基于快速仿真的塑料注射工艺窗口的预测方法

摘要

工艺参数优化是提高注塑制品质量的重要手段之一。传统的工艺参数设置方法采用人工试模，但此方法浪费且耗时。不少学者采用人工智能方法求出一组优化的工艺参数，但是实际注射工艺参数会随材料不同，机器的振荡和环境因素的不稳定而波动，有可能导致注塑产品出现缺陷。
　　工艺窗口是注射生产时合理的工艺参数区域，选取工艺窗口中心点对应的值作为注射参数，不仅可以得到高质量的制品，还可以使注射过程具有很好的稳健性。但工艺窗口的边界不规则，各因素间存在交互作用，要想准确的描述工艺窗口的边界，需要进行大量的全面的实验，这无疑会耗掉大量的试验时间。
　　针对上述问题，本文着力于塑料注射参数工艺窗口的快速求取，完成了如下四项工作：
　　（1）通过决策树提取制品成形特征，根据成形特征将复杂制品简化为等流长等壁厚等体积的长方形平板，即简化流动模型。通过选取有代表性的案例对简化流动模型的可行性进行分析。
　　（2）选取待优化的注射参数作为研究对象，通过正交试验法安排试验，对具有与平板有相同拓扑结构的案例采用简化流动模型，复杂结构采用原模型进行CAE分析。
　　（3）选取对质量控制的关键因素作为评价指标建立评价体系，并据此对CAE分析结果进行评价。根据分析结果将对应的注射工艺参数组合分为正负案例。正案例表示能得到优良制品，负案例表示不能得到优良制品。
　　（4）基于支持向量机（SVM）建立工艺窗口。将正负案例集作为训练样本输入SVM，求取正负案例集分类超平面。利用此分类超平面对选定区域的所有可能的工艺参数组合进行判断，便能绘制出工艺窗口。并通过注塑机试验验证其精度。
　　本文提出的工艺窗口的计算方法与传统方法相比，只需要少量的案例进行仿真计算，速度快、效率高，有较强的实用性，对注塑成型工艺具有一定的指导意义。

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1 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 注射工艺优化技术国内外研究现状

1.3 论文的主要工作

2 注射过程快速仿真模拟与模型验证

2.1 引言

2.2 基于决策树的产品几何与成形特征分析

2.3 快速仿真模拟方法及其实现

2.4 案例分析与模型验证

2.5 本章小结

3 注射过程工艺窗口的预测

3.1 引 言

3.2 预测方法与算法流程

3.3 基于正交试验的CAE模拟和质量评价

3.4 工艺窗口的表征与计算方法

3.5 计算案例

3.6 本章小结

4 试验与分析

4.1 引言

4.2 试验设计

4.3 试验结果与讨论

4.4 计算精度与分析

4.5 本章小结

5 全文总结与展望

5.1 全文总结

5.2 研究展望

致谢

参考文献

附录1 作者在攻读硕士学位期间发表的论文