基于高斯過程注塑成形工藝的穩(wěn)健設計與容差設計研究.pdf

1、隨著社會科學技術(shù)的不斷進步和發(fā)展,市場對產(chǎn)品的要求也越來越趨向于高精度、高合格率、低成本,生產(chǎn)技術(shù)也逐步向智能化轉(zhuǎn)型。在注塑成形領域中,計算機仿真技術(shù)已經(jīng)大量的應用于成形質(zhì)量的預測和最優(yōu)工藝參數(shù)組合的獲取。然而,在實際生產(chǎn)制造過程當中,除了工藝參數(shù)之外,制品的質(zhì)量還受到很多噪聲因素的影響,通過穩(wěn)健設計減少這些因素的影響提高產(chǎn)品合格率也就顯得越來越重要。另一方面,產(chǎn)品的成本是企業(yè)所需要考量的一個重要因素,工藝參數(shù)的容差不僅對產(chǎn)品質(zhì)量有著至

2、關重要的作用,而且也直接影響著系統(tǒng)成本。針對這一現(xiàn)實問題,本文以高斯過程為代理模型,并在此基礎上對注塑成形過程中工藝參數(shù)的穩(wěn)健設計與容差設計展開研究。
　　首先采用一種基于高斯過程的自適應典型相關分析方法,以工藝參數(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量指標為分析對象,同時從兩組數(shù)據(jù)中提取典型變量,實現(xiàn)工藝參數(shù)與質(zhì)量目標之間的關聯(lián)分析,然后根據(jù)關聯(lián)度大小將工藝參數(shù)參數(shù)分類為主要參數(shù)和次要參數(shù),合理降低了多參數(shù)模型計算的復雜性,以提高設計效率。
　　然后

3、針對主要參數(shù)建立穩(wěn)健優(yōu)化模型,充分考慮注塑成形過程中噪聲因素的影響,分別對目標函數(shù)和約束條件加入波動量,通過同時優(yōu)化均值和方差兩個目標得到穩(wěn)健的工藝參數(shù)組合,并且通過數(shù)值分析對比表明該設計方法得到的優(yōu)化解在穩(wěn)定性方面有著很大的提升,同時也滿足設計要求。
　　接著進一步分析工藝參數(shù)容差范圍與質(zhì)量損失成本、制造成本以及不合格產(chǎn)品成本之間的關系,建立了總體的成本損失數(shù)學期望模型,然后利用lambert W函數(shù)求解并為各個工藝參數(shù)設置合理

4、的容差范圍,保證總體損失最小,達到減少成本的目的。
　　最后,將基于高斯過程的穩(wěn)健設計與容差設計方法應用于注塑成形過程中,以一個汽車的裝配件作為案例,對其進行了工藝參數(shù)與欠注缺陷的設計分析。結(jié)果表明,與傳統(tǒng)的確定性工藝優(yōu)化設計相比,由于考量了噪聲因素的影響,避免了由于忽略工藝參數(shù)波動而造成質(zhì)量指標不穩(wěn)定的情況;另一方面,由于對其容差范圍進行了合理計算設計,也減少了過于追求最優(yōu)工藝參數(shù)而增加的成本。因此,本文提出的工藝優(yōu)化方法能夠有