基于工艺参数优化的注塑过程节能技术研究

【摘要】：本课题以国家工业节能减排的总体目标为出发点，结合注塑行业对节能技术的实际需求，以节约生产资源、保证产品质量为最终目标，在不增加企业节能改造费用的前提下，研究基于工艺参数优化的注塑过程节能技术，分别针对单产品、多产品生产任务下如何实现节能参数设定等问题进行了研究。具体成果如下： （1）针对单产任务下的节能减排目标，提出了一种基于质量和能耗双目标优化的最优参数设定方法。首先，采用Taguchi试验设计和方差分析研究过程参数与制品质量、单产能耗之间的具体关系；其次，利用人工神经网络技术（ANN）建立制品质量和能耗的非线性预测模型；然后，以制品质量为主优化目标，单产能耗为次优化目标，建立基于遗传算法（GA）的分层多目标优化机制，在保证制品质量的前提下得到了最优能耗的参数设定值；最后建立了优化过程的更新机制，随着生产过程数据的积累逐渐更新优化结果。 （2）针对多产品生产任务的全局能耗优化问题，提出了一种基于遗传算法（GA）和旅行商算法（TSP）的最优参数设定与生产排程方法。首先，提出多产品生产过程全局能耗的定义，全局能耗由切换能耗，过渡能耗和稳定能耗构成；其次，研究了切换过渡模态下过程参数设定值的变化与过渡能耗的关系，建立了过渡能耗模型；然后，以平稳模态作为节点，过渡模态作为支路，建立了多产品过程生产能耗的有向图模型；最后，采用GA和TSP算法搜索最优产品切换路径的同时确定各个产品的最优参数设定，使得生产总能耗达到最小。 （3）在香港科大霍英东研究院高分子加工成型实验室中进行了大量的实验研究，充分验证了上述两种节能技术的可行性和有效性，可为实际的注塑企业提供一种成本低、效果好的节能方案。 【关键词】：注塑过程 多目标优化 生产排程 节能技术
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TQ320.66
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-14
• 第一章 绪论14-19
• 1.1 课题背景与意义14
• 1.2 注塑能耗研究现状14-17
• 1.3 论文主要工作17-19
• 第二章 注塑过程简介19-27
• 2.1 注塑过程19-21
• 2.1.1 注塑机19-20
• 2.1.2 注塑工艺过程简介20-21
• 2.2 注塑机工艺参数21-23
• 2.2.1. 温度参数22
• 2.2.2 压力参数22-23
• 2.2.3 速度参数23
• 2.2.4 操作周期23
• 2.3 实验相关设备23-25
• 2.3.1 实验模具23-24
• 2.3.2 实验材料24
• 2.3.3 测量设备24-25
• 2.4 本章小结25-27
• 第三章 单产品过程操作参数的节能设定27-47
• 3.1 引言27
• 3.2 基于多目标参数优化的注塑过程节能方法27-29
• 3.2.1 多目标优化问题简介27-28
• 3.2.2 多目标参数优化框架28-29
• 3.3 基础理论方法29-35
• 3.3.1 DOE 简介29-31
• 3.3.2 人工神经网络简介31-33
• 3.3.3 遗传算法简介33-35
• 3.4 多目标优化求解步骤35-43
• 3.4.1 正交试验设计与结果分析35-38
• 3.4.2 能耗及重量模型38-41
• 3.4.3 基于 GA 的双层优化结构41-43
• 3.4.4 实验验证和模型更新43
• 3.5 实验结果及讨论43-46
• 3.6 本章小结46-47
• 第四章 注塑过程单机多产品的节能调度方法47-65
• 4.1 引言47
• 4.2 多产品生产过程的节能调度方法47-48
• 4.3 理论方法简介48-53
• 4.3.1 生产调度定义48-50
• 4.3.2 偏最小二乘简介50-51
• 4.3.3 旅行商问题简介51-53
• 4.4 节能调度方法求解53-61
• 4.4.1 多产品过程的全局能耗53-54
• 4.4.2 全局能耗优化的问题描述54-55
• 4.4.3 过渡能耗建模55-59
• 4.4.4 基于 GA 和 TSP 的全局能耗优化求解59-61
• 4.5 结果分析与讨论61-63
• 4.6 本章小结63-65
• 第五章 结论与展望65-67
• 5.1 工作总结65-66
• 5.2 本课题研究的创新点66
• 5.3 研究展望66-67
• 参考文献67-71
• 致谢71-72
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及参与的科研项目72

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