[发明专利]基于高斯过程的注塑成形工艺稳健设计与容差设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种注塑成形工艺的稳健设计及容差设计方法，尤其是涉及一种高斯过程典型相关分析模型结合优化算法的注塑成形工艺控制稳健设计及容差设计方法，属于注塑成型技术工程领域。

背景技术

随着社会科学技术的不断进步和发展，市场对产品的要求也越来越趋向于高精度、高合格率、低成本，生产技术也逐步向智能化转型。在注塑成型技术工程领域中，计算机仿真技术已经大量的应用于成形质量的预测和最优工艺参数组合的获取。然而，在实际生产制造过程当中，制品的质量还受到很多噪声因素的影响，如工艺参数的波动和人员操作等。因而通过稳健设计减少这些因素的影响提高产品合格率也就显得越来越重要。另一方面，产品的成本也是企业所需要考量的一个重要因素，工艺参数的容差不仅对产品质量有着至关重要的作用，而且也直接影响着系统成本。现有的稳健设计和容差设计方法中，有以下几种：

(1)在稳健工艺参数优化方面，如Huang在：‘Research on Robust Design of Craft Parameters in Plastic Injection Based on Relation Degree’(基于关联度的注塑工艺参数稳健优化设计研究)(China Academic Journal Electronic Publishing House.1004-132X(2009)21-2627-05)(中国学术期刊电子出版社，2009年，2627-2631页)进行优化时，利用关联度筛选设计变量和噪声因素，并以翘曲为质量指标对注塑过程进行了分析，但是对于工艺参数波动引起的噪声因素缺少一定的计算方法。

(2)在稳健工艺的成本控制方面，Wei在：‘Robust Optimization and Tolerance Analysis of Autobody Panel Stamping’(汽车覆盖件成形工艺的稳健优化与容差分析)(Department of Plasticity Technology Shanghai Jiao Tong University，2009)(上海交通大学塑性成型工程系，2009年)通过简约配点的响应面模型分析了容差对产品质量的影响，验证了通过合理设计工艺参数的容差可以提高产品质量，降低制造成本，为稳健优化的容差设计提供了一定的方法指导，却没有做到为工艺参数分配容差。

综上所述，现有的稳健设计和容差设计方法中，不足主要体现在以下三个方面：1、由于对代理模型的应用较少，其计算时间往往过长；2、由于实际工程中各工艺参数对目标质量指标存在复杂的关联性，传统的优化设计一般都是针对所有工艺参数，这样就带来了大量的工作量，设计周期成本大大增加；3、对容差设计的实际应用做的研究较少，尤其是在基于稳健设计的基础上，在保证合格率符合要求的基础上如何进一步系统地减少成本。

发明内容

本发明的目的在于提出一种高斯过程结合优化算法的注塑成形工艺控制稳健设计及容差设计方法，凭借高斯典型相关分析筛选出主要参数，并在此基础上进行进一步设计，解决传统优化方法计算时间过长，设计周期及成本过高的问题。

本发明实现上述目的所采取的技术方案是：一种基于高斯过程的注塑成形工艺控制稳健设计与容差设计方法，包括实验设计方法抽样，基于高斯过程的关联性分析，稳健设计与容差设计，具体按照以下步骤进行：

步骤1，根据用户给定的初始条件，通过增强型平移传播拉丁超立方ETPHLD抽样方法进行实验设计，得到设计变量组合X＝[x₁,x₂,···,x_N]^T，并对设计变量组合分别进行高精度分析求解，得到相应的响应值Y＝[y₁,y₂,···,y_N]^T，与设计变量组合一并组成模型的训练数据集(X,Y)；

步骤2，以步骤1所得到的训练数据集，建立基于高斯过程的典型相关分析模型，确定基于高斯过程的典型相关分析模型中的协方差函数，得到工艺参数与质量指标之间的关联性，该协方差函数的计算公式如下公式(1)：