薄壁件注射成型的翘曲变形分析与工艺优化

论文摘要

薄壁注塑成型技术是在传统注塑成型基础上发展起来的针对薄壁类制品生产的一种新技术。薄壁化能够减轻产品重量、减小产品外观尺寸、缩短生成周期、节约材料和降低成本,但是由于塑件壁厚的变薄,聚合物熔体在型腔中冷却迅速,成型难度加大,给塑件的质量控制带来了较大的困难,翘曲变形就是其制造过程中的主要缺陷。由翘曲变形引起的形状偏差会严重影响产品的质量。而注塑成型过程是一个高度非线性、时变性的多参数作用过程,每个参数对最后制件质量的优劣都具有不同程度的影响。因此对塑件的翘曲变形进行分析并对其注塑工艺参数进行优化,是提高生产质量的一个非常有效的措施。本文首先简要概述了薄壁注塑成型技术,介绍了薄壁件翘曲变形的产生的机理,进而分析影响翘曲变形量的因素,并指出了减小薄壁件翘曲变形的多种措施,由此讨论并确定薄壁件翘曲变形的研究方法。在此基础上,以某薄壁塑件为例,以注塑成型质量中的翘曲量为优化目标,利用Taguchi试验结合CAE模拟技术,研究模具温度、熔体温度、注射速率、保压压力和保压时间对制品质量的影响规律。用均值分析法分别得到翘曲变形和收缩率的优化工艺参数组合,计算最佳工艺参数组合下的信噪比,并用CAE模拟验证试验结果的正确性。再运用变量分析确定各工艺参数对质量指标的影响度,并利用加权综合评分法,选出兼顾翘曲和收缩的工艺参数组合。最后以数值仿真得到的数据为样本数据,通过设计网络结构和选用学习算法,建立并得到基于BP人工神经网络的翘曲——收缩预测模型。将网络预测结果与模拟结果进行比较和误差分析,表明经训练的神经网络模型可以正确预测制品质量,大大减少了数值仿真的次数。可以达到对注塑工艺条件的优化,缩短生产时间,提高制件质量。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 薄壁注塑成型技术概述
• 1.2.1 薄壁注塑成型技术产生背景
• 1.2.2 薄壁注塑成型工艺的研究现状
• 1.2.3 薄壁注塑成型工艺中的问题
• 1.2.4 薄壁注塑对注塑设备的要求
• 1.3 薄壁注塑成型的仿真、预测、优化
• 1.4 本文主要工作与思路
• 第二章 薄壁件翘曲变形研究及其CAE原理
• 2.1 薄壁件翘曲变形概述
• 2.2 翘曲变形的理论研究
• 2.2.1 翘曲变形产生机理
• 2.2.2 翘曲变形的影响因素
• 2.2.3 减少薄壁件翘曲的措施
• 2.2.4 翘曲变形的研究方法
• 2.3 薄壁件注塑成型CAE原理
• 2.3.1 翘曲过程模拟基本原理
• 2.4 注塑成型数值模拟工具
• 2.5 本章小结
• 第三章 基于正交试验的薄壁件注射成型工艺仿真
• 3.1 薄壳注塑及翘曲变形分析的有限元数值仿真过程
• 3.1.1 塑件建模
• 3.1.2 塑件CAE仿真试验及结果分析
• 3.2 试验设计方法及数据分析方法
• 3.2.1 交试验
• 3.2.2 信噪比
• 3.2.3 数据分析方法
• 3.3 试验方案
• 3.4 模拟结果分析
• 3.4.1 工艺参数对翘曲变形的影响
• 3.4.2 工艺参数对收缩率的影响
• 3.4.3 综合质量评价
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于人工神经网络的薄壁件注射成型工艺预测
• 4.1 人工神经网络的概述
• 4.1.1 人工神经网络的特点
• 4.2 BP神经网络的介绍
• 4.2.1 BP网络的结构
• 4.2.2 BP算法
• 4.2.3 BP网络的限制及改进
• 4.3 BP网络的设计和训练
• 4.4 神经网络预测制件的收缩和翘曲
• 4.4.1 基于BP神经网络模型的建立
• 4.4.2 网络模型的训练与预测
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 主要工作及结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文