外文翻譯--單澆口注塑模具的優(yōu)化 中文版.doc

-1-單澆口注塑模具的優(yōu)化作者：LIJi-quan，LIDe-qun，GUOZhi-ying，LvHai-yuan作者單位：DepartmentofPlasticityTechnology,ShanghaiJiaoTongUniversity,Shanghai200030,China刊名：浙江大學(xué)學(xué)報(bào)A(英文版)英文刊名：JOURNALOFZHEJIANGUNIVERSITYSCIENCEA年，卷(期)：2007,8(7)郵箱：接收時(shí)間：2006年11月22日修改時(shí)間：2007年3月19日摘要：這篇文章是研究關(guān)于在注塑模具中優(yōu)化單澆口位置的方法。澆口優(yōu)化的目的是減小注塑件翹曲變形等情況，因?yàn)閷?duì)于大多數(shù)注塑件而言，翹曲是一個(gè)非常重要的質(zhì)量問(wèn)題,而這又顯著影響了澆口位置。翹曲的定義特征是表面的最大位移與表面的投影長(zhǎng)度的比例。優(yōu)化方案就是在模擬退火算法中結(jié)合數(shù)值模擬技術(shù)找到最佳澆口口位置。最后，通過(guò)一個(gè)例子進(jìn)行了探討和分析結(jié)果表明,提出的方法是有效的。關(guān)鍵詞：注塑模具澆口位置優(yōu)化翹曲特征簡(jiǎn)介：塑料注射成型是一種廣泛使用的、復(fù)雜的但高效生產(chǎn)、技術(shù)種類繁多的塑料制品方法，尤其是那些擁有較高的生產(chǎn)要求,緊密的寬容,復(fù)雜的形體塑料制品。注塑件的質(zhì)量是一個(gè)關(guān)于塑膠材料、部分幾何、模具結(jié)構(gòu)和工藝條件的函數(shù)。注塑模具最重要的是以下三個(gè)組成部分：型腔、流道和澆口、以及冷卻系統(tǒng)。Lam和Seow在2000年以及Jin和Lam在2002年都取得了通過(guò)改變壁厚達(dá)到型腔平衡的方法。在一個(gè)平衡型腔充填過(guò)程中給出一個(gè)均勻分布的壓力和溫度可以顯著減小翹曲變形等情況。但是型腔平衡的只是影響注塑制品質(zhì)量的重要因素之一，特別是，部分在功能上有要求，而且，它們的厚度通常是不變的。從設(shè)計(jì)注塑模具的觀點(diǎn)看，澆口的特點(diǎn)是它的大小和位置，以及六道系統(tǒng)的大小和布局。交口的尺寸和流道的布局通常設(shè)定為常量。相對(duì)的，澆口位置和流道尺寸更靈活，可根據(jù)不同的角色影響產(chǎn)品質(zhì)量。因此，它們經(jīng)常是作為優(yōu)化產(chǎn)品的參數(shù)。Lee和Kim在1996年提出了通過(guò)優(yōu)化流道和澆口尺寸來(lái)平衡多流道系統(tǒng)進(jìn)入型腔。流道平衡被稱為多型腔模具中的相同的型腔提高不同的壓力，由于不同的壓力使融化的塑料在多型腔模具每一個(gè)不同體積和形狀的型腔底部流動(dòng)。這種-2-方法顯示了在整個(gè)多型腔磨具循環(huán)周期中型腔壓力的均勻分布。Zhai在2005年提出了一種高效率的基于壓力梯度搜索的優(yōu)化澆口位置的兩個(gè)型腔成型的方法，后來(lái)通過(guò)改變多型腔模具的流道尺寸定位了焊縫,作為大型設(shè)備的一部分,需要多個(gè)澆口縮短最大流量的道路，相應(yīng)的減少注射壓力。這種設(shè)計(jì)為設(shè)計(jì)單型腔內(nèi)多澆口的流道和澆口的方法是很有前景的。許多注塑件都是采用一個(gè)澆口，無(wú)論是在單腔模具或多腔模具。因此,優(yōu)化單澆口注射模具的澆口位置是最常見(jiàn)的設(shè)計(jì)參數(shù)。