随着离心泵技术和产业的发展,其应用场景也更加复杂,人们对离心泵的使用材料及性能有了更高的要求。塑料离心泵在输送具有腐蚀性的介质时较金属离心泵表现更优。闭式塑料叶轮作为塑料离心泵的重要组成部分,其成型质量对离心泵的性能起重要影响,于是对其模压成型工艺研究和参数优化就显得尤为重要。好的成型工艺使成型产品结构优、重量轻、质量好、生产高效便捷。压塑成型相较于注塑成型,模具的结构能够更加简单、生产出的产品的尺度精度以及表面光滑度更高等优点。为解决闭式塑料叶轮成型精度低、质量差以及产品研发周期较长等缺点,本文通过对闭式塑料叶轮进行参数设计,对特定材料的叶轮进行流固耦合和模态分析,验证叶轮的设计合理性。围绕压塑成型工艺,对闭式塑料叶轮进行模具设计。确定影响闭式塑料叶轮成型质量的4个工艺参数以及评价成型质量的2个指标。采用正交实验法并通过热力耦合,模拟压塑成型过程。GA-BP神经网络预测压塑成型工艺对翘曲变形、收缩率的影响,NSGA-II算法多目标寻优得到在满足较好的翘曲变形和收缩率情况下的最优成型工艺组合。研究内容为:1、闭式塑料叶轮参数设计。对闭式塑料叶轮进行参数设计分析,确定闭式塑料叶轮的结构参数。2、闭式塑料叶轮设计合理性验证。利用ANSYS进行流固耦合分析,模拟闭式塑料叶轮的运行工况,得到叶轮应力应变。通过模态分析,叶轮的转速转化成频率后不会与闭式塑料叶轮的固有频率发生共振。3、闭式塑料叶轮压塑成型模具设计。设计了闭式塑料叶轮的压塑成型模具,通过对闭式塑料叶轮加压方向、分型面的确定,完成了闭式塑料叶轮模具分模、凹凸模配合结构和分体式叶片模的设计。对模具加热结构进行设计和理论功率计算,对冷却水管路计算设计,对模架、导向机构、模具脱模机构等结构进行设计。4、闭式塑料叶轮工艺参数理论分析,通过有限元分析得到正交实验数据。选用加热温度、加热时间、压制成型压力和压制时间为工艺参数,分别对此4个工艺参数进行理论分析计算,设定工艺参数的范围和取值。采用正交实验,利用ANSYS的热力耦合模拟压塑成型过程,得到不同工艺参数组合下的评价指标翘曲变形和收缩率的值,并通过求极差得出4个工艺值对翘曲变形和收缩率的影响程度,得到分别满足最佳翘曲变形、最佳收缩率下的4个工艺值。5、建立闭式塑料叶轮压塑成型工艺参数预测拟合的GA-BP神经网络模型。该模型表现了4个工艺参数最小水平和最大水平区间内所有的数值与翘曲变形和收缩率之间的对应关系,并分别预测工艺参数区间内所有数值得到的翘曲变形和收缩率的情况。6、NSGA-II算法全局寻优。通过NSGA-II算法的全局寻优对GABP神经网络得到的数据进行多目标寻优处理从而得到闭式塑料叶轮压塑成型最佳的4个工艺值。本文创新点:1、对闭式塑料叶轮压制成型压力进行理论推导,提出适合圆筒状型腔压制成型的压力计算公式。对加热结构的功率进行理论推导,提出了加热功率的计算公式。2、利用ANSYS的热力耦合原理,提出了闭式塑料叶轮压塑成型过程的数值模拟方法,得到不同工艺参数组合下的评价指标翘曲变形和收缩率的值。3、建立闭式塑料叶轮压塑成型工艺参数预测的GA-BP神经网络模型,并将预测曲线拟合成函数,利用NSGA-II算法的多目标寻优功能,得到了闭式塑料叶轮压塑成型最优工艺参数组合。