塑件半殼體的Moldflow多目標優(yōu)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(yōu)化，得到最優(yōu)注塑成型工藝參數(shù)組合，通過現(xiàn)場試驗結果驗證了該優(yōu)化方法的可靠性和正確性。

關鍵詞 moldflow 正交試驗法 多目標優(yōu)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(shù)，即哪些成型工藝參數(shù)作為單獨的因素對整個塑料成型流動過程產(chǎn)生較重要的影響，再通過正交試驗法確定幾種典型的參數(shù)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(yōu)的方案，從而驗證多目標優(yōu)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(jù)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(guī)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(shù)是有限的。排除工藝因素間存在的相互關聯(lián)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(lián)的因素，本文選取5個獨立的成型工藝參數(shù)，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(shù)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(yōu)化取得最優(yōu)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(shù)，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(guī)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(shù)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(jīng)模糊函數(shù)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(jīng)過對8個方案通過現(xiàn)場測試發(fā)現(xiàn)，測試結果與理論完全一致，證明了多目標優(yōu)化和正交試驗發(fā)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(yōu)化，利用權重得出最優(yōu)方案，最終通過現(xiàn)場測試驗證了該方法的正確性。

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