Courbebaisse和Garcia在2002年提出了形狀分析方法，以便估計(jì)注塑成型的最好澆口位置。隨后,他們發(fā)展并應(yīng)用該方法通過(guò)一個(gè)L型的例子進(jìn)一步優(yōu)化了單澆口位置，它應(yīng)用起來(lái)簡(jiǎn)單而且節(jié)省時(shí)間。而這僅僅是簡(jiǎn)單的厚度均勻的平面零件轉(zhuǎn)彎。Pandelidis和Zou在1990年提出了通過(guò)采取直接相關(guān)質(zhì)量措施減少翹曲和材料老化來(lái)優(yōu)化澆口位置的方法，這是被描繪成一個(gè)溫差加權(quán)和的術(shù)語(yǔ),一個(gè)過(guò)度包裝術(shù)語(yǔ)，和一個(gè)摩擦過(guò)熱的術(shù)語(yǔ)，翹曲是受上述因素影響,但是他們之間的關(guān)系尚不清楚。因此，優(yōu)化的效果受到加權(quán)因子測(cè)定結(jié)果的限制。Lee和Kim在1996年開(kāi)發(fā)了一個(gè)自動(dòng)化的澆口位置的選擇方法，一個(gè)設(shè)計(jì)師在最初的一組澆口位置提出了最優(yōu)的澆口位置相鄰節(jié)點(diǎn)評(píng)價(jià)方法，結(jié)論在很大程度上取決于人類設(shè)計(jì)師的直覺(jué)，因?yàn)榈谝徊降姆椒ㄊ腔谠O(shè)計(jì)師的命題，所以結(jié)果在很大程度上是限于設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)。Lam和Jin在2001年開(kāi)發(fā)了一個(gè)在成型填充過(guò)程中基于對(duì)應(yīng)的最小標(biāo)準(zhǔn)偏差流路徑長(zhǎng)度和標(biāo)準(zhǔn)偏差的填充時(shí)間澆口位置的優(yōu)化方法。隨后，shen在2004年通過(guò)減少充填壓力、不同流路的填充時(shí)間、溫度差異和過(guò)度包裝的百分比優(yōu)化了澆口位置的設(shè)計(jì)方案。Zhai在2005年研究了在注射最后階段優(yōu)化澆口位置的注射壓力評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。這些研究人員介紹了注塑模具在注塑操作時(shí)的相關(guān)產(chǎn)品的品質(zhì)。但性能和品質(zhì)之間的相關(guān)性非常復(fù)雜,他們之間一直沒(méi)有明確觀察的關(guān)系。同時(shí)也很難為每個(gè)術(shù)語(yǔ)選擇合適的加權(quán)因子。這里提出了一種新方法來(lái)評(píng)估注塑件澆口位置優(yōu)化的翹曲情況，部分直接測(cè)量質(zhì)量，這個(gè)調(diào)查定義了用翹曲特征來(lái)評(píng)估部分翹曲情況，通過(guò)軟件評(píng)估了從流動(dòng)翹曲到模仿輸出注塑成型。目標(biāo)函數(shù)最小化取得最低澆口位置優(yōu)化變形，采用模擬退火實(shí)現(xiàn)尋找最佳澆口位置。最后給出一個(gè)數(shù)值例子說(shuō)明了所提出的優(yōu)化程序的有效性。質(zhì)量措施：特征翹曲度定義特征翹曲度：運(yùn)用優(yōu)化理論來(lái)設(shè)計(jì)澆口，質(zhì)量的工藝措施部分必須被指定在第一個(gè)實(shí)例。-3-“質(zhì)量”涉及到產(chǎn)品的許多性能，如：力學(xué)性能、熱塑性、電學(xué)性、光學(xué)性、工效或幾何性質(zhì)等。