一種鋼質(zhì)注塑模具的隨形冷卻水道強化傳熱優(yōu)化設(shè)計方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋼質(zhì)注塑模具的隨形冷卻水道強化傳熱優(yōu)化設(shè)計方法，首先建立優(yōu)化設(shè)計模型，通過基于Moldflow模流分析、響應(yīng)曲面法和粒子群優(yōu)化算法擬合優(yōu)化目標(biāo)的響應(yīng)曲面模型，計算出響應(yīng)值成型周期和冷卻均勻度；然后通過方差分析驗證模型的有效性；通過響應(yīng)面分析建立優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)；結(jié)合前面計算結(jié)果，根據(jù)需要設(shè)計隨形冷卻水道的表面結(jié)構(gòu)，采用本發(fā)明方法設(shè)計制造出來鋼質(zhì)注塑模具的冷卻水流道使其內(nèi)部形成強制湍流，強化傳熱，增強冷卻介質(zhì)的冷卻作用，從而提高注塑成型的成型周期和品質(zhì)，縮短成型周期，提高生產(chǎn)效率，滿足注塑模具精密化和高效化的客觀要求。
【專利說明】
一種鋼質(zhì)注塑模具的隨形冷卻水道強化傳熱優(yōu)化設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及到模具及強化傳熱領(lǐng)域，具體涉及一種鋼質(zhì)注塑模具的隨形冷卻水道 強化傳熱優(yōu)化設(shè)計方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著注塑成型精密化和高效化要求越來越高，注塑模具冷卻的均勻性和高效性的 要求也越來越高。傳統(tǒng)冷卻主要是采用鉆削方式加工的直線型冷卻孔實現(xiàn)，設(shè)計時主要根 據(jù)經(jīng)驗在模具的型腔和型芯上設(shè)計出單孔或者串聯(lián)和并聯(lián)的孔組成的冷卻系統(tǒng)，難以滿足 均勻和高效冷卻的實際要求。隨著3D打印技術(shù)的快速發(fā)展，隨形冷卻方式逐漸在模具中得 到應(yīng)用。注塑模的隨形冷卻是在進(jìn)行冷卻系統(tǒng)設(shè)計時所設(shè)計的冷卻水道隨著注射模具腔壁 的變化而變化，水道與型腔壁的距離始終保持一致，因此可以達(dá)到均勻冷卻的效果，然而相 比傳統(tǒng)鋼質(zhì)模具而言，利用現(xiàn)有的3D打印技術(shù)制造的隨形冷卻模具仍然存在后續(xù)加工復(fù) 雜、制造成本高、強度低、壽命短、只能適用于新產(chǎn)品試制和小批量生產(chǎn)等不足;另外，由于 隨形冷卻的曲線流道的流動阻力大于直線型流道，導(dǎo)致曲線流道的局部傳熱性能低于直線 型流道。因此，如何在兼顧隨形曲線流道均勻冷卻的優(yōu)勢下強化其傳熱性能成為注塑模具 冷卻系統(tǒng)設(shè)計的新難點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 鑒于注塑模具冷卻系統(tǒng)目前設(shè)計方法存在的不足，本發(fā)明的目的在于結(jié)合表面粗 糙強化傳熱，提供一種鋼質(zhì)注塑模具高效均勻的冷卻系統(tǒng)設(shè)計方法，該方法以模具的冷卻 均勻度和成型周期為目標(biāo)，基于Moldflow模流分析、響應(yīng)曲面法和粒子群優(yōu)化算法，在保持 隨形冷卻均勻度優(yōu)勢的同時，通過改變水道表面的結(jié)構(gòu)，使得冷卻水道的內(nèi)部很容易形成 強制湍流，強化傳熱，增強冷卻介質(zhì)的冷卻作用，從而提高注塑成型的成型周期和品質(zhì)，縮 短成型周期，提高生產(chǎn)效率，滿足注塑模具精密化和高效化的客觀要求。
