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《中南林业科技大学》 2015年
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基于CAE塑料齿轮注塑成型工艺参数优化研究

姚文龙  
【摘要】:齿轮的应用非常普遍,是机械、航空以及汽车等工业领域中常用的、重要的传递力或传递运动的零件。塑料材料和注塑成型技术的迅速发展,极大地促进了塑料齿轮的发展及应用,塑料齿轮因其独特及优异的性能也普遍地应用于各领域。注塑成型是一种过程较复杂,影响因素繁多且交互作用强的塑料成型方法;再者,相比于一般注塑件,塑料齿轮具有复杂的轮齿轮廓,对于注塑成型而言,是一类相对复杂的结构,这就使得塑料齿轮的注塑成型过程尤为复杂。在众多的影响因素方面,成型时的工艺参数对塑料齿轮成型质量的好坏有着最直接的影响,本文将研究工艺参数对塑料齿轮成型质量的影响,通过优化工艺参数以保证塑料齿轮最后的成型质量。首先,结合熔体流变理论,研究了聚合物熔体在注塑成型过程中的传热及流变行为,建立了塑料齿轮注塑成型数值仿真过程的数学模型。其次,先使用UG NX 8.0软件建立塑料齿轮的3D实体模型,转换成STL格式的文件后导入Moldflow 2012软件中创建塑料齿轮的注塑分析CAE模型,作为后面塑料齿轮CAE仿真试验及分析的模型基础。再次,根据确定好的试验方案,先借助塑料齿轮CAE仿真试验获得数据,再通过试验数据的极值分析以及信噪比方差分析,获得工艺参数对塑料齿轮各单质量指标的影响程度,以及显著程度,得到各单质量指标的最佳正交工艺组合。然后,基于模糊映射和加权评分建立了塑料齿轮多质量指标的综合评分,用于塑料齿轮多目标的优化。通过试验数据样本建立了塑料齿轮质量预测的BP神经网络代理模型,通过与响应面代理模型对比,证实了该模型精确度更高,预测能力更好。最后,基于建立好的塑料齿轮成型质量的BP神经网络代理模型,采用遗传算法(GA)进行工艺的全局寻优,得到最佳的工艺。对工艺参数圆整后,用Moldflow验证得综合评分为78.8836,与Moldflow推荐工艺结果64.3012相比提高了近22.68%。结果表明,本文中的塑料齿轮多质量指标的综合优化是可行且合理的。
【学位授予单位】:中南林业科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TQ320.66

【参考文献】
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