基于Kriging-GA的汽车昼行灯光导注塑工艺参数多目标优化与模具设计

发布时间：2020-07-16 15:36

【摘要】：随着生活质量的不断提高,人们对产品的使用性能和外观要求也越来越高,传统地依靠经验的生产方式很难满足结构复杂的产品的开发需求。计算机技术的迅猛发展,推动了CAE技术不断革新。在工业生产中,引入CAE技术,有利于预测和改善生产中存在的缺陷和问题,可提高生产效率,降低生产成本。本文以某汽车昼行灯光导为研究对象,借助CAE软件模拟预测,采用CAD软件对塑件初步分析并进行模具设计,利用现代优化算法,对注塑成型工艺参数进行研究。本文主要研究内容如下:首先简单介绍了车灯的发展历程、汽车昼行灯光导相关知识及车灯成型技术。论述了注塑成型CAE理论基础及常用的CAE软件。将CAD软件UG与CAE软件Moldflow相结合,模拟注塑成型过程,分析成型特点,设计了一套具有冷流道和热流道结合的浇注系统、双推板二次顶出机构及摆杆式先复位机构的汽车昼行灯光导注塑模具。然后以注射时间、模具温度、熔体温度、保压压力、保压时间和冷却时间六个因素为设计变量,以翘曲和体积收缩率两个指标为目标函数,基于最优拉丁超立方进行试验设计并建立了Kriging模型,分析了各工艺参数对体积收缩率和翘曲变形的影响规律。最后为了提高汽车昼行灯光导的注塑成型质量,分别基于NCGA和NSGA-II进行了多目标工艺参数优化,得到了较为合理的工艺参数组合使翘曲变形和体积收缩率均满足生产需求。对比发现,两种优化算法所得工艺参数组合相同,即注射时间为1.2s、模具温度为98℃、熔体温度为301℃、保压压力为注射压力的65%、保压时间为12s和冷却时间为20s。经NSGA-II优化所得翘曲值和体积收缩率分别为1.662mm和11.66%,经NCGA优化所得翘曲值和体积收缩率分别为1.599mm和11.58%。利用Moldflow模拟验证NCGA优化结果和NSGA-II优化结果,相对误差均小于5%。基于以上最佳工艺参数进行实际生产验证发现,NCGA优化结果与实际生产值更接近,因此NCGA优化方法更准确。以上表明:通过多目标优化所得工艺参数组合较为合理,采用遗传算法多目标优化理论对寻求最佳注塑工艺参数组合具有指导意义,给实际生产提供便利,可提高塑件的成型质量,缩短产品开发周期。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U463.65;TQ320.662
【图文】：

类型,光导,汽车,灯光

基于 Kriging-GA 的汽车昼行灯光导注塑工艺参数多目标优化与模具设计汽车昼行灯光导汽车昼行灯一般安装于前照灯下方或集成于前组合灯中，用于白天使用。汽车昼使用，有利于来往车辆或行人更早的注意到对方来车，提前做出预判，减少事故0]。早期昼行灯采用卤素灯泡，现在大多使用 LED 灯，如奔驰、宝马等高端车型则导，但生产技术不成熟，成本很高。光导（Light Guide，也叫导光条）是将光导向想要发光位置的部件。水管能将水的地方，同样光导能改变光路，将光传到预定的位置。光导主要有两种发光形式光源（图 1.1（a））和端面光源（图 1.1（b））

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图 1.2 全反射光路图 1.3 折射光路Fig.1.2 Total reflection optical path Fig.1.3 Refracted optical path目前，设计光导数模的方法为：使用二次开发后的 CAD 软件（如 CATIA），完成形状初步状设计，再利用配光软件（如 TracePro）进行模拟，修正，然后经 3D 打印做件，进行实验室验证，最终得到光导数模结构。光导作为厚壁塑料件，若采用 3D 打印技术，则生产效率低下，不能满足生产需所以，可进行批量生产的注塑成型技术被运用于光导生产中[12]。1.3 车灯注塑成型技术简介注塑成型是用于生产复杂塑料零件的一种较为流行的转化工艺[13]。因模具能够成同形状的产品，且生产效率较高，成本较低而受到业界一致好评。目前，汽车车灯发来越成熟，车灯原材料也趋于多样化，注塑成型设备更加先进、精确和便捷，同时较进的成型技术也应用于车灯成型中。

折射光,注塑成型

【参考文献】