[0004] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0005] -種鋼質(zhì)注塑模具的隨形冷卻水道強化傳熱優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于:包括以 下步驟：
[0006] -、根據(jù)注塑工藝要求和模具結(jié)構(gòu)特點，建立以相鄰冷卻水道壁之間的一半距離 a、冷卻水道距離模具型腔壁的距離b、冷卻水道的直徑d為設(shè)計變量，以模具的成型周期tc， 冷卻均勻度ATw為優(yōu)化目標(biāo)的注塑模具隨形冷卻系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計模型；
[0007] 二、根據(jù)試驗設(shè)計，利用回歸分析，擬合優(yōu)化目標(biāo)的響應(yīng)曲面模型，并對模擬結(jié)果 和響應(yīng)面模型進(jìn)行驗證，根據(jù)Moldf low通過對每個不同實驗點的建模，對不同設(shè)計變量組 合的模型進(jìn)行模流分析，分別計算出響應(yīng)值成型周期和冷卻均勻度；
[0008] 三、通過方差分析驗證模型的有效性，分別以成型周期、冷卻均勻度為響應(yīng)值，通 過統(tǒng)計軟件的響應(yīng)面回歸分析進(jìn)行數(shù)據(jù)分析；
[0009] 四、響應(yīng)面分析，為了能夠獲得變量對響應(yīng)值的影響規(guī)律，利用二次回歸方程來構(gòu) 造變量與響應(yīng)值之間的響應(yīng)面，并且用三維響應(yīng)圖更加形象化的表達(dá)出來；
[0010] 五、根據(jù)注塑工藝對優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的具體要求，建立帶有上下限及約束函數(shù)的優(yōu) 化目標(biāo)函數(shù)，并利用粒子群優(yōu)化算法對優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行非線性優(yōu)化，從而實現(xiàn)注塑模隨 形冷卻水道的優(yōu)化設(shè)計，獲得最優(yōu)的成型周期和冷卻均勻度組合；
[0011] 六、結(jié)合前面計算的影響因素，根據(jù)需要設(shè)計出隨形冷卻水道的表面結(jié)構(gòu)，包括球 凸表面的水道、滴狀凸表面的水道、以及菱形凸表面的曲線水道。
[0012] 作為優(yōu)選，所述步驟二中利用二階泰勒多項式來回歸擬合出變量與響應(yīng)值之間二 次響應(yīng)面模型，在利用響應(yīng)面模型計算響應(yīng)變量之前，采用殘差分析對響應(yīng)面模型的準(zhǔn)確 性進(jìn)行診斷。
[0013] 作為優(yōu)選，所述步驟五中，當(dāng)制品的質(zhì)量和精度要求低時，以成型周期為主要優(yōu)化 目標(biāo);當(dāng)制品的質(zhì)量及尺寸精度要求高時，以冷卻均勻度為主要優(yōu)化目標(biāo)。
[0014] 作為優(yōu)選，所述步驟六中，隨形冷卻水道表面上的球凸、滴狀、棱形在隨形冷卻水 道截面的圓周上均勻分布且數(shù)量為8-10個。
[0015] 作為優(yōu)選，所述隨形冷卻水道表面上的球凸、滴狀、棱形在隨形冷卻水道軸向上分 布的間距為5-8mm，所述隨形冷卻水道表面上的球凸、滴狀和棱形的高度為隨形冷卻水道橫 截面直徑的25% - 30%。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點和積極效果：
[0016] 1.本發(fā)明設(shè)計的隨形冷卻系統(tǒng)使傳熱更加優(yōu)化；
