鬟M(jìn)入型腔的澆道。因此，不同的澆口位置會(huì)引入不均勻的取向，密度，壓力和溫度分布，因而引入不同的值和分配翹曲。 因此，澆口位置，是一個(gè)有用的設(shè)計(jì)變量，以盡量減少注塑零件翹曲。因?yàn)橄嚓P(guān)關(guān)系澆口位置和翹曲分布，是在相當(dāng)大程度上獨(dú)立于熔體和模具的溫度，在這項(xiàng)調(diào)查中它是假定該成型條件保持不變。 注射成型零件翹曲是量化特征翹曲，其中在上一節(jié)討論了。 因此單一澆口位置優(yōu)化，可以依如下制造 ： 最小化： 主題： 其中γ是特征翹曲變形; p是在澆口位置的注入壓力; 是注入成型機(jī)器的可允許注入壓力或被設(shè)計(jì)者或制造業(yè)者指定的可允許的注入壓力; x是坐標(biāo)向量的候選澆口位置; 是節(jié)點(diǎn)有限元網(wǎng)格模型的一部分，為注射成型過程模擬; N是節(jié)點(diǎn)總數(shù)。 在有限元網(wǎng)格模型中，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都有可能是一個(gè)澆口。 因此，可能是澆口位置的總數(shù) 是一個(gè)有關(guān)的總節(jié)點(diǎn)數(shù)目N和總澆口數(shù)n的函數(shù)： 在這項(xiàng)研究中，只對(duì)單澆口選址問題進(jìn)行調(diào)查。 模擬退火算法 模擬退火算法是其中最強(qiáng)大和最流行的元啟發(fā)式解決優(yōu)化問題，因?yàn)樘峁┝己玫囊詫?shí)際條件全面化解決辦法。 該算法是基于Metropolis （ 1953 ） ，這原本是用來在原子某一特定溫度找到一個(gè)平衡點(diǎn)的方法。這一算法和數(shù)字最小化的聯(lián)系是Pincus（ 1970年）第一個(gè)注意到，但Kirkpatrick（ 1983年）等人提議，把它形成一項(xiàng)優(yōu)化技術(shù)組合（或其他）。 運(yùn)用模擬退火法優(yōu)化問題，目標(biāo)函數(shù)f是用來作為函數(shù)E的能源，而不是找到一個(gè)低能源配置，問題就變成尋求近似全局最優(yōu)解。配置的值的設(shè)計(jì)變量是替代能源配置本身，控制參數(shù)的過程是取代溫度。 一個(gè)隨機(jī)數(shù)發(fā)生器被用作為設(shè)計(jì)變量產(chǎn)生新的值。 這是顯而易見的，該算法只需要將極小化問題列入考慮范圍。 因此，在最大化問題上，目標(biāo)函數(shù)是乘以（ -1 ） 來取得一個(gè)可能的數(shù)。 模擬退火算法的主要優(yōu)點(diǎn)是比其他方法更能夠避免在局部極小被困。 這種算法采用隨機(jī)搜索，而不是只接受變化，即減少目標(biāo)函數(shù)f ，而且還接受了一些變化來增加它。 后者則是接受一個(gè)概率P 其中是f的增量， k是Boltzman常數(shù)， T是一個(gè)控制參數(shù)，其中原數(shù)分析是眾所周知的"恒溫"制度 ，并且無視客觀功能參與。 在澆口位置優(yōu)化，實(shí)施這一算法的說明圖（圖3），此算法的詳細(xì)情況如下： （ 1 ） SA算法開始是從最初的澆口位置，同一個(gè)指定值的"溫度"參數(shù)T （"溫度"計(jì)數(shù)器K最初定為零） 。 適當(dāng)控制參數(shù)（ 0 < c < 1 ）給出退火過程與馬爾可夫鏈N。 （ 2 ） SA算法在的旁邊生成一個(gè)新的澆口位置來計(jì)算目標(biāo)函數(shù) f（ x ）的值。 （ 3 ）新澆口位置由接受函數(shù)決定接受的概率 一個(gè)統(tǒng)一的隨機(jī)變量產(chǎn)生[ 0,1 ] ， 如果<， 接受，否則就拒絕。 （ 4 ） 這個(gè)過程重復(fù)是的迭代次數(shù)（ ），用這種序列審判澆口位置被稱為馬爾可夫鏈。 （ 5 ）因?yàn)闇p少的"溫度''，生成一個(gè)新的馬爾可夫鏈，（在先前的馬爾可夫鏈里，從最后接受的澆口位置生成），這一“溫度”減少的過程將一直持續(xù)直到酸算法結(jié)束。 