基于模糊集的车用升降器开关面板注射成型保压曲线优化研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2021.10.013

中国塑料 ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (10): 76-82.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.10.013

基于模糊集的车用升降器开关面板注射成型保压曲线优化研究

薛茂远(), 梅益, 罗宁康, 唐芳艳, 肖展开

贵州大学机械工程学院，贵阳 550025

收稿日期:2021-03-18 出版日期:2021-10-26 发布日期:2021-10-27
作者简介:薛茂远（1994—），男，硕士研究生，从事注塑成型及仿真技术研究，1593768152@qq.com
基金资助:
贵州省科技计划项目(黔科合支撑［2019］2019);贵州省科技支撑计划(黔科合支撑［2018］2175)

Optimization of Pressure⁃holding Curve for Injection Molding of Automotive Lifter Switch Panel Oriented to Vague Set

XUE Maoyuan(), MEI Yi, LUO Ningkang, TANG Fangyan, XIAO Zhankai

College of Mechanical Engineering，Guizhou University，Guiyang 550025，China

Received:2021-03-18 Online:2021-10-26 Published:2021-10-27

摘要/Abstract

摘要：

研究了车用升降器开关面板制件产生翘曲变形的原因；通过选择保压曲线模型及参数进行正交实验设计并在Moldflow软件中进行模拟分析，得到了制件的翘曲变形量；通过对翘曲变形量进行极差分析，得到了极差分析优化法的最优工艺参数组合；利用模糊集（Vague 集）对体积收缩率标准差（δ）和最大体积收缩率（V_max）进行多目标优化，求取了Vague集优化法的最优工艺参数组合；并将不同优化方法得到的翘曲变形量进行了对比。结果发现，收缩不均是引起该制件翘曲变形的主要因素；极差分析优化法对应的翘曲变形量较正交实验中最小翘曲变形量降低了1.5 %，优化效果不明显；Vague集优化法对应的翘曲变形量较正交实验方案中最小翘曲变形量降低了26.5 %，制件内部压力分布无较大差异，优化效果优于极差分析法，很大程度上降低了该制件的翘曲变形程度。

关键词: 车用升降器开关面板, Moldflow, 正交实验, 极差分析, 模糊集, 优化

Abstract:

The problems of warpage and deformation occurring in the injection?molded car lift switch panel were investigated. The warpage deformation of the molded products was obtained through selecting the packing curve model and parameters for the orthogonal experimental design and also simulating and analyzing with the Moldflow software. The optimal process parameter combination of the range analysis and optimization method was obtained from the range analysis of the warpage deformation. The Vague set was employed to optimize the standard deviation of volume shrinkage rate and the maximum volume shrinkage rate through multi?objective optimization. The optimal process parameter combination of Vague set optimization method was obtained. Then， the warpage quantities obtained from different optimization methods were compared. The results indicated that the uneven shrinkage was the main factor causing the warpage of the part. The warpage deformation corresponding to the range analysis and optimization method was 1.5 %， which was lower than the minimum warpage deformation in the orthogonal experiment. The optimization effect was not evident. The warpage deformation corresponding to the Vague set optimization method was reduced by 26.5 % compared to the minimum warpage deformation in the orthogonal experiment. There is no significant difference in the internal pressure distribution of the mold. The Vague set optimization method exhibited a better optimization effect than the range analysis one. This indicates that the Vague set optimization method can greatly reduces the warpage deformation of the mold.

Key words: automotive lifter switch panel, Moldflow, orthogonal experiment, range analysis, vague set, optimization

中图分类号:

TQ320.66⁺2

薛茂远, 梅益, 罗宁康, 唐芳艳, 肖展开. 基于模糊集的车用升降器开关面板注射成型保压曲线优化研究[J]. 中国塑料, 2021, 35(10): 76-82.

XUE Maoyuan, MEI Yi, LUO Ningkang, TANG Fangyan, XIAO Zhankai. Optimization of Pressure⁃holding Curve for Injection Molding of Automotive Lifter Switch Panel Oriented to Vague Set[J]. China Plastics, 2021, 35(10): 76-82.