[0017] 2.本發(fā)明通過強化隨形冷卻水道的傳熱效果，達(dá)到既保持冷卻的均勻性有能提高 冷卻效果的目的；
[0018] 3.本發(fā)明可以應(yīng)用于熱沖壓成形和壓鑄成型等需要調(diào)控溫度的模具中；
[0019] 4.本發(fā)明中涉及的制造方法已申請專利(專利申請?zhí)?01610208923.5)。
【附圖說明】
[0020] 圖1是本發(fā)明實施例的注塑制品的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021 ]圖2是本發(fā)明冷卻系統(tǒng)簡化單元示意圖；
[0022]圖3是本發(fā)明tc響應(yīng)面模型的殘差正態(tài)概率分布圖；
[0023]圖4是本發(fā)明ATw響應(yīng)面模型的殘差正態(tài)概率分布圖；
[0024]圖5是本發(fā)明響應(yīng)面模型的預(yù)測值分布圖；
[0025]圖6是Moldf low模擬的結(jié)果分布圖；
[0026]圖7是a，b的交互作用對成型周期影響的響應(yīng)曲面圖；
[0027]圖8是b，d的交互作用對成型周期影響的響應(yīng)曲面圖；
[0028]圖9是a，d的交互作用對成型周期影響的響應(yīng)曲面圖；
[0029]圖10是a，b的交互作用對冷卻均勻度影響的響應(yīng)曲面圖；
[0030]圖11是b，d的交互作用對冷卻均勻度影響的響應(yīng)曲面圖；
[0031] 圖12是a，d的交互作用對冷卻均勻度影響的響應(yīng)曲面圖；
[0032] 圖13是本發(fā)明適應(yīng)度值函數(shù)的進(jìn)化過程圖；
[0033] 圖14是本發(fā)明的球凸表面結(jié)構(gòu)的隨形冷卻水道示意圖；
[0034] 圖15是本發(fā)明的滴狀凸表面結(jié)構(gòu)的隨形冷卻水道示意圖；
[0035] 圖16是本發(fā)明的棱形凸表面結(jié)構(gòu)的隨形冷卻水道示意圖。
【具體實施方式】
[0036] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0037] 本發(fā)明的實施例提供了一種基于表面粗糙強化傳熱的鋼質(zhì)注塑模具冷卻系統(tǒng)的 優(yōu)化設(shè)計方法，如圖1所示，是本發(fā)明一個實施例中的塑料產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖，該方法包括如 下步驟：
[0038] 步驟1:冷卻系統(tǒng)模型描述及實驗設(shè)計，本步驟具體包括建立冷卻模系統(tǒng)模型單元 圖見圖2,定義冷卻系統(tǒng)的主要變量:①相鄰隨形冷卻水道壁之間的一半距離a，②隨形冷卻 水道至模具型腔壁的距離b，③隨形冷卻水道的直徑d。然后根據(jù)Box-Benhnken的中心組合 實驗設(shè)計原理，進(jìn)行三因素三水平的響應(yīng)面分析實驗。三因素Box-Behnken試驗設(shè)計共需進(jìn) 行15組試驗，其中前12組實驗點為析因點，后3組立方體中心設(shè)計點的三次重復(fù)試驗，目的 是為了估計實驗誤差。實驗條件分析、表頭設(shè)計如表1所示，其中"-1"、"〇"、"1"分別代表各 因素的低等水平、中等水平、高等水平。實驗中變量的取值范圍空間可結(jié)合實際生產(chǎn)的經(jīng)驗 和數(shù)值模擬分析加以確定。
[0039]表1三因素三水平的取值
[0041 ]步驟2 :模擬結(jié)果和響應(yīng)面模型的驗證，根據(jù)Mo ldflow通過對每個不同實驗點建 模，并對不同設(shè)計變量組合的模型進(jìn)行模流分析，分別計算出響應(yīng)值成型周期和冷卻均勻 度，模擬結(jié)果如表2所示。根據(jù)表2的結(jié)果，利用二階泰勒多項式來回歸擬合出變量與響應(yīng)值 之間二次響應(yīng)面模型。表達(dá)式1，2分別給出了兩個響應(yīng)變量對應(yīng)的的響應(yīng)面模型的數(shù)學(xué)表 達(dá)式。
