第 1 章 绪论
1.1 引言
代写毕业论文随着塑料的迅猛发展，塑料工业逐渐成为国民经济中一个非常重要的行业。塑料具有质量轻、耐腐蚀比强度高及机械加工性能优良等特点，广泛应用于汽车、家电、仪器仪表等领域，并有以塑代钢、以塑代木的发展趋势。注射成型是塑料产品的主要成型方法，在整个塑料制品生产行业占有非常重要的地位。
1.2 注射成型知识
1.2.1 注射成型
用于塑料注射成型的模具称为注射成型模具，简称为注射模。塑料的注射成型过程，就是经高温塑化的塑料熔体在注射机柱塞或螺杆的推动下，以一定的压力和速率注射到闭合的模具型腔内，经冷却、固化、定型后开模得到塑料制品。其成型过程如图 1.1 所示，它可以用来生产空间几何形状非常复杂的塑料制品。据统计，注射制品约占所有塑料制品总量的30％，注射模约占塑料成型模具数量的50％以上。
1.2.2 注射模的基本结构
注射模由动模和定模两部分组成，动模安装在注塑机的移动模板上，定模安装在注塑机的固定模板上。在注射成型时动模与定模闭合，构成浇注系统和型腔，开模时动模与定模分离，以便取出制品。图 1.2 所示为一典型的单分型面注射模结构，根据模具中各个部件所起的作用，一般可将注射模细分为以下几个基本组成部分：成型零部件：是决定塑料件内外表面几何形状和尺寸的零件，是模具的重要组成部分，如图 1.2 中的型腔板11和型芯14。合模导向零件：主要用来保证动、定模合模或模具中其它零部件之间的准确对合，以保证塑料件形状和尺寸的精度，并避免损坏成型零部件，如图 1.2 中的导柱 9 和导套10。浇注系统：是将塑料熔体由注射机喷嘴引向模具型腔的通道，它对熔体充模时的流动特征及塑件的质量等有着重要的影响。浇注系统由主浇道、分浇道、浇口及冷料穴组成。推出机构：在开模过程中，将塑料件及浇注系统凝料推出或拉出的装置。如图 1.2 中的推杆 1 、推杆固定板 2 及复位杆 7 等。侧向分型抽芯机构：塑料件带有侧凹或侧凸时，在开模推出塑件之前，必须把成型侧凹和侧凸的活动型芯从塑件中抽拔出去，实现这类功能的装置就是侧向分型抽芯机构。温度调节系统：为了满足注射工艺对模具温度的要求，需要在模具中设置冷却或加热装置对模具进行温度调节。排气系统：在注射过程中必须将型腔内原有的空气和塑料本身释放出来的气体排出，以免造成成型缺陷。排气结构常在分型面处开设排气槽，也可以利用推杆或型芯与模具的配合间隙来排气。支承零部件：这类零件在注射模中是用来安装固定或支承上述零部件的，包括定模板、动模板以及图 1.2 中的支承钉 8 等。
1.2.3 注射成型工艺
注射成型过程中的工艺参数主要有三类 , 与温度有关的参数有：模具温度、熔体温度；与压力有关的参数有：注射压力、保压压力和背压；与时间有关的参数有：注射时间、保压时间、冷却时间及材料塑化时间等。表 1.1 表明了各类工艺参数与产品质量之间的关系。
90年代以来，随着塑料工业的发展，注射模具需求量更是增加，对模具质量的要求也越来越高，同时力求尽可能缩短模具设计和生产周期。传统的模具设计大多采用试凑法，已经无法满足现实的需要。而注射模 CAD/CAM/CAE 技术从根本上改变了传统的生产模式，它可以显著缩短注射模具设计与制造周期，降低生产成本，提高塑料制品的质量和提高企业的竞争力。因此国内外的高等院校、科研单位以及模具设计制造企业都在对其进行广泛深入研究和开发。
第 2 章 与注射模具参数反求相关的基本原理和方法
2.1 常用注射模CAD系统
⑴注射模CAD系统的第一步工作就是建立塑料制品的几何模型或者是读入用户提供的制品几何模型的数据文件。模型包括产品的结构形体特征、材料属性参数、产品工艺特征和物理属性参数等。然后采用工艺分析软件对该模型进行注射成型工艺性能考核。如果对该制品的某项成型工艺性能不满意，便可对制品几何模型进行反复修改，一直到满意为止。
⑵当制品的注射成型工艺性能通过检验后，紧接着确定该制品的浇口形式、数量、尺寸和位置。传统的模具设计方法完全依靠设计者的经验或者简单依靠公式进行粗略估计。而注射模CAD软件不仅能优化浇口位置、尺寸，还能够帮助设计者优化注射成型工艺参数，控制熔接痕的形成位置，减小制品发生翘曲变形等。
⑶确定浇注系统方案取得注射机喷嘴与制品的相互位置后，即可进行模具结构的设计工作。模具设计者可以借助专门的软件来选择合适的型腔数目。注射模CAD软件能根据型腔数目、浇注系统布置等情况，选择最合适的标准模架，以及方便地从标准模架库中调出该模架的所有零件。
⑷确定制品的分型面，然后利用CAD软件提供的分型功能将制品的几何模型分解为凹模几何模型和型芯几何模型。模具CAD技术替代手工转换制品尺寸与凹模、型芯尺寸后，只需简单的变换比例的命令，就能完成制品的等距放大。凹模和型芯生成后，用 CAM 软件生成数控加工指令，并将这些指令传输到制定的数控机床加工模具工作表面。
⑸将凹模和型芯的几何形状并入到模架相对应的模板中后，CAD系统提供的图形编辑功能够划出凹模组合模块和型芯组合模块。并且把不同的模块安排在不同的图层中，以便后续的模具零件图设计、绘图和加工。划分模块的工作结束后，即可借助流动分析软件进行浇注系统的结构设计。
