塑件半壳体的Moldflow多目标优化方法研究

2018-06-06 09:30:08 科教导刊·电子版 2018年6期

王曙光

摘 要 以半壳体为研究对象,利用正交试验法制定少量较典型的试验方案,通过moldflow软件进行模流分析后,再对分析结果进行多目标优化,得到最优注塑成型工艺参数组合,通过现场试验结果验证了该优化方法的可靠性和正确性。

关键词 moldflow 正交试验法 多目标优化

中图分类号:TQ320 文献标识码:A

0前言

目前很多学者都利用moldflow软件对注塑件的某个指标进行模拟评估,而本文采用的方法是通过对多个成型指标进行综合评估。本文的技术路线首先确定本塑料制件的成型指标,即成型后哪些指标是用户较重视的,并按各指标重要程度确定其百分比。其次确定注塑成型工艺参数,即哪些成型工艺参数作为单独的因素对整个塑料成型流动过程產生较重要的影响,再通过正交试验法确定几种典型的参数组合方案进行moldflow模流分析,比较各成型指标的综合指标哪个最好,从而选出其中最优的方案,从而验证多目标优化方法的正确性。具体的技术路线如图1所示。

1正交试验法确定试验方案

塑料制件的成指标根据其使用要求而定,有些塑件对外观要求较高,有些则对力学性能要求较高。本塑件为半壳体,属于大型塑件,材料为Cycolac GPM5500,具有高刚性、耐冲击性、重量轻等特性,使用时主要考虑其强度和质量。因此,本试验选取了相关的5个成型质量指标,分别为熔体温度、注射时间、保压压力、保压时间、冷却时间等,以此作为塑件的强度和质量的考核指标,通过这些指标的量化分析来保证制品综合质量达到规定的要求。

整个成型周期牵涉到的工艺因素较多,而试验研究的因素个数是有限的。排除工艺因素间存在的相互关联和耦合关系,从中选出相对独立的工艺因素。通过排除相互关联的因素,本文选取5个独立的成型工艺参数,分别为:熔体温度、注射时间、保压压力、保压时间、冷却时间,其具体参数推荐范围可通过模具手册资料查得,成型因素及其推荐水平值如表1所示。

通过试验分析得出,熔体温度和注射时间的交互作用对体积收缩率的影响较大。因此,这里将其交互作用因子作为正交试验的一个因素,加上原先独立的5个因素,总共为6个因素。交互作用因子在正交试验表中的位置可通过L8(26)二列交互作用表可确定。故对最终的6个因素二水平可按照L8(26)正交表,见表2。

通过对表2的试验方案逐个进行moldflow分析,采集各成型指标的具体结果如表3所示。

2多目标优化取得最优方案

针对不同指标在成型塑件综合评价中的重要程度不同,这里采用加权综合评分法。加权综合评分值Y的计算公式如公式(1)所示:

上式中bji是权因子系数,表示第j个试验中第i项指标在综合加权评分中的权重。Yji是第j项试验中的第i项考察指标在规定范围的隶属度;Yj是第j项试验的综合指标。

为了使综合评价的结果尽量合理,各指标权值的取值比较重要,应综合考虑各指标在成型塑件的重要性。再选取合适的模糊函数来求各个指标的隶属度。最后通过公式(1)计算得到的值即为综合指标值,其值越大说明该试验方案综合结果越理想。由于本试验对象是半壳体,在使用时使用时主要考虑其强度和质量。按百分制加权分配权值,这里取bj1=20,bj2=30,bj3=10,bj4=25,bj5=15。

经模糊函数综合评价后,得到各试验方案的综合指标值,见表4。表中方案5的综合指标值最大,为67.8026,说明在8个方案中,方案5的综合成型性能最好,其工艺组合为A1B2A譈2C2D2E1。经过对8个方案通过现场测试发现,测试结果与理论完全一致,证明了多目标优化和正交试验发对塑件试验的重要指导意义。

3总结

本文首先分析了试验方法的技术路线,然后针对半壳体的重要指标进行正交试验法安排,之后通过moldflow分析,并对成型结果进行多目标优化,利用权重得出最优方案,最终通过现场测试验证了该方法的正确性。

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