基于遗传算法和Moldflow的双色成型注塑模具浇注系统最优化的研究-机械制造及其自动化专业论文.docx

江苏科技大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家 有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权江苏科技大 学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于： (1)保密□，在 年解密后适用本授权书。 (2)不保密□。 学位论文作者签名： 指导教师签名： 年 月 日 年 月 日 II 第 第 1 章 绪论 江苏科技大学工学硕士学位论文 江苏科技大学工学硕士学位论文 PAGE PAGE 57 PAGE PAGE 60 第 1 章 绪论 1.1 工程背景 模具产业是参与制造业竞争的核心筹码，模具行业的发达程度已经成为一个国家 工业现代化的重要标志之一。模具按种类来分有冲压模、塑料模、锻造模、铸造模、 粉末冶金模等，其中冲压模和塑料模均占据了约 40%的模具市场。冲压模主要应用于 汽车覆盖件、航空航天、大型仪器等金属消耗型行业，塑料模涉及的范围很广，电子、 汽车、电机、仪表、家电等产品中，均要用到塑料模，随着以塑代钢、以塑代木口号 的出现，塑料模的发展速度必将高于其他模具，在模具行业中的比例也将逐步提高。 中国模具业起步晚，从整体来看，中国模具业在数量、质量、技术、和能力等方面都 有了很大进步，但还不能满足国民经济发展的需求，与世界模具业的先进水平相比， 差距仍很大，如一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍需要大量进 口，进口模具远大于出口模具，模具中使用的国产材料的质量远比进口材料质量差， 单凭这一点，可以说中国模具业仍处在较弱的地位。但中国已成为塑料大国，并正向 塑料强国发展[1]。 2008 年 10 月那场在美国爆发、并在瞬间席卷全球的金融大海啸再一次让国人看 清一个事实：加入 WTO 以后的中国经济体已经和世界经济仅仅捆绑在一起，在全球 经济萧条的大环境下想独善其身是不可能的。而最令国内企业头痛的是：融入全球经 济一体化体系后，他们所面临的机遇与挑战几乎是并重的，尤其是在这场百年难得一 遇的经济危机面前，国内企业只有接受与国外企业共存亡的事实。[2]2009 年全球化经 济危机背景下，制造业受到极大的冲击，模具业也未能幸免，国内大多中小型企业亏 损更加严重，出现大量工厂停产的情况，大型企业所受震荡较小或者抵抗力较高，其 中有很多原因，比如设备先进程度，资本多少等等，但还有一个隐形的原因就是大企 业使用 CAD/CAE 进行模具设计的比例远远大于中小企业。特别是 CAE，国内企业总 的使用率仅为 5%左右，这就使得大多数企业试模、修模成本居高不下，生产成本也 就相对较高，一旦遭遇经济危机，订单数量下降但又必须按时定量完成时，总的生产 成本就接近甚至高于收益。因此，提高模具设计效率和计算机仿真是增强企业竞争力 的重要途径。 一般而言，塑料产品的表面质量问题包括熔接线、气穴、凹缩、披锋、翘曲、流 痕等。这些缺陷与塑料本身的性能、成型工艺参数、模具结构等因素有很大关联，对 于双色塑件，还要考虑两种塑料间的相互影响，如内外层塑料的缩水率，厚度、结合 部位的强度及外观等，这些因素之间有着非常复杂的非线性关系。[3]如何解决这些缺 陷是设计者和制造者关注的首要问题，一旦缺陷不能成功去除或有效降低，将会导致 产品上市时间，这样就给利润最大化带来了影响。 因此，不断有新的成型方法被尝试应用，如气体辅助成型，液体辅助成型、快速 变模温技术、微注射成型等，这些方法在减少熔接线方面起到了积极的效果，但这些 辅助系统的增加在成本方面又是一笔不小的投入，而且在双色成型的注塑模具上增加 这些辅助系统，在技术上和操作上难度均加大。因此，找到经济有效的方法来达到同 样的目的是值得研究的。应用模流分析是本文研究的重点之一[4]。 流道是成功注塑塑料制品的最重要要素之一，但却是最不被重视和了解的要素之 一，尤其对多模腔模具，这类模具要求输送给各模腔的熔体量相同[5]。新模具的返工 大部分是由于流道设计不当所致。模具的这种返工一部分被正确诊断是由模腔引起 的，然而，很大部分由流道设计不当造成的模具返工，缺被误认为是模腔、浇口、冷 却、材料或者加工所引起的。 1.2 发展现状 1.2.1 双色成型技术 所谓双色注塑成型，是指将两种不同色泽的塑料注入同一模具的成型方法。它能 使塑件出现两种不同的颜色，并能使塑件呈现有规则的图案或无规则的云纹状花色， 以提高塑件的实用性和美观性。 双色成型技术从上世纪 70 年代被应用在工业生产中，一直到最近没有得到广泛 应用，但这不是由于其本身的适应性差造成的；相反，双色注射的适应性很好，并有 诸多优点，如能提高制品质量和提高生产率等。