⑹在CAD技术尚未普及的年代里，冷却通道的形式、布置、尺寸与制品和模具温度的关系很难分析计算。而且目前开发的冷却分析软件也只能在几种方案中择优，没有计算冷却方案初始数据的能力。但是用估算出的数据作为冷却方案的初始数据，可以减少冷却分析软件的分析次数，提高冷却系统的设计效率。
⑺当所有的工作完成后，将各个部件装配图与标准模架合并，再加入脱模机构，完成模具总装配图。有的模具CAD系统还能让设计者从不同的角度观察模具的开合、检查滑块、推杆等运动是否按规定的次序和行程工作。若在模具开合过程中运动零件与固定零件产生干涉，系统将在屏幕上显示出干涉的部位。
综上所述，模具CAD系统的应用从根本上改变了传统的模具生产方式，显著的缩短了模具设计与制造的时间，减少了对模具工作者经验和技能的依赖，提高了模具和塑料制品的质量。
第3章 注射模结构参数优化...................... 29-39
3.1 混合优化算法简介...................... 29-34
3.2 注射模结构参数优化...................... 34-38
3.2.1 优化数学模型...................... 35-36
3.2.2 优化问题求解...................... 36-37
3.2.3 优化实例...................... 37-38
3.3 本章小结 ......................38-39
第4章 注射模工艺参数反求...................... 39-56
4.1 问题的提出 ......................39
4.2 求解的策略 ......................39-43
4.2.1 改进的BP 算法...................... 39-42
4.2.2 参数反求策略...................... 42-43
4.3 注射成型工艺反求实例...................... 43-55
4.3.1 正问题的构建及求解...................... 44-53
4.3.2 反问题的构建及求解 ......................53-55
4.4 本章小结...................... 55-56
第5章 注射模设计平台基本框架的构建...................... 56-65
5.1 注射模设计平台的基本框架 ......................56-57
5.2 研发的软件环境和编译工具...................... 57-59
5.3 关键技术的研究与实现...................... 59-61
5.3.1 菜单与对话框的设计 ......................59
5.3.2 设计应用程序的关键技术 ......................59-61
5.4 注射模标准件和常用件库的开发...................... 61-64
5.5 本章小结 ......................64-65
结论
论文涉及的工作主要包括以下几个方面：
⑴开展了结合改进的遗传算法 IP -μGA和基于有限差分梯度的传统优化算法(NCONF) 的混合优化算法研究，并编写了相应的算法程序。该算法充分利用了IP -μGA算法的全局搜索能力和基于有限差分梯度的传统优化算法(NCONF)的快速收敛性能，使算法能在较短的时间内收敛到函数的全局最优解，有效地避免了各自的缺陷。然后以斜导柱结构参数优化为例，结合CAE技术，将该混合优化算法应用于注射模具结构参数优化问题的求解中。
⑵开展了由注射成型质量反求优化工艺参数方法的研究，并编制了相应的算法程序。正问题为求解与不同的工艺参数相对应的成型质量，并采用单隐层 BP网络作为正问题求解器。首先利用正交试验法根据不同的工艺参数组合，设计初始试验设计方案，然后运用CAE技术进行成型模拟并得到相应的成型质量，组成BP 网络的初始训练样本集；并选用带跳跃因子的附加动量法训练神经网络。反问题为给定注射成型质量，求解与之对应的最优工艺参数，运用 IP -μGA算法来求解。然后将该算法应用于塑料衣架的成型工艺参数反求研究中。
⑶基于 Pro/ENGINEER 二次开发技术构建了注射模具设计平台的基本框架，向用户提供了与 Pro/ENGINEER 系统风格相似的文本与图形共存的可视化设计环境。将前述算法嵌入到框架中，实现了预期的功能。通过参数化建模，进行标准零件库、常用件库及标准模架库的开发，减少花费在重复性工作上的时间，从而达到缩短注射模具设计周期的目的。
参考文献
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