[0042] 表2Box_Behnken實驗設(shè)計與結(jié)果
[0044] tc = 2?43765+3?14247 X a+0?97716 X b-3?11815 X d+0?0079844 X a X b-0?40287 X a X d-0.073562 X b X d+0.17717 X a2+0.080920 X b2+0.35074 X d2 (1)
[0045] A Tw= 2?29478+0?62828 X a-0?78966 X b+0?0631X d-0?052359 X a X b+0?032688 X a X d-0.048187 X b X d+0.0022484 X a2+0.057405 X b2+0.022306 X d2 (2)
[0046] 在利用響應(yīng)面模型計算響應(yīng)變量之前，采用殘差分析對響應(yīng)面模型的準(zhǔn)確性進(jìn)行 診斷，利用統(tǒng)計軟件分析給出了兩個響應(yīng)面模型對應(yīng)的殘差正態(tài)概率圖見圖3和4圖，當(dāng)每 一個變量對應(yīng)的殘差均沿一條直線分布時，表明響應(yīng)面模型的預(yù)測誤差呈正態(tài)分布，驗證 最小二乘法的擬合精度是否足夠的。同時，利用響應(yīng)面模型預(yù)測的響應(yīng)值與利用Moldf low 模擬實驗而獲得的響應(yīng)值之間的對比見圖5和圖6,進(jìn)一步驗證擬合精度的準(zhǔn)確性。
[0047]步驟3,通過方差分析驗證模型的有效性，分別以成型周期、冷卻均勻度為響應(yīng)值， 通過統(tǒng)計軟件的響應(yīng)面回歸分析進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。實施例的分析結(jié)果如表3、表4所示。從表中 可以看出兩個響應(yīng)面模型的回歸可決系數(shù)分別為妒=0.9986，1? 2 = 0.9971，非常接近于1，這 說明響應(yīng)面模型具有非常高的擬合精度，能夠?qū)崿F(xiàn)響應(yīng)值的精準(zhǔn)預(yù)測。由表3和表4中的F檢 驗可以看出，F(xiàn)值分別為711.58和297.53，都達(dá)到了0.01的極顯著水平。從表3中的P檢驗可 以看出，所有的一次項(a，b，d)、二次項(a*a，b*b，d*d)和交互項(a*b，a*d，b*d)的P值均小 于0.05,這表明它們均為響應(yīng)面模型的重要項。從表4中的P檢驗可以看出，所有的一次項 (3，13，(1)、二次項(3相，13樸，(1*(1)和交互項(3*(1)的？值均小于0.05，這表明它們均為響應(yīng)面 模型的重要項，而交互項(a*b，b*d)為非重要項。
[0048]表3成型周期響應(yīng)面模型的方差分析結(jié)果
[0050]表4冷卻均勻度響應(yīng)面模型的方差分析結(jié)果
[0051]
[0052] 步驟4，響應(yīng)面分析。為了能夠獲得變量對響應(yīng)值的影響規(guī)律，利用二次回歸方程 來構(gòu)造變量與響應(yīng)值之間的響應(yīng)面，并且用三維響應(yīng)圖更加形象化的表達(dá)出來。對于成型 周期tc，冷卻均勻度ATw的回歸方程，其相對應(yīng)的三維響應(yīng)曲面如圖7至圖12所示。
