塑件半殼體的Moldflow多目標優化方法研究

王曙光

摘 要 以半殼體為研究對象，利用正交試驗法制定少量較典型的試驗方案，通過moldflow軟件進行模流分析后，再對分析結果進行多目標優化，得到最優注塑成型工藝參數組合，通過現場試驗結果驗證了該優化方法的可靠性和正確性。

關鍵詞 moldflow 正交試驗法 多目標優化

中圖分類號：TQ320 文獻標識碼：A

0前言

目前很多學者都利用moldflow軟件對注塑件的某個指標進行模擬評估，而本文采用的方法是通過對多個成型指標進行綜合評估。本文的技術路線首先確定本塑料制件的成型指標，即成型后哪些指標是用戶較重視的，并按各指標重要程度確定其百分比。其次確定注塑成型工藝參數，即哪些成型工藝參數作為單獨的因素對整個塑料成型流動過程產生較重要的影響，再通過正交試驗法確定幾種典型的參數組合方案進行moldflow模流分析，比較各成型指標的綜合指標哪個最好，從而選出其中最優的方案，從而驗證多目標優化方法的正確性。具體的技術路線如圖1所示。

1正交試驗法確定試驗方案

塑料制件的成指標根據其使用要求而定，有些塑件對外觀要求較高，有些則對力學性能要求較高。本塑件為半殼體，屬于大型塑件，材料為Cycolac GPM5500，具有高剛性、耐沖擊性、重量輕等特性，使用時主要考慮其強度和質量。因此，本試驗選取了相關的5個成型質量指標，分別為熔體溫度、注射時間、保壓壓力、保壓時間、冷卻時間等，以此作為塑件的強度和質量的考核指標，通過這些指標的量化分析來保證制品綜合質量達到規定的要求。

整個成型周期牽涉到的工藝因素較多，而試驗研究的因素個數是有限的。排除工藝因素間存在的相互關聯和耦合關系，從中選出相對獨立的工藝因素。通過排除相互關聯的因素，本文選取5個獨立的成型工藝參數，分別為：熔體溫度、注射時間、保壓壓力、保壓時間、冷卻時間，其具體參數推薦范圍可通過模具手冊資料查得，成型因素及其推薦水平值如表1所示。

通過試驗分析得出，熔體溫度和注射時間的交互作用對體積收縮率的影響較大。因此，這里將其交互作用因子作為正交試驗的一個因素，加上原先獨立的5個因素，總共為6個因素。交互作用因子在正交試驗表中的位置可通過L8（26）二列交互作用表可確定。故對最終的6個因素二水平可按照L8（26）正交表，見表2。

通過對表2的試驗方案逐個進行moldflow分析，采集各成型指標的具體結果如表3所示。

2多目標優化取得最優方案

針對不同指標在成型塑件綜合評價中的重要程度不同，這里采用加權綜合評分法。加權綜合評分值Y的計算公式如公式（1）所示：

上式中bji是權因子系數，表示第j個試驗中第i項指標在綜合加權評分中的權重。Yji是第j項試驗中的第i項考察指標在規定范圍的隸屬度；Yj是第j項試驗的綜合指標。

為了使綜合評價的結果盡量合理，各指標權值的取值比較重要，應綜合考慮各指標在成型塑件的重要性。再選取合適的模糊函數來求各個指標的隸屬度。最后通過公式（1）計算得到的值即為綜合指標值，其值越大說明該試驗方案綜合結果越理想。由于本試驗對象是半殼體，在使用時使用時主要考慮其強度和質量。按百分制加權分配權值，這里取bj1=20，bj2=30，bj3=10，bj4=25，bj5=15。

經模糊函數綜合評價后，得到各試驗方案的綜合指標值，見表4。表中方案5的綜合指標值最大，為67.8026，說明在8個方案中，方案5的綜合成型性能最好，其工藝組合為A1B2A譈2C2D2E1。經過對8個方案通過現場測試發現，測試結果與理論完全一致，證明了多目標優化和正交試驗發對塑件試驗的重要指導意義。

3總結

本文首先分析了試驗方法的技術路線，然后針對半殼體的重要指標進行正交試驗法安排，之后通過moldflow分析，并對成型結果進行多目標優化，利用權重得出最優方案，最終通過現場測試驗證了該方法的正確性。

參考文獻

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