基于数值分析的竹塑包装盒翘曲及工艺优化研究

摘要

BPC注塑成型已成为一大发展趋势，翘曲是影响其发展的一大难题。为加快BPC注塑工业发展，首要任务是在保证材料满足要求前提下，减小制品的翘曲。本文针对BPC制品的翘曲问题做了深入研究。首先，借助Moldflow模拟了注塑实验；然后，以注塑温度、模具温度、注塑时间、保压时间、冷却时间进行正交法试验；进一步，建立了人工神经网络；最后，进行了BPC注塑成型实验。　　本文工作主要包括以下几个方面内容：　　1、分别阐述了基于数值分析的注塑成型国内外研究进展，分析了BPC产生翘曲的原因和影响因素。　　2、基于Moldflow软件，建立制品实体模型，并确定浇口位置。进行充填、保压、冷却、翘曲仿真。　　3、基于CAE软件，以制品的x，y，z三个方向的翘曲变形量为试验指标，以注塑温度、模具温度、注塑时间、保压时间、冷却时间为因素，建立L25（65）的正交矩阵。采用正交试验方法对选用的因素和水平进行试验，得出对制品翘曲变形影响因素大小的顺序为：冷却时间t3>保压时间t2>注塑时间t1>模具温度T2>注塑温度T1。得到最佳工艺组合为：注塑温度230℃，模具温度56℃，注塑时间2.2s，保压压力16MPa，冷却时间60s。　　4、以注塑温度、模具温度、注塑时间、保压时间、冷却时间为5个输入变量，制品x，y，z三个方向的翘曲量为3个输出变量，以此正交试验获得的结果为学习样本，建立人工网络BP模型。并追加5组校验样本，验证模型的逼近精度。验证结果在x，y，z上的最大误差分别为：5.85％，6.71%，4.17%。　　5、按照实际生产要求，制备BPC材料；按照BP网络校验样本进行注塑实验；测定注塑制品的翘曲变形，并与BP网络的预测结果对比；对比结果显示，在x、y、z方向上的最大误差分别为10.5%，10.6%，11.5%。虽然误差均大于10%，但实际输出与实验结果之间的最大误差均小于0.05mm。因此，BP模型的预测具有一定的准确性。

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2 注塑成型工艺介绍

1.3 注塑成型数值模拟技术

1.4 注塑成型翘曲变形国内外研究进展

1.5 课题来源、研究目的和意义、创新点及主要内容

第2章 BPC注塑过程理论及翘曲变形理论

2.1 BPC注塑成型理论基础

2.2 BPC注塑成型过程理论

2.3 BPC注塑成型翘曲理论

2.4 BPC的注塑成型

2.5 本章小结

第3章 基于Moldflow的BPC注塑模拟及工艺参数的优化

3.1 包装盒及翘曲变形的有限元分析

3.2 竹塑包装盒注塑仿真试验及结果

3.3 本章小结

第4章 基于正交试验和模拟技术的参数优化

4.1 正交试验简介

4.2 试验指标、设计变量极其取值范围

4.3 基于正交试验的竹塑注塑包装盒工艺优化

4.4 正交试验方案

4.5 正交试验结果分析

4.6 基于正交试验的注塑参数组合优化

4.7 本章小结

第5章 基于人工神经网络的工艺参数优化

5.1 人工神经网络概述

5.2 BP网络的算法

5.3 BP网络注塑模型试验

5.4 本章小结

第6章 注塑成型实验

6.1 实验材料

6.2 实验设备

6.3 实验步骤及主要条件

6.4 结果对比分析

6.5 本章小结

结论与展望

总结

展望

参考文献

攻读硕士期间取得的研究成果

致谢