一种注塑模具的系统优化设计方法及其应用

摘要

注塑成型是多学科、多物理场、多尺度耦合复杂的系统，通常包含着机械、材料、力学、物理、化学等多学科的综合，并涉及到大量各种类型的设计变量和约束，因而是一个系统工程问题。本文从注塑成型过程的角度出发，分阶段、并行地考虑注塑成型的两个关键因素：模具结构参数和工艺参数对注塑成型的影响，来构造优化模型。介绍了一种基于系统工程思想和分解优化思想的注塑模具系统优化设计方法。把注塑模具的优化设计问题化分为若干个子系统问题，在每个子系统中，有与其相应的模具结构及工艺参数作为目标函数、约束条件和设计变量，并利用CAE分析技术与黑箱优化算法相结合的方法来求解各子系统，各子系统的优化结果通过一个协调优化问题进行协调，以获得整个系统的最优解。通过手机外壳及CPU面板的两个实例，对本文所提出的系统优化方法进行了详细论述及检验。算例结果表明，本文所提出的优化方法及优化算法是可行且高效的。