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類神經(jīng)網(wǎng)路的自由曲面注塑模具澆口優(yōu)化設(shè)計
本研究以噴射位置和柵極的大小作為主要控制參數(shù)設(shè)計一個模擬的注塑模具。一旦注入給定的參數(shù)（門和門的位置），產(chǎn)品性能（變形），可以通過發(fā)達(dá)的類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)確地預(yù)測。
為了避免眾多的影響因素，第一部分行參數(shù)方程所建立的神經(jīng)網(wǎng)路限制的范圍內(nèi)的柵極。最佳注射參數(shù)可以通過模擬退火（SA）優(yōu)化搜索算法，用一個性能指標(biāo)，主要目的是尋找最佳的柵極部分表面的位置上，并盡量減少空氣變化后的形成部分。本研究還采用了實際的例子，已經(jīng)通過實驗來證明達(dá)到令人滿意的結(jié)果。
關(guān)鍵詞：類神經(jīng)網(wǎng)路，注塑模具;模擬退火（SA）
1.介紹
由于近年來行業(yè)的快速發(fā)展，需要有一種快速，高容量生產(chǎn)的商品。產(chǎn)品是采用模具，以節(jié)省時間和成本。塑料制品占多數(shù)。由于這些產(chǎn)品并不需要復(fù)雜處理，它可以應(yīng)付市場需求迅速和方便。
在傳統(tǒng)的塑料生產(chǎn)，設(shè)計模具的部分是由人類完成的。然而，由于增加的性能要求時，復(fù)雜性塑料制品已增加。首先，幾何形狀的塑料制品難以得出，并且內(nèi)部形狀往往是復(fù)雜的，這也影響到生產(chǎn)的產(chǎn)品。
注塑加工可以分為三個階段：
1.塑料材料加熱到熔融狀態(tài)。然后，通過高壓力，使材料的壓縮，然后進(jìn)入模腔。
2.模腔填充完成時，熔融塑料被送入腔高施加壓力，以補償收縮的塑料。這確保完全填充模腔。
3.冷卻后，取出產(chǎn)品。
雖然只是一個很小比例的灌裝完整過程的形成周期，但它是非常重要的。如果填寫不完整的，不存在保持壓力和冷卻是必需的。因此，應(yīng)控制的塑性流體流徹底保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。
牛頓流體的等溫填充模型是最簡單的注塑模具的流填充模型。理查森[1]提出一個完整而詳細(xì)的概念。主要的概念是根據(jù)潤滑理論的應(yīng)用，而且他簡化了復(fù)雜的三維流動理論，以2D的Hele-Shaw流動。的Hele-Shaw流動被用來模擬勢流此外，使用在塑料的塑性流動。他承擔(dān)了一個非常薄的板塑性流動和充分發(fā)展的流動，忽略了通過的厚度速度的變化。用類似的方法來獲取填充條件的矩形的模腔，和分析得到的結(jié)果是由幾乎相同的實驗所導(dǎo)致。
塑料材料如下牛頓流體流動模型在模腔中，推導(dǎo)出的模具流在此理論基礎(chǔ)之上。當(dāng)形狀復(fù)雜的模具有厚度的變化時，平衡方程更改為非線性的，沒有解析解。因此，它可以僅通過有限差分或數(shù)值來解決方案。
當(dāng)然，作為聚合物的粘彈性流體，最好是使用粘彈性方程來解決流量問題。1998年，Metzner粘彈性模型來模擬磁盤模流模型為中心澆筑。Metzner，采用有限差分方法來解決方程，富爾德的粘彈性效果不會改變速度和溫度的分布。然而，它非常影響應(yīng)力場。如果它是一個純的粘彈性流模型，流行GNF模型一般是用來進(jìn)行數(shù)值模擬。
目前，有限元方法主要用于模流問題的解決方案。其他的方法都是純粘彈性模型，如層流C-MOLD-FLOW軟件，我們使用這種方法。有些軟件使用粘彈性Metzner模型，但它被限制為2D模流分析。簡單的模流分析只能是有限的CPU時間。對于形狀復(fù)雜的模具，Papthanasion等，使用UCM流體充填分析，用有限差分方法和BFCC協(xié)調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用
解決方案來分析更復(fù)雜的模具形狀，并填充的問題，但它不是商業(yè)化[6]。
