基于可拓关联的注塑成型工艺参数优化方法_黄风立

X ) < 0。
X 0 ) 且 x| X 0 X 0 ) 且 xI X 0 X0)
验分 析 注 塑工 艺 参
数对 翘 曲 变形 关 联
( 3)
度影响的显著 程度, 确定 工 艺 参数 中 的
敏 感 因 素。 在 各 因
112 关联度的计算 由于注塑成型质量的翘曲量等度量指标具有望小
特性, 因此, 仅给出望小特性的关联度计算方法。在 本文研究中, 假定塑件注塑 成型的指标都有 两个区 间: 即优质品和合格品区间, 该假设与实际注塑生产 过程相 吻 合。望 小特 性 目标 函 数的 关 联 函数 计 算 如下:
化中, 不合格品对应的工艺参数可认为是违反约束。
2 基于可拓关联的注塑成型工艺参数优化
211 基于可拓关联的设计变量确定 在试模或注塑制品的生产过程中, 由于模具、塑
料件材料和注塑设备都已确定, 因此, 影响注塑件质 量的主要参数是模具温度、熔体温度、注射时间、保 压时间、保压压力和冷却时间等。而在成型质量中, 翘曲变形是重要的成型质量指标。因此, 将选取模具 温度、熔体温度、注射时间、保压时间、保压压力等 作为优化的设计变量, 塑件的翘曲变形量为优化 目标。
黄风立等: 基于可拓关联的 注塑成型工艺参数优化方法
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212 神经网络响应面方法 在响应面的构造中, 较常用的方法有多项式、移
动最小二乘、 K rig ing 模型、神经网络 等。基于 神经 网络的响应面方法, 能拟合设计变量与输出变量之间 复杂的函数关系, 尤其是在非线性程度高的场合往往 有着很好的拟合效果。但是神经网络为构造精度较高
子的取值范围内, 每个因子均匀地取 3个水平, 按照 变量的约束条件设定因素水平。根据五因素三水平的
正交表设 计实验, 并分 别在 M oldF low 中 进行模 拟, 得到注塑件产生的最大翘曲变形量, 并计算出相应的 关联度。然后计算关联度的级差, 根据级差大小确定 设计变量。
第 37卷第 4期
其中, ( a, b) 既可为开区间, 也可为闭区间, 还可 为半开半闭区间。
在现实问题中, 除了需要考虑点与区间的位置关系 外, 还经常要考虑区间与区间及一个点与两个区间的位 置关系。例如某塑件对翘曲量的要求, 有优质品要求的 范围, 还有合格品要求的范围。这两个区间形成一区间 套, 点与这两个区间的关系可用位值来描述。
HUANG F eng- li1, 2, L IN Jian-p ing1, XU Jin-hong2, GU Jin-m ei2
( 1. Tong ji university, Shangha i 200092, China; 2. Jiax ing U n ive rsity, Jiax ing 314001, Ch ina)
先给出左侧距 的定义。给 定区间 X 0 = ( a, b ), x 0 I a, ( a + b) /2 , 则有 [ 6]
a- x
x[ a
Ql ( x,
x 0, X 0 ) =
b - x0 a- x0
(x- a)
xI
( a, x0 )
( 4)
x- b
x\ x 0
为 x 与区间 X 0关于 x0的左侧距。
可拓关联的定义及计算方法, 接着给出了 基于可拓关联的注塑成型工艺参数优化方法。在结合一带有凸沿杯 子的注塑
成型实例研究中, 利用基于可拓 关联、神 经网络响应面及蚁群算法的方法进行注塑成型工艺参数优化, 优化 后的结果
利用数值模拟和实际注塑成型实 验验证, 其结果表明: 基于可拓关联及神经网络响应面模型的注塑成型工艺 参数优化
* 国家自然科学基金项目 ( 5057507) 嘉兴学院校级重点科研课题项目 ( 70108013) 作者简介: 黄风立, 男, 1976年生, 在读博士生, 主要研究方向注塑成型稳健设计, 已发表论文 21篇 。 w indon416@ 1631 com
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塑料工业
2 009 年
述 / 优质 0、 / 合格 0 及 / 不合格 0 的量值。即既能 对某一成型质量指标给出 / 优质 0、 / 合格 0、 / 不合 格 0 等质变的描述, 也能给出 / 类内有区别 0 的定 量描述, 也就是能定量且客观地表述了成型指标质量 特性的程度及其量变和质变的过程。因此, 本文将可 拓关联引入到注塑成型的工艺参数优化中, 提出了基 于可拓关联的设计变量筛选及基于可拓关联度评价的
程参数是当前发展的一个主流方向 [ 1 - 3] 。在注塑成型 的优化过程中, 基于实验设计的响应面方法是常用的 手段 [ 4] 。