[0053]圖7至圖9表達(dá)了隨形冷卻水道的直徑，隨形冷卻水道之間的距離，隨形冷卻水道 到模具型腔表面的距離對制品成型周期交互作用的響應(yīng)曲面圖。圖7表達(dá)了當(dāng)冷卻水道的 直徑取0水平d= 10mm時，交互作用項a*b(隨形冷卻水道之間的一半距離和隨形冷卻水道到 模具型腔表面的距離)對制品成型周期的影響的三維曲面響應(yīng)圖。由圖7可知，當(dāng)取d=10mm 時，減小隨形冷卻水道之間的距離或者隨形冷卻水道距模具型腔表面的距離都可以縮短制 品的成型周期；隨形冷卻水道距模具型腔表面的距離對制品成型周期的影響要大一些。預(yù) 測的最少成型周期為18.2056s，與之相對應(yīng)的隨形冷卻水道之間的距離為a = 8mm，隨形冷 卻水道到模具型腔壁的距離b = 8mm。圖8表達(dá)了當(dāng)隨形冷卻水道之間的距離取0水平a = 12mm時，交互作用項b*d(隨形冷卻水道到模具型腔表面的距離和隨形冷卻水道的直徑)對 制品成型周期的影響的三維曲面響應(yīng)圖。由圖8可知，當(dāng)取a = 12_時，隨形冷卻水道的直徑 d = 12mm，隨形冷卻水道到模具型腔表面的距離b = 8mm，此時制品的成型周期最短。圖9表達(dá) 了當(dāng)隨形冷卻水道之間的距離取〇水平b = 12mm時，交互作用項a*d(隨形冷卻水道之間的一 半距離和隨形冷卻水道的直徑)對制品成型周期的影響的三維曲面響應(yīng)圖。由圖9可知，當(dāng) 取b= 12mm時，隨形冷卻水道之間的距離a比較大時，增加隨形冷卻水道的直徑會顯著減少 產(chǎn)品的成型周期。而當(dāng)隨形冷卻水道之間的距離a越來越小，改變隨形冷卻水道的直徑對制 品的成型周期有影響，但影響不是很大。
[0054]圖10至圖12表達(dá)了隨形冷卻水道的直徑，隨形冷卻水道之間的距離，隨形冷卻水 道到模具型腔表面的距離對制品冷卻均勻度交互作用的影響。圖10表達(dá)了當(dāng)隨形冷卻水道 的直徑取0水平d= 10mm時，交互作用項a*b(隨形冷卻水道之間的一半距離和隨形冷卻水道 到模具型腔表面的距離)對制品冷卻均勻度影響的三維曲面響應(yīng)圖。由圖10可知，當(dāng)取d = 10mm時，增大隨形冷卻水道到模具型腔壁的距離b或者減小隨形冷卻水道之間的距離a都可 以降低模具的周期內(nèi)平均模溫偏差。當(dāng)b取較小值時，減小隨形冷卻水道之間的距離a對周 期內(nèi)平均模溫偏差的影響大一些，隨著b值的增大，這種影響會逐漸減小。周期內(nèi)的最小平 均模溫差為〇 .926°C，此時a = 8mm，b = 16mm。圖11表達(dá)了當(dāng)隨形冷卻水道之間的距離取0水 平a= 12mm時，交互作用項b*d(隨形冷卻水道到模具型腔表面的距離和隨形冷卻水道的直 徑)對制品冷卻均勻度影響的三維曲面響應(yīng)圖。由圖11可知，當(dāng)取a= 12_時，增大隨形冷卻 水道的直徑對模具的周期平均模溫差的影響不大，增大隨形冷卻水道到模具型腔壁的距離 可以明顯降低模具的周期平均模溫差;并且當(dāng)b取值較大時，隨形冷卻水道直徑的改變對模 具的周期平均模溫差幾乎沒有影響。圖12表達(dá)了當(dāng)隨形冷卻水道之間的距離取0水平b = 12mm時，交互作用項a*d(隨形冷卻水道之間的一半距離和隨形冷卻水道的直徑)對制品冷 卻均勻度影響的三維曲面響應(yīng)圖。由圖12可知，當(dāng)取b = 12mm時，降減小隨形冷卻水道的直 徑和隨形冷卻水道之間的距離都可以降低模具的周期平均模溫差，且減小隨形冷卻水道之 間的距離比減小隨形冷卻水道的直徑的影響更大。
[0055] 步驟5,目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化，建立了制品的成型周期和冷卻均勻度的目標(biāo)函數(shù)，但由 于各目標(biāo)函數(shù)對設(shè)計變量的要求是相互制約的，因此無法同時實現(xiàn)兩個目標(biāo)函數(shù)的最小 化。在實際生產(chǎn)中，不同的制品會有不同的側(cè)重點，對質(zhì)量要求不是特別嚴(yán)格的制品，優(yōu)化 隨形冷卻水道的主要目地是為了提高生產(chǎn)效率;而對于質(zhì)量及尺寸精度要求較高的制品， 提高制品的冷卻均勻度則是首要目地。
