复杂壳体塑件的优化与成型研究

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1、四JIl大学硕上学位论文复杂壳体塑件的优化及成型研究材料加工工程专业研究生李志平指导教师严正副教授聚合物成型优化是当今研究的一个热点，很多文献都是从改变成型工艺的角度对制件的质量进行优化。即在制件设计完后，以提高制件的质量为目标进行成型工艺的改进，但是将最优化理论应用到塑料制品优化设计中的文献却鲜有报道。本文利用最优化理论并结合CAE技术对现有塑料制件的壁厚进行了优化，以减小制件的体积从而节省原料。本文中的优化对象是已经用注射成型生产出来并且应用于生产实践的制品。虽然可以满足实际的应用，但是制件的壁厚设计不合理浪费了很大一部

2、分原料。为提高企业的经济效益，本课题以减小制件的体积为目标对其进行了优化设计。先用有限元分析软件ANSYS对原制件的简化模型进行受力分析，在保证制件水力学性能不变的前提下对其结构进行改进。进而以改进的模型为基础，以制件的壁厚为设计变量建立了优化的数学模型，建模的过程中将聚合物成型的一些理论引入到约束函数中，保证了制件的可加工性。然后将设计空间离散后用C语言编程进行计算机求解。最后用ANSYS软件和Mold．flow注塑分析软件对优化后的模型进行受力分析和充模流动分析，结果满足使用条件和成型工艺条件。由于建模所用的目标函数是物

3、理模型的近似。约束函数所用的数学模型安全系数偏高或沿用前人的经验公式与实际有一定的误差，因此本优化结果并不是最小体积的理论最优解。优化后的制件体积从原来的337011：lL减少到2597mL，节省原料近23％，若将结果应用在实际工程中有很大的意义。将最优化理论和CAE技术结合起来对制品进行优化设计避免了传统优化设计反复修改设计参数的弊病，大大的提高了设计效率，同时为探索将最优化理萱亘论和CAE技术有机结合在聚合物成型的优化过程中迈出了实用性的一步。可以预见如果能够解决设计参数的自动寻优问题，那么将会实现最优化与CAE技术的有

4、机结合，这是聚合物成型优化技术的一个发展趋势。关键词：塑料制品CAE优化充模流动分析Ⅱ四川大学硕卜学位论文OPTIMISEDDESIGN&MOLDINGSTUDYONCOMPLEXSHELLPLASTICARTICLEMajor：MaterialProcessingEngineeringPostgraduate：LiZhi—pingSupervisor：YanZhengAbstract：OptimizingthepolymermoldingprocessiSapopulartopicthathasbeenstudiedand

5、discussedinmany1iteratures．Scholarshaveimprovedthequalitiesofplasticsbyadjustingthemoldingconditions，whichiSreportedintheirwork．Fewdocumentsaretalkedabouttheoptimumdesignonplasticarticlesbasedontheoptimizationtheory．Inthispaperacomplexplasticinexistencehasbeenoptim

6、izedtoreduceit’SvolumebyoptimizationtheoryandCAE．TheproductthathasbeenmoldedwastesalotofmaterialforitsthicknessiSnotreasonable．Inordertomakefulluseofthematerialandimprovethemechanicalpropertyoftheproductoptimizationdesignmustbedone．First，statiCanalysesoftheoriginal

7、predigestedmodelhavebeenstudiedbytheANSYS，theFEAsoftware．AccordingtotheanalysisresultsamodifiedmodeliSobtainedafterwardswithoutchangingthehydraulicspropertyoftheformerproduct．Basedontheimprovedmodelamathematicmodel，constraintfunctionsofwhichinvolvecertaintheoriesof

8、polymermoldingprocess，isbuiltfortheoptimizingsucceeding．ThenthedesignspaceismadediscretizationandtheresultsareworkedoutbyprogramC．Lastthe10ad—car