水輔助注塑成型穿透機(jī)理及工藝穩(wěn)健優(yōu)化研究.pdf

1、水輔助注塑成型（水輔成型）作為生產(chǎn)較大較長中空制件的新技術(shù)，相對氣體輔助等其它注塑成型，在縮短成型周期、減少制品壁厚、提高制品表面質(zhì)量等方面具有明顯的優(yōu)勢。但該技術(shù)發(fā)展時(shí)間短，其成型機(jī)理、工藝、模具和設(shè)備等各方面都有待于深入研究。
　　針對水輔成型中遇到的實(shí)際問題，本文開展了以下主要研究工作：
　　在充分考慮水的快速冷卻和水流動的湍流特性的基礎(chǔ)上，建立了水輔成型過程的數(shù)學(xué)模型。為使控制方程的離散化及解法保持一致，建立了控制方

2、程統(tǒng)一的微分形式。比較分析了幾種常見的流場數(shù)值計(jì)算方法，采用 PISO算法對離散方程組進(jìn)行求解。
　　根據(jù)所建立的水輔成型數(shù)學(xué)模型，利用計(jì)算流體力學(xué)方法對水的穿透行為進(jìn)行了數(shù)值模擬。針對水和熔體為自由表面流，同時(shí)水的注射為高雷諾數(shù)湍流的特性，采用流體體積法追蹤水和熔體的自由界面，并對比了???和???湍流模型對水穿透的影響；通過數(shù)值模擬，分析了注射過程中的溫度、速度和壓力分布，揭示了水的穿透機(jī)理。
　　在水輔制品質(zhì)量控制中，

3、壁厚分布是一個重要的評價(jià)目標(biāo)。針對制品典型結(jié)構(gòu)分析了長直段、膨脹過渡處、收縮過渡處、圓角過渡處和彎曲段的殘留壁厚分布，以及成型工藝參數(shù)對中空率的影響。在此基礎(chǔ)上，提出了改進(jìn)基本水道結(jié)構(gòu)形式的措施，為水輔成型制品設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。
　　構(gòu)建了水輔成型實(shí)驗(yàn)裝備，對某汽車?yán)鋮s水管進(jìn)行了以塑代鋼水輔成型工藝探索；建立了一種基于徑向基函數(shù)的逆向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，輸入設(shè)計(jì)期望的制品質(zhì)量，包括中空率和壁厚偏差等，可以預(yù)測可行的短射量、熔體溫度、水壓、

4、延遲時(shí)間和模具溫度等工藝參數(shù)，避免了工藝決策的盲目性。
　　提出了基于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、代理模型和智能優(yōu)化算法的組合優(yōu)化策略。通過比較不同的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇優(yōu)化的拉丁超立方作為采樣方法。為了提高計(jì)算效率與精度，提出了水輔成型的徑向基函數(shù)代理模型，采用粒子群優(yōu)化算法搜索最優(yōu)解，實(shí)現(xiàn)了中空率盡量大和壁厚偏差盡量小的優(yōu)化目標(biāo)。
　　在傳統(tǒng)的確定性優(yōu)化解的基礎(chǔ)上，提出了水輔成型的6 Sigma穩(wěn)健優(yōu)化質(zhì)量設(shè)計(jì)方法。選用蒙特卡洛模擬