基于遗传算法和moldflow的双色成型.doc
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基于遗传算法和moldflow的双色成型,摘要在注塑产品制造过程中，熔融塑料在型腔内的流动状态是影响产品最终质量的最主要因素，而浇注系统在注塑模具中起到了传递熔体的作用，浇注系统是否合理，将直接影响到熔体的流动状态。通常浇注系统的设计是依靠设计人员的经验，通过现场不断的试模、修模来调整浇口、流道的尺寸，以找到符合需求的设计。但对于形状复杂和高表面质量的要求，需...
内容介绍
此文档由会员 违规屏蔽12 发布
摘 要
在注塑产品制造过程中，熔融塑料在型腔内的流动状态是影响产品最终质量的最主要因素，而浇注系统在注塑模具中起到了传递熔体的作用，浇注系统是否合理，将直接影响到熔体的流动状态。通常浇注系统的设计是依靠设计人员的经验，通过现场不断的试模、修模来调整浇口、流道的尺寸，以找到符合需求的设计。但对于形状复杂和高表面质量的要求，需要非常精确的浇注系统尺寸时，往往经验设计无法做到。熔接线和翘曲就是棘手的问题。
本文针对数码播放器上壳双色成型注塑模具的特殊性，将数值模拟和遗传算法相结合，运用遗传算法作为全局性搜索工具，先用测试函数验证遗传算法程序的正确性和有效性，接着利用AMI软件在注塑模拟分析上的能力，搜索数码播放器最优的流道几何参数，并求得符合熔接线生成位置、翘曲量和用料量要求的最佳优化工艺方案。
首先，本课题完成了双色成型注塑模具的模流分析，获得了产品熔接线和翘曲量的缺陷参数，以及流道的位置参数。其次，建立了优化上述参数的模型，包括熔接线的消除、翘曲量的降低和流道位置的优化。最后将优化结果与原始设计作了比较，证明了本课题的优势所在和实用性。
关键词：双色成型；浇注系统；遗传算法；熔接线
Abstract
The flow state of molten plastic in the cavity is the major factor which can influence the final quality of product during the process of injection molding, and the runner system is used to transmit the molten plastic, so whether the runner system is reasonable or not will effect flow state of the fusant directly. Usually, designers determine runner system by their experiment, and adjust the dimension of gate and runner by die trial and die repairing constantly to find the best plan. But it’s really difficult to get precise dimension by experiment when the product has complex shape and high exterior quality requirement.
Numerical simulation is combined with the genetic algorithm on account of the particularity of up-shell of a digital media in bicolor injection molding, the genetic algorithm is used as a global regulation search tool while testing the correctness and validity of the genetic algorithm progam by using a test function firstly and searching best parameters of runner system based on AMI software and finally obtaining the optimum process with the requirement of weld-line position, warpage, and volume.
Firstly, Moldflow analyse is executed in this article, and get some failure parameters such as weldline, warpage of product and runner system parameters. Then, set a model for optimum of parameter above including elimilating weldline, decreasing warpage and runner position optimum. Finally, make a comparation between optimum result and original design, certify that this research is superior and feasible.
Keywords: bicolor injection molding; runner system; genetic algorithm; weld-line
目 录
摘 要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1工程背景 2
1.2发展现状 2
1.2.1双色成型技术 2
1.2.2 AMI（Autodesk Moldflow Insight）外部接口技术 3
1.2.3 最优化方法 6
1.3本文主要工作及章节安排 7
1.3.1 本文主要工作 7
1.3.2 本文章节安排 7
1.4本章小结 8
第2章 遗传算法 9
2.1遗传算法的基本用语 9
2.2基本遗传算法 10
2.2.1基本遗传算法的数学模型 10
2.3基本遗传算法的步骤 11
2.3.1染色体编码与解码 13
2.3.2个体适应度值评估 13
2.3.3遗传操作 13
2.3.4基本遗传算法的控制参数 17
2.4遗传算法的测试方程 18
2.5 本章小结 20
第3章 双色成型注塑模具浇注系统设计 21
3.1双色成型原理 21
3.2双色成型塑件的主要缺陷问题 22
3.2.1收缩凹陷（缩水） 22
3.2.2熔接线 23
3.2.3翘曲与体积收缩 24
3.2.4粘合不牢 24
3.3双色/双料模具设计与制造注意要点 25
3.3.1模具尺寸 25
3.3.2唧嘴 26
3.3.3缩水 26
3.3.4配合面接触 26
3.3.5胶料结合 26
3.4双色模具的浇注系统 27
3.4.1浇口 27
3.4.2流道 29
3.5双色件模流分析 29
3.5.1成型设计方法 29
3.5.2双色成型数码产品的流道几何参数设定 31
3.6 本章小结 34
第4章 结合Moldflow 与GA的多目标设计 35
4.1多目标函数 35
4.1.1翘曲量目标函数 35
4.1.2体积目标函数 36
4.1.3基于权重法的浇口位置目标函数 37
4.1.4结合惩罚函数的熔接线目标函数 38
4.2 AMI与GA的结合 39
4.2.1染色体个体定义 40
4.2.2生成AMI文件 40
4.3目标函数的适应值定义 42
4.4 本章小结 44
第5章 基于Moldflow的流道优化系统开发 45
5.1优化系统开发 45
5.1.1染色体的编码与解码 45
5.1.2 VB调用AMI和Matlab应用程序 47
5.1.3 AMI循环模流分析 48
5.1.4 VB读取AMI的XML数据文件 48
5.1.5系统界面 49
5.2控制参数 50
5.2.1遗传算法控制参数 50
