外文翻譯--注塑模具優(yōu)化設(shè)計(jì)為減小溫度偏差【中英文文獻(xiàn)譯文】

外文翻譯--注塑模具優(yōu)化設(shè)計(jì)為減小溫度偏差【中英文文獻(xiàn)譯文】,中英文文獻(xiàn)譯文,外文,翻譯,注塑,模具,優(yōu)化,設(shè)計(jì),減小,溫度,偏差,中英文,文獻(xiàn),譯文 注塑模具優(yōu)化設(shè)計(jì)為減小溫度偏差 摘要 模具的冷卻對(duì)模具的注塑有很大得影響。因此，這使得它是優(yōu)化模具冷卻回路設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)模具前部分。各種方法優(yōu)化了模具冷卻電路已被先前提出的。在這項(xiàng)工作中，模具的冷卻回路的優(yōu)化自動(dòng)化的商業(yè)過(guò)程集成與優(yōu)化設(shè)計(jì)工具，稱為過(guò)程集成，自動(dòng)化和優(yōu)化（PIAnO），這是經(jīng)常用于大型汽車零件，如保險(xiǎn)杠、儀表板。冷卻渠道和隔板管位于偏移剖面與表面的一部分。冷卻的位置渠道和隔板管的自動(dòng)生成與輸入到模具冷卻計(jì)算機(jī)輔助工程程序，Autodesk Moldflow Insight 2010。目標(biāo)函數(shù)是模具表面溫度偏離一個(gè)給定的設(shè)計(jì)溫度。在優(yōu)化設(shè)計(jì)變量的深度，距離和冷卻直徑渠道和折流板管。一個(gè)更實(shí)際的分析，壓降和溫降為限值。優(yōu)化采用逐步二次響應(yīng)面方法進(jìn)行。優(yōu)化導(dǎo)致更均勻的溫度分布相比，最初的設(shè)計(jì)，并利用建議優(yōu)化方法，一個(gè)令人滿意的解決方案，可以在一個(gè)較低的成本。 關(guān)鍵詞：注塑成型，冷卻通道，冷卻分析，pqrsm，優(yōu)化設(shè)計(jì) 1.導(dǎo)言 冷卻階段是在注射成型過(guò)程中的周期時(shí)間最長(zhǎng)的階段。因此，減少周期時(shí)間的最有效的方法是減少冷卻時(shí)間。冷卻時(shí)間是從根本上的部分的厚度和模具溫度決定，它創(chuàng)建了一個(gè)冷卻時(shí)間限制。如果模具溫度和厚度的一部分在一個(gè)整體均勻，冷卻時(shí)間是不是一個(gè)問(wèn)題；然而，非均勻的部分的厚度和模具溫度分布整體冷卻時(shí)間延長(zhǎng)。一個(gè)較長(zhǎng)的冷卻時(shí)間，溫度均勻性差，從而導(dǎo)致部分經(jīng)。這是特別真實(shí)的大型產(chǎn)品，如汽車保險(xiǎn)杠、儀表板。正是由于這些類型的零件，在模具設(shè)計(jì)中的溫度均勻性成為最重要的因素。 我們開發(fā)了一個(gè)自動(dòng)優(yōu)化的冷卻回路的一部分早期為設(shè)計(jì)檢查設(shè)計(jì)的有效性。通常早期設(shè)計(jì)由文件/包裝和翹曲分析沒有冷卻分析。這是因?yàn)榧僭O(shè)是，模具溫度是均勻的，這是不真實(shí)的。提供了一種快速冷卻優(yōu)化電路設(shè)計(jì)部分將幫助設(shè)計(jì)師正確的設(shè)計(jì)優(yōu)化的目的是盡量減少部分的溫度偏差用設(shè)計(jì)變量如直徑和距離的冷卻通道和導(dǎo)流管和深處的部分從模具表面的冷卻通道和折流板管。商業(yè)計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）工具，Autodesk Moldflow Insight，用于冷卻分析。我們成功地獲得了優(yōu)化的時(shí)間遠(yuǎn)短于冷卻電路可以在手冊(cè)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。為了開發(fā)自動(dòng)優(yōu)化冷卻回路的實(shí)際模具設(shè)計(jì)，實(shí)際設(shè)計(jì)參數(shù)如壓力降的限制和冷卻劑的溫度上升被認(rèn)為是在優(yōu)化。 優(yōu)化技術(shù)的性能可以在響應(yīng)的數(shù)值噪聲的影響。找到一個(gè)最佳的解決方案，有效的數(shù)值時(shí)，噪聲的存在，我們進(jìn)行了優(yōu)化通過(guò)施加連續(xù)的近似優(yōu)化regressionbased稱為漸進(jìn)式的二次響應(yīng)面法（pqrsm）（Hong等人，2000），這是一個(gè)商業(yè)過(guò)程集成與優(yōu)化設(shè)計(jì)部分（PIDO）的工具，稱為過(guò)程集成，自動(dòng)化和優(yōu)化（PIAnO）（framax，2009）。 