應(yīng)用與探討 在一個(gè)復(fù)雜的工業(yè)產(chǎn)品中應(yīng)用，在這一節(jié)討論質(zhì)量測(cè)量和優(yōu)化方法。 該部分是由一個(gè)制造商提供，如圖4所示。 在這一部分，平坦的基底表面上是最重要的輪廓精度要求。因此 ，翹曲變形特征在基底表面討論，其中參考平臺(tái)指定為水平面附于基底表面，縱方向指為預(yù)計(jì)參考方向。參數(shù)h是基底面對(duì)正常方向的最高偏轉(zhuǎn)即垂直方向，參數(shù)L是基底表面的預(yù)測(cè)長(zhǎng)度在縱向上的投影。 圖4 制造商提供的工業(yè)產(chǎn)品 該產(chǎn)品的材料是尼龍Zytel 101L（ 30 ％EGP，杜邦工程聚合物）。 在模擬算法中的成型條件列在表1 。 圖5顯示了有限元網(wǎng)格模型的一部分，是受制于數(shù)值模擬。 它有1469個(gè)節(jié)點(diǎn)和2492元素。 目標(biāo)函數(shù)，即特征翹曲，由方程（ 1 ），（ 3 ） ? （ 6 ）定義 。 其中h 是從"流量+流道分析序列中式（ 1 ）里的MPI所得 ，L在該工業(yè)產(chǎn)品中的測(cè)量值即L = 20.50毫米。 MPI的是注塑成型模擬使用最廣泛的軟件，它可以向您推薦在流動(dòng)平衡前提下的最佳澆口位置。 對(duì)于澆口位置設(shè)計(jì)，澆口位置分析是一個(gè)有效的工具，但除了實(shí)證方法。 對(duì)于這點(diǎn)，澆口選址分析，MPI認(rèn)為最佳澆口位置是接近節(jié)點(diǎn)N7459 ，如圖5所示。零件翹曲是模擬在此推薦澆口基礎(chǔ)上，因此，特征翹曲評(píng)定： ，這很有價(jià)值。 在實(shí)際制造中，零件翹曲是可見的在樣品工件上。 這是制造商不能接受的。 表1 在仿真中的成型條件 條件 值 填補(bǔ)時(shí)間（秒） 2.5 熔融溫度（ ） 295 模具溫度（ ） 70 包裝時(shí)間（秒） 10 包裝壓力（充壓） （ ％ ） 80 在基底表面的最大翹曲，是由不均勻取向分布的玻璃纖維造成的，圖6所示。圖6顯示，玻璃纖維取向的變化，從消極方向到積極方向進(jìn)行，因?yàn)檫@個(gè)澆口位置，尤其是最大的纖維方向轉(zhuǎn)變?cè)谶@個(gè)澆口附近。澆口位置造成的多樣化的纖維取向引起嚴(yán)重的差動(dòng)收縮。 因此，特征翹曲是和澆口的位置有關(guān)，必須優(yōu)化，以減少部分翹曲。 在本條中搜索討論優(yōu)化澆口位置，模擬退火， "模擬退火算法" ，是適用于這個(gè)的。 最高迭代次數(shù)選定為30至確保精密的優(yōu)化，而且進(jìn)行多次的隨機(jī)試驗(yàn)，讓每一次迭代中被評(píng)為10至跌幅的概率為無效迭代，使之沒有一個(gè)重復(fù)的方案。 N7379節(jié)點(diǎn)（圖5） ，是最佳澆口位置。 特征翹曲評(píng)定，從翹曲模擬結(jié)果函數(shù)f（X）= γ= 0.97 ％ ，可說是少于MPI建議的澆口。 在實(shí)際制造中零件翹曲符合制造商的要求。 圖6b 表明，在模擬纖維取向。它是可見的最優(yōu)澆口位置，取決于玻璃纖維取向，因此，減少收縮差異在垂直方向沿縱向發(fā)展。因此，特征翹曲減少了。 結(jié)論 在這項(xiàng)調(diào)查中，特征翹曲是來描述注塑制品翹曲變形，在數(shù)值模擬軟件MPI的基礎(chǔ)上評(píng)定。 特征翹曲的評(píng)定是為單一澆口位置塑膠注塑模具，基于數(shù)值模擬結(jié)合模擬退火算法優(yōu)化。 工業(yè)產(chǎn)品作為一個(gè)例子來說明所提出的方法。 該方法取決于最佳澆口位置，產(chǎn)品是令制造商滿意的。 這個(gè)方法也適合于其它翹曲最小化的優(yōu)化問題，例如優(yōu)化多澆口位置，流道系統(tǒng)的平衡，并選擇各向異性材料。 9