5.2.2产品模型控制参数 50
5.3优化结果 51
5.3.1流道系统变量参数与适应值变化曲线 51
5.3.2浇口位置和尺寸的优化结果 53
5.3.3优化结果与原始设计的比较 54
5.4本章小结 56
结论与未来期望 57
结论 57
未来期望 59
参考文献 59
在注塑产品制造过程中，熔融塑料在型腔内的流动状态是影响产品最终质量的最主要因素，而浇注系统在注塑模具中起到了传递熔体的作用，浇注系统是否合理，将直接影响到熔体的流动状态。通常浇注系统的设计是依靠设计人员的经验，通过现场不断的试模、修模来调整浇口、流道的尺寸，以找到符合需求的设计。但对于形状复杂和高表面质量的要求，需要非常精确的浇注系统尺寸时，往往经验设计无法做到。熔接线和翘曲就是棘手的问题。
本文针对数码播放器上壳双色成型注塑模具的特殊性，将数值模拟和遗传算法相结合，运用遗传算法作为全局性搜索工具，先用测试函数验证遗传算法程序的正确性和有效性，接着利用AMI软件在注塑模拟分析上的能力，搜索数码播放器最优的流道几何参数，并求得符合熔接线生成位置、翘曲量和用料量要求的最佳优化工艺方案。
首先，本课题完成了双色成型注塑模具的模流分析，获得了产品熔接线和翘曲量的缺陷参数，以及流道的位置参数。其次，建立了优化上述参数的模型，包括熔接线的消除、翘曲量的降低和流道位置的优化。最后将优化结果与原始设计作了比较，证明了本课题的优势所在和实用性。
关键词：双色成型；浇注系统；遗传算法；熔接线
Abstract
The flow state of molten plastic in the cavity is the major factor which can influence the final quality of product during the process of injection molding, and the runner system is used to transmit the molten plastic, so whether the runner system is reasonable or not will effect flow state of the fusant directly. Usually, designers determine runner system by their experiment, and adjust the dimension of gate and runner by die trial and die repairing constantly to find the best plan. But it’s really difficult to get precise dimension by experiment when the product has complex shape and high exterior quality requirement.
Numerical simulation is combined with the genetic algorithm on account of the particularity of up-shell of a digital media in bicolor injection molding, the genetic algorithm is used as a global regulation search tool while testing the correctness and validity of the genetic algorithm progam by using a test function firstly and searching best parameters of runner system based on AMI software and finally obtaining the optimum process with the requirement of weld-line position, warpage, and volume.
Firstly, Moldflow analyse is executed in this article, and get some failure parameters such as weldline, warpage of product and runner system parameters. Then, set a model for optimum of parameter above including elimilating weldline, decreasing warpage and runner position optimum. Finally, make a comparation between optimum result and original design, certify that this research is superior and feasible.
Keywords: bicolor injection molding; runner system; genetic algorithm; weld-line
目 录
摘 要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1工程背景 2
1.2发展现状 2
1.2.1双色成型技术 2
1.2.2 AMI（Autodesk Moldflow Insight）外部接口技术 3
1.2.3 最优化方法 6
1.3本文主要工作及章节安排 7
1.3.1 本文主要工作 7
1.3.2 本文章节安排 7
1.4本章小结 8
第2章 遗传算法 9
2.1遗传算法的基本用语 9
2.2基本遗传算法 10
2.2.1基本遗传算法的数学模型 10
2.3基本遗传算法的步骤 11
2.3.1染色体编码与解码 13
2.3.2个体适应度值评估 13
2.3.3遗传操作 13
2.3.4基本遗传算法的控制参数 17
2.4遗传算法的测试方程 18
2.5 本章小结 20
第3章 双色成型注塑模具浇注系统设计 21
3.1双色成型原理 21
3.2双色成型塑件的主要缺陷问题 22
3.2.1收缩凹陷（缩水） 22
3.2.2熔接线 23
3.2.3翘曲与体积收缩 24
3.2.4粘合不牢 24
3.3双色/双料模具设计与制造注意要点 25
3.3.1模具尺寸 25
3.3.2唧嘴 26
3.3.3缩水 26
3.3.4配合面接触 26
3.3.5胶料结合 26
3.4双色模具的浇注系统 27
3.4.1浇口 27
3.4.2流道 29
3.5双色件模流分析 29
3.5.1成型设计方法 29
3.5.2双色成型数码产品的流道几何参数设定 31
3.6 本章小结 34
第4章 结合Moldflow 与GA的多目标设计 35
4.1多目标函数 35
4.1.1翘曲量目标函数 35
4.1.2体积目标函数 36
4.1.3基于权重法的浇口位置目标函数 37
4.1.4结合惩罚函数的熔接线目标函数 38
4.2 AMI与GA的结合 39
4.2.1染色体个体定义 40
4.2.2生成AMI文件 40
4.3目标函数的适应值定义 42
4.4 本章小结 44
第5章 基于Moldflow的流道优化系统开发 45
5.1优化系统开发 45
5.1.1染色体的编码与解码 45
5.1.2 VB调用AMI和Matlab应用程序 47
5.1.3 AMI循环模流分析 48
5.1.4 VB读取AMI的XML数据文件 48
5.1.5系统界面 49
5.2控制参数 50
5.2.1遗传算法控制参数 50
5.2.2产品模型控制参数 50
5.3优化结果 51
5.3.1流道系统变量参数与适应值变化曲线 51
5.3.2浇口位置和尺寸的优化结果 53
5.3.3优化结果与原始设计的比较 54
5.4本章小结 56
结论与未来期望 57
结论 57
未来期望 59
参考文献 59