圖1。用于優(yōu)化產(chǎn)品的有限元模型。 2.模型和信道配置 2.1.模型結(jié)構(gòu)該模型用于優(yōu)化和CAE分析是一種汽車前保險(xiǎn)杠（FB）。該部分was1800×600毫米大小，其元素類型是三角形的，然后在模型中的元素?cái)?shù)量約為 26000，與1.5的平均縱橫比。該模型如圖1所示。 2.2.冷卻通道配置用于汽車保險(xiǎn)杠模具冷卻電路通常被設(shè)計(jì)成有林電子冷卻通道的水平面上，從線的冷卻通道的隔板管的安裝。然而，在本設(shè)計(jì)中，不必要的長(zhǎng)板管連接在線冷卻通道可能會(huì)導(dǎo)致在冷卻通道的高的壓力降。該線的冷卻通道可能不利于模具冷卻由于從零件表面的大的距離。為了提高設(shè)計(jì)，線冷卻通道位于沿零件表面的偏移剖面如圖2所示。在隔板管的端點(diǎn)均位于偏移剖面線的冷卻通道。無(wú)論是線的冷卻通道或隔板管位于偏移剖面等于電弧距離 他們之間。 3.Formulation 3.1.設(shè)計(jì)約束的壓力降和冷卻通道的入口和出口之間的溫升的限制也應(yīng)在模具冷卻回路的設(shè)計(jì)考慮。一個(gè)高的壓降通常發(fā)生在一個(gè)不長(zhǎng)的冷卻回路。在一個(gè)長(zhǎng)的冷卻回路，冷卻劑的流動(dòng)率低，結(jié)果在一個(gè)較高的模具溫度，在出口處的溫度上升。設(shè)計(jì)缺陷可能最終會(huì)在冷卻分析發(fā)現(xiàn)；然而，優(yōu)化已經(jīng)是耗時(shí)的，所以最好是相反的應(yīng)用限制在優(yōu)化的約束條件。 本文認(rèn)為，4線的冷卻通道串接為一簇，如圖3所示。集群是由多種并行連接。通常，在一個(gè)集群的最大壓降限制在200kPa，和在出口的最大溫升℃（Menges等人。，2001）。在冷卻分析，每個(gè)線冷卻通道作為一個(gè)獨(dú)立的電路，方便。因?yàn)橛幸粋€(gè)電路4線的冷卻通道，對(duì)壓降和每一行中的冷卻通道的溫度上升為1.25oc極限，分別。我們也有由于擋板的管的直徑必須大于或等于冷卻直徑附加約束 通道由于擋板管比冷卻通道下的散熱效率。這里G1是對(duì)壓力降的約束，G2是對(duì)溫升的約束，G3代表從冷卻通道的直徑的管圖2。冷卻通道位于沿偏移剖面結(jié)構(gòu)。 3.2.設(shè)計(jì)變量，在這項(xiàng)工作中，直徑，間距和深度的線冷卻通道和隔板管作為優(yōu)化設(shè)計(jì)變量。設(shè)計(jì)變量的總數(shù)是6。通常，該冷卻通道和導(dǎo)流管直徑根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)法則的模具設(shè)計(jì)師確定（李仁濟(jì)等人，2010）。然而，它已被詳細(xì)研究，模具設(shè)計(jì)師之間的。表1顯示了設(shè)計(jì)變量的范圍和初始值。對(duì)冷卻通道的距離的最小值，擋板間距和擋板的加工要求的約束確定的深度。從模具設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)獲得的最大確定了冷卻通道的距離與擋板間距的最大值。擋板的距離是由于在CAE軟件自動(dòng)使用約束的離散變量。在這項(xiàng)工作中，優(yōu)化的擋板距離分別為60，90和120毫米。 圖3由4個(gè)冷卻通道的隔板管簇。 圖4通過(guò)冷卻通道方案的溫度場(chǎng)。 3.3.目標(biāo)函數(shù) 模具的冷卻回路優(yōu)化的主要目的是在部分實(shí)現(xiàn)均勻的溫度分布。溫度分布均勻，冷卻通道的引起的溫度差最小化，如圖4所示。在優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)是局部溫度的標(biāo)準(zhǔn)偏差如方程（4）。部分的溫度了半模的上、下表面的算術(shù)平均值。從零件的有限元計(jì)算模具表面溫度。在σ是部分溫度的標(biāo)準(zhǔn)偏差，我是第i個(gè)元素的溫度，電子戰(zhàn)是整個(gè)三角形單元的平均溫度，和n是元素的數(shù)目。 4.優(yōu)化 4.1.參數(shù)的研究 為了檢驗(yàn)設(shè)計(jì)變量對(duì)目標(biāo)函數(shù)的影響，壓力降和溫度上升，進(jìn)行參數(shù)研究。一個(gè)參數(shù)的研究，通過(guò)改變一個(gè)變量在一定范圍內(nèi)，而所有其他變量保持固定的執(zhí)行。