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面向低碳的注塑装备结构与注塑工艺方案融合设计技术及应用

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摘要

1 绪论

1.1 引言

1.2 复杂装备结构设计相关技术研究现状

1.3 复杂装备工艺方案设计相关技术研究现状

1.4 复杂装备低碳设计相关技术研究现状

1.5 论文研究背景

1.6 论文研究内容与组织结构

2 基于可信度区间的注塑装备结构与注塑工艺低碳融合关联模型

2.1 引言

2.2 参数可信度区间表达

2.2.1 基于可信度的区间数

2.2.2 注塑装备参数区间表达

2.3 注塑装备结构碳排放计算关联图

2.4 注塑工艺方案碳排放计算关联圈

2.5 注塑装备结构与注塑工艺方案设计低碳融合关联模型

2.6 本章小结

3 基于交互强化学习的注塑装备结构低碳设计技术

3.1 引言

3.2 基于结构分层的注塑装备碳足迹计算

3.2.1 基于零件特征的注塑装备结构分层

3.2.2 基于结构分层的零件碳足迹计算方法

3.3 注塑装备零件特征低碳聚类

3.3.1 凝聚层次聚类

3.3.2 零件特征低碳聚类

3.4 基于Q学习的注塑装备结构低碳设计过程

3.4.1 面向结构低碳设计的交互强化学习方法

3.4.2 面向结构低碳设计的Q学习回报函数构建

3.4.3 注塑装备低碳结构设计流程

3.5 本章小结

4 基于工艺参数耦合的注塑工艺方案低碳设计技术

4.1 引言

4.2 工艺参数耦合推广正交试验

4.2.1 工艺参数耦合关系

4.2.2 推广正交试验流程

4.3 注塑工艺方案低碳设计问题描述

4.3.1 注塑工艺参数选择及耦合强度确定

4.3.2 注塑工艺方案低碳指标确定

4.4 注塑低碳化工艺方案优化求解

4.5 本章小结

5 基于智能融合的注塑装备结构与注塑工艺方案低碳设计求解

5.1 引言

5.2 注塑装备结构与注塑工艺过程碳排放计算

5.3 基于∈-SPEA2的智能融合低碳设计求解算法

5.4 注塑装备结构与注塑工艺方案低碳融合设计流程

5.5 本章小结

6 注塑装备结构与注塑工艺方案低碳融合设计系统开发及应用

6.1 系统体系架构

6.2 注塑装备结构与注塑工艺低碳融合关联模型构建应用实例

6.3 注塑装备结构低碳设计应用实例

6.4 注塑成型工艺方案低碳设计应用实例

6.5 注塑装备结构与注塑工艺方案低碳融合设计应用实例

6.6 本章小结

7 总结与展望

7.1 全文总结

7.2 研究展望

参考文献

作者简历

攻读博士学位期间发表(录用)的学术论文

攻读博士学位期间授权的发明专利

攻读博士学位期间参加的主要科研项目

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摘要

注塑成型制品被广泛应用于国防、军工、建材、机电、交通运输等多个领域,对注塑装备及注塑工艺过程的低碳设计技术研究,有助于实现制造业节能减排的目标。本文将注塑装备结构低碳设计过程与注塑工艺方案低碳设计过程相结合,提出了面向低碳的注塑装备结构与注塑工艺方案融合设计方法。对注塑装备的复杂结构低碳设计与注塑加工低碳工艺方案的不确定性进行深入研究,开发了注塑装备结构与注塑工艺方案低碳融合设计系统,并进行应用验证。
  全文的组织结构为:
  第一章:分析了注塑装备数字化设计的发展趋势,提出了注塑装备结构与注塑工艺方案低碳融合的必要性,综述了复杂装备结构设计技术、复杂装备工艺方案设计技术以及复杂装备低碳设计技术的国内外研究现状,并介绍了论文的研究背景、主要研究内容与组织结构。
  第二章:提出了注塑装备结构设计参数及注塑工艺参数的可信度区间表达方法,将注塑装备设计过程涉及的参数进行分类及转换处理。分别构建注塑装备结构碳排放计算关联图和注塑工艺方案碳排放计算关联图,两者的设计节点与连接方式相同,因此将两者结合形成低碳融合关联模型,为后续低碳设计提供基础。
  第三章:对注塑装备结构进行分层,细分至零件特征层,逐层进行碳足迹计算,并在此基础上计算注塑装备整体碳排放。利用凝聚层次聚类法将细分的零件特征进行低碳聚类,找到各类中最高碳排放量的零件特征作为低碳设计的起始零件特征。以Kriging模型为回报函数,通过构建多Agent动态协调模型进行交互强化学习,得到满足低碳设计要求的最优注塑装备结构。
  第四章:研究了注塑加工过程工艺参数的耦合关系,对相关工艺参数进行推广正交试验。对注塑装备工艺方案低碳设计问题进行详细描述,包括注塑装备工艺参数选择、耦合强度确定、注塑低碳指标确定以及数学模型构建。利用耦合工艺参数的推广正交试验过程对工艺方案进行优化求解,得到最优工艺方案解集。
  第五章:通过分析注塑装备结构碳排放与注塑工艺方案碳排放计算过程,找到两个过程中相互关联的设计参数与工艺参数,并构建了注塑装备结构与注塑工艺方案碳排放融合计算模型,提出了基于ε-SPEA2的智能融合低碳设计求解算法,利用该算法在目标空间多样性获取中的优势,将结构碳排放计算与工艺方案碳排放计算过程融合,从而实现低碳融合设计求解。最后介绍了注塑装备结构与注塑工艺方案低碳融合设计流程。
  第六章:介绍了注塑装备结构与注塑工艺方案低碳融合设计系统开发以及在注塑装备低碳设计中的应用,验证了本文所提理论、方法和技术的可行性和有效性。
  第七章:总结了全文的研究成果,并给出了今后的研究方向。

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