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TIR-R聚光器的注塑成型过程仿真及优化

作　者: 房小艳
导　师: 赵清亮
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: TIR-R聚光器注塑成型 Taguchi试验设计法工艺优化
分类号: TQ320.662
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 52次
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内容摘要

TIR-R(total internal reflection-refraction)全内反射-折射高倍聚光器是应用于聚光光伏系统的具有复杂结构的组合透镜,要求具有极高的光学效率。TIR-R组合透镜模具合理性设计及注塑成型过程中工艺参数的优化是降低由注塑成型而引起的光伏聚光器的制造误差非常关键的步骤。本文在进行了前期基本理论研究的基础上,利用Moldflow/MPI软件对主透镜R二次透镜的注塑成型过程进行了数值模拟,文章主要从以下几个方面进行了研究:1)注塑成型基本理论的研究。首先,对注塑成型的加工原理及过程中涉及到的基本要素进行了详细的论述。本课题中基于实体模型对主透镜和二次透镜的注塑成型过程进行的模拟分析,对此过程中涉及到的数学模型进行了详细的研究,包括充填流动的数学模型、材料性质的数学模型及冷却过程的数学模型。2)Matlab与Pro/E软件结合,建立了TIR-R组合透镜的模型。然后,充分考虑透镜的结构和功能性要求,确定了注塑模具浇注系统及冷却系统的结构形式。通过对主透镜和二次透镜的注塑成型过程进行模拟分析,对比分析结果确定了各结构合理的尺寸,及冷却系统中冷却介质的温度,最终实现主透镜和二次透镜模具的合理性设计。3)针对主透镜,运用Taguchi正交试验设计法,采用L27正交表安排了保压压力、保压时间、注射时间、熔体温度和模具温度5个工艺参数,并考虑了保压压力和保压时间的相互作用进行模拟仿真试验。使用极差分析法对试验数据进行分析,探讨了工艺参数对TIR主透镜塑件翘曲和收缩行为的影响规律,结合生产实际优化了工艺参数组合。同时,设计了L16正交模拟仿真试验,得到了工艺参数优化方案,但优化的效果不如L27试验。一方面证明了Taguchi正交试验设计的有效性和准确性,同时也说明了运用此方法优化的效果与工艺参数水平的选取有关。4)基于BP神经网络,建立了主透镜翘曲和收缩行为的预测模型,通过训练,此模型能较理想的反映工艺参数与主透镜翘曲和收缩之间的定量关系。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-16
  1.1 课题背景及研究意义  9-10
  1.2 国内外的研究现状  10-15
    1.2.1 高效聚光器的研究现状  10-12
    1.2.2 注塑成型技术的研究现状  12-15
  1.3 本文的研究内容  15-16
第2章注塑成型的理论研究  16-24
  2.1 注塑成型概述  16-17
  2.2 基于实体模型的注塑成型过程的数学模型  17-23
    2.2.1 充填流动的数学模型  17-20
    2.2.2 材料性质的数学模型  20-22
    2.2.3 冷却过程的数学模型  22-23
  2.3 本章小结  23-24
第3章 TIR-R 组合透镜模具的设计  24-38
  3.1 概述  24
  3.2 TIR-R 组合透镜的模具设计  24-37
    3.2.1 TIR-R 组合透镜的模型  24-26
    3.2.2 浇注系统的设计  26-32
    3.2.3 冷却系统的设计  32-37
  3.3 本章小结  37-38
第4章主透镜注塑成型过程工艺参数优化  38-51
  4.1 Taguchi 试验设计方法及数据分析方法  38-40
    4.1.1 Taguchi 试验设计方法  38-39
    4.1.2 数据分析方法  39-40
  4.2 模拟仿真试验及结果分析  40-47
    4.2.1 模拟仿真试验  40-42
    4.2.2 结果分析  42-47
  4.3 对比补充模拟仿真试验  47-50
    4.3.1 模拟仿真试验内容  47-49
    4.3.2 对比分析结论  49-50
  4.4 本章小结  50-51
第5章基于BP 神经网络预测TIR 透镜塑件质量  51-58
  5.1 BP 神经网络  51-53
    5.1.1 BP 网络模型的结构  51-52
    5.1.2 BP 网络模型的学习  52-53
  5.2 基于神经网络预测TIR 透镜的质量  53-57
    5.2.1 神经网络模型的建立  53-54
    5.2.2 BP 网络模型的训练  54
    5.2.3 BP 网络模型的预测  54-57
  5.3 本章小结  57-58
结论  58-59
参考文献  59-63
攻读学位期间发表的学术论文  63-65
致谢  65

TIR-R聚光器的注塑成型过程仿真及优化

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