圖5顯示為目標(biāo)函數(shù)的參數(shù)研究的結(jié)果，壓力下降，溫度升高，分別為。在每個(gè)圖中，橫軸表示設(shè)計(jì)變量的水平。每一個(gè)設(shè)計(jì)變量分為11層，從它的下限到上限。5和5的平均的上界和下界，分別在研究的溫度差，冷卻通道的直徑對(duì)目標(biāo)函數(shù)的影響不大。這個(gè)結(jié)果是因?yàn)槔鋮s通道的影響的部分的溫度要比在汽車保險(xiǎn)杠模具擋板管較小的程度。汽車保險(xiǎn)杠模具有一個(gè)深刻的核心，模具冷卻，而不是取決于隔板管的冷卻通道。對(duì)缺乏影響力的另一個(gè)原因是，流動(dòng)狀態(tài) 冷卻通道參數(shù)研究的范圍內(nèi)保持紊流。冷卻通道通常具有比折流板管直徑較小的。當(dāng)在隔板管的流動(dòng)處于紊流狀態(tài)，在冷卻通道中的流量將在紊流狀態(tài)。 在隔板管直徑顯示一個(gè)有形的影響時(shí)，增加到一定值。直徑的增加變化在管內(nèi)的流動(dòng)為層流狀態(tài)。這是對(duì)傳熱系數(shù)低的原因相比，湍流流動(dòng)狀態(tài)。這就是為什么溫度的偏差變大時(shí)，擋管直徑的增加。 在所有的參數(shù)中，擋板深度對(duì)目標(biāo)函數(shù)的影響最大。由于擋板深度的增加，目標(biāo)函數(shù)的增加。這意味著，該擋板管更深的位置會(huì)導(dǎo)致溫度的偏差增加。同時(shí)，它證實(shí)了汽車保險(xiǎn)杠模具冷卻取決于導(dǎo)流管。 的冷卻通道和導(dǎo)流管直徑在冷卻回路壓降的影響最大，而其他變量的影響不大。隨著直徑的增加，壓力降減小一定值后。這也是一個(gè)可預(yù)測(cè)的結(jié)果作為一個(gè)大直徑的減小壓力降。在出口處的溫度上升的影響如圖7所示。最有影響力的參數(shù)是擋板直徑和通道的距離。該擋板直徑的影響顯示的最高值的范圍從1到3。在小擋板直徑的情況下，表面積減少的傳熱可能會(huì)導(dǎo)致一個(gè)較小的溫度上升，而較大的擋板直徑可能導(dǎo)致降低傳熱系數(shù)，由于較低的流動(dòng)率。 增加的信道距離意味著每個(gè)冷卻通道占用較大面積的部分表面具有較大的熱量去除。這可能是為什么通道距離溫升的增加給一個(gè)物理解釋。 圖5。溫度偏差參數(shù)的研究結(jié)果（目標(biāo)函數(shù)）。 5。結(jié)論 在這項(xiàng)研究中，我們進(jìn)行了冷卻回路的優(yōu)化的汽車前保險(xiǎn)杠。設(shè)計(jì)的目的是最大限度地減少溫度的偏差而滿足所有約束。有三的設(shè)計(jì)約束條件，包括壓力，溫度的上升和縱橫比，除了約束六設(shè)計(jì)變量。六個(gè)設(shè)計(jì)變量之間，擋板的距離為離散的設(shè)計(jì)變量。因此，我們進(jìn)行了優(yōu)化的擋板距離being60三例，90和120毫米。在60毫米的擋板間距情況下獲得最低的溫度偏差。在這種情況下，溫度的偏差進(jìn)行比較的基線設(shè)計(jì)同時(shí)滿足所有設(shè)計(jì)要求，減少19.2%。據(jù)認(rèn)為，設(shè)計(jì)優(yōu)化的方法，采用CAE仿真工具，通過(guò)本文的研究，可以應(yīng)用于許多工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的設(shè)計(jì)。 6. 參考 framax公司（2009）。PIAnOtutorial.framax公司（2009）。PIAnO的用戶手冊(cè)。 香港，K.J.，Choi，D.H.基姆，碩士（2000）。進(jìn)行二次逼近的方法，有效的大型系統(tǒng)設(shè)計(jì)的二階響應(yīng)面模型的構(gòu)建。韓國(guó)機(jī)械工程師學(xué)會(huì)（一）24，12/12，3040?3052。 koresawa，H.和鈴木，H（1999）。在注射成型中的冷卻通道布局自治安排。過(guò)程。1999塑料工程師協(xié)會(huì)年度技術(shù)會(huì)議，1073?1077。 門將，G.，Michaeli，W和mohren（2001），p.。如何使注塑模具。第三版。恒信加德納出版，Inc.。俄亥俄州。298?302。李仁濟(jì)，B。，公園，C.S.，昌香港，榮格，H·W·李，大學(xué)學(xué)報(bào)（2010）。大型注塑件的最佳冷卻回路的自動(dòng)生成。精密工程和制造計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)，11，444，439。