[0056] 本實施例的塑膠制品對于尺寸精度的要求并不是很高，因此隨形冷卻水道最優(yōu)化 的目標(biāo)就是縮短制品的成型周期以提高生產(chǎn)效率，將冷卻優(yōu)先優(yōu)化問題采用優(yōu)化數(shù)學(xué)模型 進(jìn)行描述，并采用粒子群優(yōu)化算法(Partical Swarm Optimization-PSO)對目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行 非線性優(yōu)化。在PS0的優(yōu)化過程中，首先初始化一群隨機粒子，然后隨機粒子通過迭代尋找 最優(yōu)，在每一次迭代中，粒子通過追蹤兩個極值來更新自己的速度和位置，第一個極值是每 個粒子自身所找到的最優(yōu)解，即所謂的個體最優(yōu)解，通常用pbest表示，另一個最優(yōu)解是整 個粒子種群目前找到的最優(yōu)解，即所謂的群體最優(yōu)解或全局最優(yōu)解，通常用gbest來表示， 在每次迭代的過程中，粒子搜尋到的解的優(yōu)劣程度通過適應(yīng)度函數(shù)進(jìn)行評價。本實施例中， 適應(yīng)度函數(shù)為函數(shù)表達(dá)式，適應(yīng)度值為響應(yīng)值。設(shè)定種群的粒子數(shù)為100,兩個學(xué)習(xí)因子均 設(shè)為〇. 5，慣性權(quán)重從0.8線性減小到0.4。對于這個函數(shù)的優(yōu)化，算法經(jīng)過300次的迭代進(jìn)化 可以得到最優(yōu)的變量組合，適應(yīng)度函數(shù)的迭代進(jìn)化過程如圖13所示。對二次多元回歸方程 進(jìn)行優(yōu)化，約束范圍8< &<16,8<13<16,8<(1<12，在這個約束范圍之內(nèi)使得化取最小值， 同時ATw在一定的范圍內(nèi)。為了驗證經(jīng)過優(yōu)化后的隨形冷卻水道的有效性，利用Moldf low 軟件對優(yōu)化后的水道布局參數(shù)進(jìn)行建模并模擬，初始參數(shù)和初始模擬結(jié)果、優(yōu)化參數(shù)及優(yōu) 化后的結(jié)果如表5所示。
[0057 ]表5初始參數(shù)與優(yōu)化參數(shù)以及優(yōu)化結(jié)果
[0058]
[0059] 步驟6,設(shè)計隨形冷卻水道的表面結(jié)構(gòu)，包括圓形截面及球凸表面的水道、圓形截 面及滴狀凸表面的水道、圓形截面及菱形凸表面的曲線水道，如圖14、圖15、圖16所示。流道 的橫截面為圓形，直徑1 〇mm - 16mm，表面凸起結(jié)構(gòu)高度為流道橫截面直徑的25 % - 30 %，凸 起結(jié)構(gòu)沿橫截面均布，數(shù)量為8-10個，凸起結(jié)構(gòu)在軸向上的間距為5mm-8mm。
【主權(quán)項】
1. 一種鋼質(zhì)注塑模具的隨形冷卻水道強化傳熱優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于:包括以下 步驟： 一、 根據(jù)注塑工藝要求和模具結(jié)構(gòu)特點，建立以相鄰冷卻水道壁之間的一半距離a、冷 卻水道距離模具型腔壁的距離b、冷卻水道的直徑d為設(shè)計變量，以模具的成型周期t c，冷卻 均勻度ATw為優(yōu)化目標(biāo)的注塑模具隨形冷卻系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計模型； 