图/表 13

图1 车用升降器开关面板结构

Fig.1 Structure of the automobile lifter switch panel

图 2 模拟分析模型

Fig.2 Simulation analysis model

图3 初始方案分析结果

Fig.3 Analysis results of the initial scheme

图4 保压曲线

Fig.4 Holding pressure against time

水平	因素
水平	A/s	B/MPa	C/MPa	D/s	E/s
1	6	50	1	5	4
2	7	60	2	10	5
3	8	70	3	15	6
4	9	80	4	20	7
5	10	90	5	25	8

表1 因素水平表

Tab.1 Factor level table

序号	A/℃	B/℃	C/s	D/MPa	E/s	V_max/%	δ/%	翘曲变形量/mm
1	6	50	1	5	4	7.611 5	2.010 4	4.251
2	6	60	2	10	5	7.060 9	2.014 6	4.138
3	6	70	3	15	6	6.460 1	1.969 2	3.947
4	6	80	4	20	7	6.018 5	1.900 8	3.693
5	6	90	5	25	8	5.404 7	1.843 8	3.591
6	7	50	2	15	7	7.287 6	1.763 1	3.725
7	7	60	3	20	8	6.789 8	1.732 1	3.518
8	7	70	4	25	4	6.297 5	1.742 4	3.426
9	7	80	5	5	5	5.885 1	1.982 8	3.904
10	7	90	1	10	6	6.917 6	2.325 6	4.462
11	8	50	3	25	5	7.297 1	1.542 0	3.170
12	8	60	4	5	6	6.791 8	1.780 2	3.572
13	8	70	5	10	7	6.295 5	1.703 1	3.368
14	8	80	1	15	8	6.365 4	2.116 7	4.145
15	8	90	2	20	4	7.024 2	2.204 2	4.311
16	9	50	4	10	8	7.288 0	1.529 8	3.146
17	9	60	5	15	4	6.792 1	1.489 9	2.930
18	9	70	1	20	5	6.295 4	1.900 2	3.762
19	9	80	2	25	6	5.785 5	1.822 9	3.577
20	9	90	3	5	7	5.717 5	2.100 8	4.125
21	10	50	5	20	6	7.288 0	1.354 7	2.783
22	10	60	1	25	7	6.792 2	1.591 8	3.148
23	10	70	2	5	8	6.295 5	1.864 5	3.708
24	10	80	3	10	4	5.786 8	1.809 3	3.560
25	10	90	4	15	5	5.263 0	1.716 6	3.358

表2 正交试验结果

Tab.2 Orthogonal test result

图5 极差分析图

Fig.5 Range analysis chart

序号	V_max		δ
序号	$t O$	$1 ? f O$	$t P$	$1 - f P$
1	0	0	0.324 6	0.382 5
2	0.234 4	0.267 2	0.320 3	0.377 8
3	0.490 3	0.535 9	0.367 1	0.428 4
4	0.678 3	0.718 1	0.437 5	0.502 5
5	0.939 7	0.950 0	0.496 2	0.562 2
6	0.137 9	0.159 6	0.579 4	0.643 7
7	0.349 9	0.391 4	0.611 3	0.674 0
8	0.559 5	0.604 5	0.600 7	0.664 0
9	0.735 1	0.770 6	0.353 1	0.413 3
10	0.295 5	0.333 4	0.000 0	0.000 0
11	0.133 9	0.155 0	0.807 1	0.848 2
12	0.349 0	0.390 5	0.561 7	0.626 7
13	0.560 4	0.605 3	0.641 2	0.701 9
14	0.530 6	0.576 0	0.215 2	0.259 7
15	0.250 1	0.284 3	0.125 0	0.153 9
16	0.137 7	0.159 4	0.819 7	0.858 6
17	0.348 9	0.390 3	0.860 7	0.892 4
18	0.560 4	0.605 3	0.438 2	0.503 1
19	0.777 5	0.809 1	0.517 8	0.583 6
20	0.806 5	0.834 9	0.231 5	0.278 5
21	0.137 7	0.159 4	1.000 0	1.000 0
22	0.348 9	0.390 3	0.755 8	0.804 5
23	0.560 4	0.605 3	0.474 9	0.540 7
24	0.777 0	0.808 6	0.531 8	0.597 5
25	1.000 0	1.000 0	0.627 3	0.688 9

