對(duì)塑料成型過(guò)程優(yōu)化方法的回顧與文獻(xiàn)

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1、對(duì)最近的注射成型過(guò)程優(yōu)化方法的回顧展及其文獻(xiàn)介紹摘要如何以最低的成本生產(chǎn)合格的產(chǎn)品，是許多制造商和研究者在注射成型方面面臨的挑戰(zhàn)。面對(duì)在注塑行業(yè)的全球性競(jìng)爭(zhēng)，利用反復(fù)試驗(yàn)的方法來(lái)確定注射成型的工藝參數(shù)是不夠的。影響成型件質(zhì)量的因素可以分為四類：零件設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、機(jī)械性能和加工條件。零件設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)方案的創(chuàng)建。在生產(chǎn)過(guò)程中，產(chǎn)品質(zhì)量可能由于不穩(wěn)定的加工條件所引起的機(jī)器磨損、環(huán)境變化或操作者的疲勞而偏離其標(biāo)準(zhǔn)。確定最佳工藝參數(shù)的方法嚴(yán)重影響了塑料注射成型（PIM）的生產(chǎn)力、質(zhì)量、和生產(chǎn)成本。以前，生產(chǎn)工程師反復(fù)試驗(yàn)

2、的方法和田口參數(shù)設(shè)計(jì)理念來(lái)確定塑料注射成型的最佳的工藝參數(shù)設(shè)置。然而，由于日益復(fù)雜的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和多響應(yīng)質(zhì)量特性要求，這些方法已不適合目前的塑料注射成型。本文的旨在回顧近期在確定注塑工藝參數(shù)設(shè)的研究?；诒姸喾椒ㄋ玫难芯砍晒堰\(yùn)用于設(shè)定最佳注塑成型工藝參數(shù)。首先，先對(duì)數(shù)學(xué)模型、田口方法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）、模糊邏輯、基于案例的推理（CBR）、遺傳算法（GA）、有限有限元法（FEM）、非線性模型、響應(yīng)面法、線性回歸分析、灰色理性分析和主成分分析（PCA）這些方法進(jìn)行了敘述并討論他們的優(yōu)缺點(diǎn)。接下來(lái)，探討確定最佳注射工藝參數(shù)潛

3、在研究的結(jié)論和爭(zhēng)議。導(dǎo)言如何以最低的成本生產(chǎn)合格的產(chǎn)品，是許多制造商和研究者在注射成型方面面臨的挑戰(zhàn)。因?yàn)樗膹?fù)雜性和在大量的實(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)程中的工藝參數(shù)設(shè)置，工作人員需要做出巨大的努力來(lái)控制它的過(guò)程。更甚的是，由于過(guò)程復(fù)雜和參數(shù)操作失誤可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題并使制造成本提高[2]。除了減少周期時(shí)間、降低生產(chǎn)成本，注射成型中的另一個(gè)主要目標(biāo)是對(duì)成型零件質(zhì)量的提高。解決質(zhì)量問(wèn)題對(duì)注塑公司預(yù)期利潤(rùn)有直接影響。在許多制造過(guò)程，符合要求的規(guī)格意味著質(zhì)量特性處于控制的狀態(tài)。注射成型的質(zhì)量特性分為機(jī)械性能、尺寸或可測(cè)量的特性和屬性。在一般

4、情況下，一些質(zhì)量問(wèn)題的主要原因是材料相關(guān)的缺陷，即黑色斑點(diǎn)和裂痕。還有充填過(guò)程中的因相關(guān)問(wèn)題產(chǎn)生的缺陷：噴射和短射。與包裝和冷卻相關(guān)的缺陷，即凹痕和空隙。與模具相關(guān)的缺陷：翹曲、尺寸變化和重量偏差。影響成型件質(zhì)量的因素可以分為四類：零件設(shè)計(jì)，模具設(shè)計(jì)，機(jī)械性能和加工條件。零件設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)方案的創(chuàng)建。在生產(chǎn)過(guò)程中，質(zhì)量特性可能由于加工環(huán)境不穩(wěn)定或加工條件引起的機(jī)器磨損，環(huán)境變化或操作者的疲勞而偏離標(biāo)準(zhǔn)。確定最佳工藝參數(shù)的方法嚴(yán)重影響了塑料注射成型（PIM）的生產(chǎn)力、質(zhì)量和生產(chǎn)成本。過(guò)程參數(shù)優(yōu)化問(wèn)題在制造業(yè)很常見，特