產(chǎn)品的質(zhì)量有兩種檢測(cè)方法：直接發(fā)和間接法。直接的質(zhì)量檢測(cè)是指一個(gè)模型通過(guò)數(shù)值模擬來(lái)預(yù)測(cè)性能的結(jié)果。相反，間接測(cè)量方法是指測(cè)量相關(guān)部分目標(biāo)的產(chǎn)品質(zhì)量,但是它不能對(duì)產(chǎn)品提供像直接測(cè)量那樣的估計(jì)實(shí)力。對(duì)翹曲變形等情況,得到間接質(zhì)量相關(guān)工作的措施之一是在注射成型流動(dòng)性能行為或?qū)@些進(jìn)行加權(quán)和。性能表現(xiàn)在填充時(shí)間沿著不同的填充路徑、不同溫度、包覆比例程度等等而會(huì)有所不同。很明顯,翹曲是受這些因素影響的，但翹曲與這些因素之間的關(guān)系是不明確的，而且確定這些因素是相當(dāng)困難的。因此，上述目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化很可能不會(huì)減少翹曲，即使是非常完美的優(yōu)化技術(shù)。有時(shí)，不適當(dāng)?shù)募訖?quán)因素將導(dǎo)致完全錯(cuò)誤的結(jié)果。相關(guān)研究表明一些統(tǒng)計(jì)量的節(jié)點(diǎn)位移計(jì)算表征作為直接質(zhì)量的手段來(lái)達(dá)到最小變形優(yōu)化。統(tǒng)計(jì)量通常是最大的結(jié)點(diǎn)位移，統(tǒng)計(jì)值,在一定程度上代表了變形，很容易獲得的仿真結(jié)果。但不能有效地描述統(tǒng)計(jì)注塑件位移的變形。在工業(yè)中，設(shè)計(jì)師和制造商在注塑成型中通常會(huì)更加注意一些具體部位的翹曲程度。翹曲的定義特征描述是注塑件的變形。翹曲的特點(diǎn)是表面的最大位移與表面投影特征曲面長(zhǎng)度的比值。圖一：這里的是指注塑件的翹曲度，h是注塑件偏移參考平臺(tái)的最大位移量，l是注塑件在平行于參考面的投影值長(zhǎng)度。圖1翹曲特征的定義對(duì)于復(fù)雜的翹曲特征(這里只討論平面特征)、翹曲特征在參考面上通常分為兩個(gè)情況,代表了一個(gè)二維坐標(biāo)系統(tǒng)：這里的y,是翹曲在X、Y方向的特征值，Lx、Ly是翹在參考面的投影值-4-翹曲特征的評(píng)估結(jié)合相應(yīng)的參考平面與投影方向，在目標(biāo)特性測(cè)定之后，從它們的幾何關(guān)系中可以很快的算出L值（如圖2）.L在具體的表面特征和預(yù)計(jì)方向都是連續(xù)的。但是對(duì)于h的測(cè)定就比L要復(fù)雜多了。圖2投影長(zhǎng)度的評(píng)估模擬注塑成型過(guò)程是一種常見(jiàn)的預(yù)測(cè)零件設(shè)計(jì)質(zhì)量、模具設(shè)計(jì)和工藝設(shè)定的方法。模擬的結(jié)果表示為翹曲的節(jié)點(diǎn)撓度在X,Y,Z軸方向的分量（zyxwww,）和節(jié)點(diǎn)的位移W。W是向量長(zhǎng)度的矢量之和,i,j,k是在X,Y,Z方向的單位向量，為了計(jì)算h,撓度與節(jié)點(diǎn)首先作如下的評(píng)估：這里的iw是撓度在特定方向節(jié)點(diǎn)與參考平面的偏轉(zhuǎn)量。iziyixwww,是節(jié)點(diǎn)在X、Y、Z方向的撓度。,是在特定方向的向量角。A和B是投影方向的終端節(jié)點(diǎn)（如圖2）。aw和bw是節(jié)點(diǎn)A和B的撓度在工業(yè)中，翹曲的檢測(cè)是在儀