序号	V_max		δ
序号	$t O$	$1 ? f O$	$t P$	$1 - f P$
1	0	0	0.324 6	0.382 5
2	0.234 4	0.267 2	0.320 3	0.377 8
3	0.490 3	0.535 9	0.367 1	0.428 4
4	0.678 3	0.718 1	0.437 5	0.502 5
5	0.939 7	0.950 0	0.496 2	0.562 2
6	0.137 9	0.159 6	0.579 4	0.643 7
7	0.349 9	0.391 4	0.611 3	0.674 0
8	0.559 5	0.604 5	0.600 7	0.664 0
9	0.735 1	0.770 6	0.353 1	0.413 3
10	0.295 5	0.333 4	0.000 0	0.000 0
11	0.133 9	0.155 0	0.807 1	0.848 2
12	0.349 0	0.390 5	0.561 7	0.626 7
13	0.560 4	0.605 3	0.641 2	0.701 9
14	0.530 6	0.576 0	0.215 2	0.259 7
15	0.250 1	0.284 3	0.125 0	0.153 9
16	0.137 7	0.159 4	0.819 7	0.858 6
17	0.348 9	0.390 3	0.860 7	0.892 4
18	0.560 4	0.605 3	0.438 2	0.503 1
19	0.777 5	0.809 1	0.517 8	0.583 6
20	0.806 5	0.834 9	0.231 5	0.278 5
21	0.137 7	0.159 4	1.000 0	1.000 0
22	0.348 9	0.390 3	0.755 8	0.804 5
23	0.560 4	0.605 3	0.474 9	0.540 7
24	0.777 0	0.808 6	0.531 8	0.597 5
25	1.000 0	1.000 0	0.627 3	0.688 9

表3 转换的Vague集值

Tab.3 Converted Vague set values

表3 转换的Vague集值

Tab.3 Converted Vague set values

序号	V_max相似度	δ相似度	总相似度
1	0	0.327 7	0.092
2	0.234 5	0.323 5	0.142
3	0.478 3	0.368 9	0.209
4	0.660 0	0.437 0	0.268
5	0.931 9	0.493 7	0.343
6	0.140 1	0.574 2	0.192
7	0.345 0	0.605 3	0.245
8	0.544 5	0.594 9	0.286
9	0.716 6	0.355 3	0.257
10	0.293 1	0.000 0	0.064
11	0.136 1	0.799 5	0.254
12	0.344 2	0.557 1	0.232
13	0.545 3	0.634 5	0.298
14	0.516 8	0.220 3	0.175
15	0.249 6	0.129 9	0.091
16	0.140 0	0.812 2	0.258
17	0.344 1	0.854 2	0.315
18	0.545 3	0.437 6	0.243
19	0.759 6	0.514 5	0.311
20	0.789 4	0.236 5	0.240
21	0.140 0	1.000 0	0.311
22	0.344 0	0.747 8	0.285
23	0.545 3	0.473 1	0.252
24	0.759 0	0.528 1	0.315
25	1.000 0	0.620 9	0.394

表4 最优理想值的相似度及总相似度

Tab.4 Similarity and total similarity of optimal ideal value

工艺参数	平均相似度					最大水平
工艺参数	水平1	水平2	水平3	水平4	水平5	最大水平
A	0.210 7	0.209 0	0.210 0	0.273 3	0.311 4	水平5
B	0.221 2	0.243 8	0.257 5	0.265 2	0.226 5	水平4
C	0.171 8	0.197 7	0.252 5	0.287 5	0.304 7	水平5
D	0.214 6	0.215 5	0.256 8	0.231 5	0.295 9	水平5
E	0.219 8	0.257 9	0.225 3	0.256 3	0.254 9	水平2

表5 各变量的平均相似度

Tab.5 Average similarity of each variable

图 6 模型压力分布图

Fig.6 Model pressure distribution diagram

图7 不同优化方法最优工艺组合翘曲变形云图

Fig.7 Warpage cloud diagram of optimal process combination of different optimization method

优化方法	翘曲变形量/mm	优化效果/%
正交试验	2.783	—
极差分析	2.748	1.25
Vague 集	2.045	26.50

表6 优化效果对比

Tab.6 Optimization effect comparison

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基于模糊集的车用升降器开关面板注射成型保压曲线优化研究

Optimization of Pressure⁃holding Curve for Injection Molding of Automotive Lifter Switch Panel Oriented to Vague Set

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