許多因素會影響塑料材料注射。灌裝速度，注射壓力和熔融溫度，保壓壓力[7-12]，冷卻管[13,14]和澆口影響精度的塑料產(chǎn)品。因為當(dāng)注射處理完成時，在模具中的物質(zhì)流腔導(dǎo)致不均勻的溫度和壓力，并誘導(dǎo)工件冷卻后的殘余應(yīng)力和變形。
這很難決定對模具表面和門位置。一般情況下，模具的一部分表面位于最廣泛的模具面。找最佳柵極位置取決于經(jīng)驗。最少的修改模具也是必需的。然而，時間和成本也必須提及，如果選擇的部分行差，大多數(shù)注射模的變形所需超過原始成本。對于模具零件表面，很多工人用各種方法尋找最佳的模具，如幾何部分行形狀和基于特征的設(shè)計[15-17]。有些工人使用有限元方法和溯因網(wǎng)絡(luò)來尋找最佳門的壓鑄模具設(shè)計[18]。
本研究采用溯網(wǎng)絡(luò)設(shè)置參數(shù)的模具部分行的關(guān)系，并使用這個公式為尋找注塑模具部分行作為用于設(shè)出門的位置。溯網(wǎng)絡(luò)用于匹配的注射壓力和保壓時間執(zhí)行注射成型分析，并建立了這些參數(shù)之間的關(guān)系，并輸出注射過程的結(jié)果。
已經(jīng)表明，預(yù)測精度溯網(wǎng)絡(luò)是遠(yuǎn)高于其他網(wǎng)絡(luò)[19]。溯造型技術(shù)的基礎(chǔ)上溯網(wǎng)絡(luò)能夠代表復(fù)雜和不確定的關(guān)系之間的模流分析結(jié)果和注塑參數(shù)。根據(jù)以上發(fā)展起來的網(wǎng)絡(luò)，它已表明在產(chǎn)品與合理的準(zhǔn)確度，注射應(yīng)變和注射壓力可以預(yù)測。溯網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)構(gòu)造一次澆口位置的關(guān)系輸入和模擬已經(jīng)確定適當(dāng)?shù)木哂行阅苤笖?shù)的優(yōu)化算法，然后使用搜索最佳位置參數(shù)。
在本文中，已經(jīng)提出了模擬退火算法的優(yōu)化方法[20]。模擬退火算法是一個模擬退火的方法，最大限度地減少性能索引。它已成功地應(yīng)用到過濾功能圖像處理[21]，VLSI布局產(chǎn)生[22]，離散公差設(shè)計[23]，電火花加工[24]深沖壓間隙[25]，和鑄造模具亞軍的設(shè)計[26]。它提供了一個理論的實驗基礎(chǔ)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。
2.模具流理論
模流分析包括四個主要部分：
1. 灌漿期。
2. 保壓階段。
3. 冷卻和固化階段。
4. 收縮和翹曲，即應(yīng)力殘留階段。
因此，主要的模流方程被分成四個組。在填充階段中，所述模腔填充有熔融的塑料流體在高壓力。因此，方程包括：
連續(xù)性方程。的塑性變形或形狀在灌裝過程中，改變伴隨著流（質(zhì)量守恒）：
R =塑料的密度，V =矢量速度
2、動量方程。牛頓第二定律是用來推導(dǎo)出（加速狀態(tài)）或受力平衡所產(chǎn)生的塑性流動：
P =流量壓力，F(xiàn)=身體的力量; T =應(yīng)力張量。
3、能量方程。如果液體是不可壓縮的，采用節(jié)能系統(tǒng)和法律保護的流動性材料：
T =溫度; CP =恒壓比熱，Q=熱通量
4、流變學(xué)方程
V =變形張量;（V）T =運輸載體
保壓分析。保壓過程被填充在所述模腔后，將壓力保持為了注入更多的塑料，以補償收縮冷卻中。
冷卻分析。冷卻過程中的分析認(rèn)為的塑性流動分布和熱的關(guān)系傳輸。的均勻的模具溫度和填充序列的收縮，會受產(chǎn)品組成。如果溫度非均勻分布，它往往會產(chǎn)生翹曲。這主要是由于熱傳輸和結(jié)晶熱的塑料。
r =結(jié)晶速率; △H =結(jié)晶熱
3.類網(wǎng)絡(luò)綜合評估
米勒[22]研究發(fā)現(xiàn)，人類的行為限制了考慮的信息在同一時間?？偨Y(jié)對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行然后概要的信息被傳遞到一個更高的推理水平。
