基于制件几何形状分析的浇口位置优化

论文摘要

聚合物只有经过成型才能成为有用的制件,模具的设计与制造是其最重要的环节之一,模具的优化设计是聚合物成型加工领域一个非常重要的课题,特别是浇口位置的优化。目前,大多数的浇口位置优化理论是基于成型过程的数值模拟来进行,计算量大,不直观。本文的研究工作将直接基于制品的几何形状,利用数学几何学手段实现模具的浇口优化,本文的主要工作包括：1.在数学形态学的膨胀算法基础上,考虑注塑制件的几何形状,利用豪斯多夫距离算法和骨架算法得到制件的“最优中心”和骨架两个参数。其中“最优中心”代表了到型腔边界豪斯多夫距离最小值的点所对应的位置,制件的骨架代表了熔体在型腔中的流动前沿路径,通过最大圆法连接圆心得到。2.利用制件的最优中心和骨架几何参数确定出制件的几何中心位置,当浇口位置位于的几何中心位置,能够保证完成充填的注射压力最小以及熔体在型腔中平衡充填。3.将几何形状法应用于多浇口的优化设计中。根据制件的骨架特点可以得到熔体的流动路径,通过对不同路径的流动长度计算,以保证熔体的平衡充填为目的确定最终最佳的浇口数目和位置。4.通过对不同几何特性制件的数值模拟验证,证明了算法的可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 塑料模具概况
• 1.2 注射成型技术概述
• 1.2.1 注射成型加工技术
• 1.2.2 注射成型CAE技术
• 1.3 浇口优化设计的工程背景
• 1.3.1 注塑模浇口类型
• 1.3.2 浇口位置设计的重要性
• 1.3.3 浇口优化的研究现状
• 1.4 本课题研究的内容
• 2 几何形状分析法理论和算法
• 2.1 几何形状分析法的数学基础
• 2.1.1 数学形态学
• 2.1.2 膨胀算法
• 2.1.3 膨胀算法在注射成型中的应用
• 2.2 最优中心计算方法
• 2.2.1 两种常用距离的算法
• 2.2.2 豪斯多夫距离算法
• 2.2.3 多边形之间豪斯多夫距离计算
• 2.2.4 凸多边形内豪斯多夫距离计算
• 2.2.5 非凸多边形内豪斯多夫距离计算
• 2.2.6 最优中心计算
• 2.2.7 豪斯多夫距离和膨胀算法之间的关系
• 2.3 骨架转化算法
• 2.3.1 骨架定义
• 2.3.2 骨架转化算法
• 2.4 制件几何中心计算
• 3 模具浇口位置优化的几何形状法
• 3.1 单浇口位置优化的几何形状法
• 3.2 多浇口位置优化的几何形状法
• 3.3 算例分析
• 3.3.1 算例一
• 3.3.2 算例二
• 4 总结和展望
• 4.1 总结
• 4.2 展望
• 参考文献
• 致谢