翘曲变形是壳体类塑件注塑成型中重要的成型质 量指标, 并且在实际注塑生产过程中, 翘曲量等成型 质量指标是较容易给出优质水平及合格水平范围。当 采用经典数学来描述时, 对于某一成型质量指标的评 价, 只能给出 / 是 0 和 / 否 0 的两种判断; 当采用 模糊理论来描述时, 对于某一成型质量指标要分别给 出 /优质0 及 / 合格0 的隶属度函数, 隶属度函数 较难确定且形式不统一。引入可拓关联的成型质量指 标的描述方法, 可利用点与区间的位置关系统一描
Abstract: A im ing at the quality factor o f w arpage quant ity in the plast ic in jection process, the optim um m ethod on craft param eters of plastic in ject ion based on ex tensive correlation w as prov ided. T he def inition and calculat ion m e thod o f extensive correlat ion w ere g iven at firs,t and the opt imum m ethod on the craft param eters of plastic in jection based on extensive correlation w as g iven too. In the case study o f p last ic in jection o f a cup w ith fringe, the opt imum craft param eters o f plast ic injection w ere gotten by the extensive co rre la tion, response surface of neura l netwo rk, and im proved an t a lgorithm of cont inuous f ield. The opt imum resu lt w as verified by a com puter a ided eng ineering ( CAE ) and the experim en ts of p last ic injection in in ject ion m ach ine, it showed that the opt imum resu lt of p last ic in jection based on ex tensive correlation and neural network w as reliability, and had good practical m eaning.
设 X 0 = ( a, b ), X = ( c, d ), 且 X 0 < X, 则点 x 关于区间 X 0和 X 组成的区间套的位值规定为:
k (x)
Q ( x, = D ( x,
x0, X0 ) X 0, X )
( 5)
对于注塑成型质量的翘曲量指标, 因为翘曲量的
优质品和合格品可定义为 X 0 = ( 0, b ), X = ( 0, d ), 且 b < d。 则翘曲量 的可拓关 联度具有 如下的性 质:
) 当 x = 0时, 则 k ( x ) = 1, 表示具有最优的质量;
) 当 x = b 时, 则 k ( x ) = 0, 表明处于优质品和合
格品的分界点; ) 当 x = d 时, k (x ) = - 1, 表明
处于合格品与不合格品的分界处; ) 当 x > d 时, k
( x ) < - 1, 表明为不合格品。在注塑 成型过程的优
K eyw ord s: P lastic In jection; Craft P aram eter; Extensive Correlation; An-t co lony A lgorithm
随着计算机技术和数值计算方法等相关技术的飞 速发展, 许多企业将注塑 CAE 技术作为缩短开发周 期、降低产品成本和提高产品质量、竞争力的重要手 段。 CAE 技术提供了从制品设计到生 产的完整解决 方案, 在模具制造之前, 预测塑料熔体在型腔中的整 个成型过程, 帮助分析潜在的问题。在注塑模的数值 模拟优化中, 目前主 要是采用 / 试凑 0 的方法, 也 就是采用人机交互的数值模拟优化方法, 对模拟过程 中产生的缺陷采用认为可行的方法调整注塑过程的参 数。而注塑的数值模拟计算所需时间长, / 试凑 0 方 法效率低, 并且很难找到最优解。因此, 将注塑成型 模拟技术与优化设计理论相结合, 来优化注塑成型过
工艺参数优化方法。
则可建立初等关联函数如下:
1 可拓关联度的定义 111 距和位值的定义
在经典 数学 中, 实 数 轴上 点 x 与 有限 区 X 0 =
( a, b )之间的距离为:
0
xI X 0
d ( x, X 0 ) =
in fQ ( x, y )
yI X 0
x一基本概念规定了 / 区间内的点与区
第 37卷第 4期 2009年 4月
塑料工业 CH INA PLA ST ICS INDU STRY