在一個溯網(wǎng)絡(luò)，一個復(fù)雜的系統(tǒng)可以被分解成更小的，更簡單的子系統(tǒng)分為幾個層使用多項式函數(shù)節(jié)點。這些節(jié)點評估的有限數(shù)量的由一個多項式函數(shù)的輸入和作為后續(xù)節(jié)點的輸入，產(chǎn)生一個輸出下一個層。這些多項式功能節(jié)點指定如下：
1． 規(guī)范器
一個規(guī)范器轉(zhuǎn)換成原始輸入變量比較普遍的地區(qū)。
其中，a1是歸一化的輸入，Q0，Q1的系數(shù)規(guī)范器，和x1是原始輸入。
2. 白色節(jié)點
一個白色的節(jié)點組成的線性加權(quán)和所有的輸出上一層。
其中y1, y2, y3, yn是先前層的輸入，b1 是在輸出的節(jié)點，r0, r1, r2, r3, %, rn是系數(shù)，三聯(lián)節(jié)點。
2． 單點，雙點和三節(jié)點
這些名稱是基于對輸入變量的數(shù)目。 “每個這些節(jié)點的代數(shù)形式中所示以下內(nèi)容：
z1, z2, z3, %, zn, n1, n2, n3, %, nn, o1, o2, o3, %,on是先前層的輸入，c1, d1, 和 e1是輸出節(jié)點，s0, s1, s2, s3, %, sn, t0, s1, t2, t3,%, tn, u0, u1, u2, u3, %, un是單的系數(shù)，一倍，三倍節(jié)點。
這些節(jié)點是第三度的多項式方程。和雙打三元有交叉項，使之間的互動節(jié)點的輸入變量。
4.部分面模型
本研究使用的實際的工業(yè)產(chǎn)品作為試樣，圖1。模具部件表面位于在最大投影區(qū)。如圖中所示 1，底部是最廣泛的平面和被選擇作為模具的一部分表面。然而，最重要的門位置在零件表面上。
該研究建立了通過使用參數(shù)方程溯神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以建立模擬退火法（SA），以找到最佳的柵極的路徑位置。部分表面的參數(shù)方程表示：F（Y）= X首先，使用三坐標(biāo)測量系統(tǒng)來測量的XYZ22點的坐標(biāo)值（在本研究中z = 0處）上模具部件模具表面的線所示表1中，完全是在曲線上的柵極位置這個空間。
發(fā)展的空間曲線模型之前，數(shù)據(jù)庫中有接受培訓(xùn)，良好的合作關(guān)系之間存在正確的控制點和溯因網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
圖1注塑模具產(chǎn)品
精確的曲線方程，有助于找到最佳的柵極位置。
要建立一個完整的神經(jīng)網(wǎng)路，首先要求數(shù)據(jù)庫提供的信息的輸入和輸出參數(shù)必須足夠。預(yù)測方誤差（PSE）的標(biāo)準(zhǔn)，然后使用自動確定最佳的結(jié)構(gòu)[23]。該PSE準(zhǔn)則用于選擇最不復(fù)雜，但仍然是準(zhǔn)確的網(wǎng)絡(luò)。
PSE是由兩個詞組成的：
凡FSE的網(wǎng)絡(luò)的平均平方誤差訓(xùn)練數(shù)據(jù)的擬合和KP是復(fù)雜的罰款網(wǎng)絡(luò)，如由下面的等式所示：
CPM是復(fù)雜的因子，KP網(wǎng)絡(luò)系數(shù); N是訓(xùn)練數(shù)據(jù)的數(shù)目是使用的和s2p是一個現(xiàn)有的模型誤差方差的估計。
在基于數(shù)據(jù)庫的發(fā)展和預(yù)測的準(zhǔn)確性的部分表面，一個三層溯網(wǎng)絡(luò)，其中包括設(shè)計因素（輸入：各種?坐標(biāo)）和輸出因子（X坐標(biāo)）的合成自動。它是能夠預(yù)測準(zhǔn)確的空間在任何時候根據(jù)不同的控制參數(shù)曲線。所有多項式在這個網(wǎng)絡(luò)中所使用的方程列于附錄
答：(PSE = 5.8 ′ 10-3).
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