二、 根據(jù)試驗設(shè)計，利用回歸分析，擬合優(yōu)化目標(biāo)的響應(yīng)曲面模型，并對模擬結(jié)果和響 應(yīng)面模型進(jìn)行驗證，根據(jù)Moldf low通過對每個不同實驗點的建模，對不同設(shè)計變量組合的 模型進(jìn)行模流分析，分別計算出響應(yīng)值成型周期和冷卻均勻度； 三、 通過方差分析驗證模型的有效性，分別以成型周期、冷卻均勻度為響應(yīng)值，通過統(tǒng) 計軟件的響應(yīng)面回歸分析進(jìn)行數(shù)據(jù)分析； 四、 響應(yīng)面分析，為了能夠獲得變量對響應(yīng)值的影響規(guī)律，利用二次回歸方程來構(gòu)造變 量與響應(yīng)值之間的響應(yīng)面，并且用三維響應(yīng)圖更加形象化的表達(dá)出來； 五、 根據(jù)注塑工藝對優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的具體要求，建立帶有上下限及約束函數(shù)的優(yōu)化目 標(biāo)函數(shù)，并利用粒子群優(yōu)化算法對優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行非線性優(yōu)化，從而實現(xiàn)注塑模隨形冷 卻水道的優(yōu)化設(shè)計，獲得最優(yōu)的成型周期和冷卻均勻度組合； 六、 結(jié)合前面計算的影響因素，根據(jù)需要設(shè)計出隨形冷卻水道的表面結(jié)構(gòu)，包括球凸表 面的水道、滴狀凸表面的水道、以及菱形凸表面的曲線水道。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種鋼質(zhì)注塑模具的隨形冷卻水道強化傳熱優(yōu)化設(shè)計方法，其 特征在于:所述步驟二中利用二階泰勒多項式來回歸擬合出變量與響應(yīng)值之間二次響應(yīng)面 模型，在利用響應(yīng)面模型計算響應(yīng)變量之前，采用殘差分析對響應(yīng)面模型的準(zhǔn)確性進(jìn)行診 斷。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種鋼質(zhì)注塑模具的隨形冷卻水道強化傳熱優(yōu)化設(shè)計方法，其 特征在于:所述步驟五中，當(dāng)制品的質(zhì)量和精度要求低時，以成型周期為主要優(yōu)化目標(biāo)；當(dāng) 制品的質(zhì)量及尺寸精度要求高時，以冷卻均勻度為主要優(yōu)化目標(biāo)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種鋼質(zhì)注塑模具的隨形冷卻水道強化傳熱優(yōu)化設(shè)計方法，其 特征在于:所述步驟六中，隨形冷卻水道表面上的球凸、滴狀、棱形在隨形冷卻水道截面的 圓周上均勻分布且數(shù)量為8-10個。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述一種鋼質(zhì)注塑模具的隨形冷卻水道強化傳熱優(yōu)化設(shè)計方法，其 特征在于:所述隨形冷卻水道表面上的球凸、滴狀、棱形在隨形冷卻水道軸向上分布的間距 為5-8_，所述隨形冷卻水道表面上的球凸、滴狀和棱形的高度為隨形冷卻水道橫截面直徑 的 25 % - 30 %。
【文檔編號】B29C45/73GK106003625SQ201610348178
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月24日
【發(fā)明人】錢應(yīng)平, 黃菊花, 周細(xì)枝, 易國鋒, 張 誠, 龔雪丹, 易舉
【申請人】湖北工業(yè)大學(xué)