5、別是設(shè)置最終的最佳工藝參數(shù)。最終的最優(yōu)工藝參數(shù)設(shè)置是目前公認(rèn)的提高注塑制品質(zhì)量最重要的步驟之一（MokandKwong,2002）。以前，工程師使用反復(fù)試驗(yàn)的過(guò)程依賴于工程師的經(jīng)驗(yàn)和直覺來(lái)確定初始工藝參數(shù)設(shè)置。然而，反復(fù)試驗(yàn)過(guò)程是昂貴和費(fèi)時(shí)的，因此它是不適合現(xiàn)在的復(fù)雜的制造工藝。面對(duì)在注塑行業(yè)的全球競(jìng)爭(zhēng)，使用反復(fù)試驗(yàn)的方法來(lái)確定注塑成型工藝參數(shù)是不夠的。不少研究者已經(jīng)嘗試了各種方法，用來(lái)減少注射成型件進(jìn)入市場(chǎng)的時(shí)間并獲得成型零件質(zhì)量的一致性。本文的旨在回顧近期在確定注塑工藝參數(shù)設(shè)的研究?；诒姸喾椒ㄋ玫难芯砍晒堰\(yùn)用于設(shè)定

6、最佳注塑成型工藝參數(shù)。首先，先對(duì)數(shù)學(xué)模型，田口方法，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN），模糊邏輯，基于案例的推理（CBR），遺傳算法（GA），有限有限元法（FEM），非線性模型，響應(yīng)面法，線性回歸分析，灰色理性分析和主成分分析（PCA）這些方法進(jìn)行了敘述并討論他們的優(yōu)缺點(diǎn)。接下來(lái)，探討確定最佳注射工藝參數(shù)潛在研究的結(jié)論和爭(zhēng)議。因果圖用于注射成型注射成型缺陷產(chǎn)生的主要原因是由于模具設(shè)計(jì)方案、工藝參數(shù)不合理，機(jī)器質(zhì)量問(wèn)題，操作員失誤或材料缺陷。具體見魚骨圖。影響成型質(zhì)量的因素很多。下面我們將回顧和討論最近已成功地用于模具設(shè)計(jì)和注塑成型過(guò)程中

7、工藝參數(shù)的設(shè)計(jì)的方法。操作失誤操作水平工作情緒工人職業(yè)素養(yǎng)性能成分溫度螺桿轉(zhuǎn)速冷卻溫度注射壓力保壓壓力冷卻時(shí)間保壓時(shí)間注射速度冷卻裝置硬度模具精度模具材料注射溫度裝夾力注射機(jī)注射體積模具制造商注射螺桿直徑機(jī)器工藝參數(shù)注射材料操作過(guò)程圖1：注射中各因素關(guān)系的魚骨圖T田口方法田口的理念是對(duì)制造高質(zhì)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一種有效的方式。田口玄一博士，日本質(zhì)量管理顧問(wèn)，基于正交實(shí)驗(yàn)開發(fā)了一種方法方法，大量減少參數(shù)最佳設(shè)置實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的方差變量。如此，使田口方法在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（DOE）的整合與工藝參數(shù)優(yōu)化獲得期望的結(jié)果。經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法非常耗時(shí)。許

8、多實(shí)驗(yàn)必須在極高的控制因素下執(zhí)行。田口方法使用一種特殊的正交設(shè)計(jì)研究的全因子空間中小數(shù)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)就可以達(dá)到結(jié)果。田口方法嘗試優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程或產(chǎn)品設(shè)計(jì)，它基于三個(gè)階段的，如下：1、概念設(shè)計(jì)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)2、參數(shù)設(shè)計(jì)3、公差設(shè)計(jì)概念設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)方案的第一階段。這一階段主要靠采集技術(shù)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)來(lái)幫助設(shè)