注塑制品的制造及服役过程大致可以分为三个阶段：注塑生产、装配以及承载。注塑件在第一阶段的成型过程中往往会因为工艺参数设置的不同,而导致成型后制件内部残余应力值的不同,而内部应力场在一定程度上又会影响制件在装配及使用过程中的力学性能,因此,研究如何通过寻找合适的工艺参数来降低注塑件在服役过程中的内部应力值对提高制品的使用性能具有重要的意义。然而,目前的研究还主要集中在成型工艺对制品质量的影响上,而考虑制品服役的三个阶段,进行成型工艺的一体化优化研究还不多见。基于以上原因,本文的主要工作是运用代理模型类优化算法并结合注塑成型与有限元分析软件对注塑件在注塑生产、装配及服役过程中的应力进行注塑工艺优化设计。具体的内容安排大致分为以下三个部分：1、首先,对于部分无需装配及无承载的塑料制品,以其注塑成型后的最大Mises残余应力为目标函数,运用基于Kriging代理模型及EI加点准则的序列优化方法,以聚碳酸酯材料制品为例进行了工艺参数优化。优化后注塑件内部的残余应力值较优化前有了显著的降低,优化效果显著。在基于传统常速率充填优化的基础上,对注塑充填阶段进行了深入研究,运用贝塞尔曲线代替传统的常速率充填方式,以绝对螺杆速率与位置来控制充填过程。优化结果给出了最优的螺杆速率与位置曲线,曲线控制下注塑件内的残余应力值较常速率控制下的最优结果有了进一步的降低。2、部分注塑件在使用时需要装配到其他结构上,注塑件在装配过程中产生的应力会与其在注塑过程中产生的残余应力相叠加,一起形成新的应力场来影响制件的装配性能,故选择合理的工艺参数组合对制件装配性能有很大的影响。在对注塑件装配应力的优化中,制件在注塑阶段产生的残余应力值与翘曲变形的相反值将分别以预应力载荷与位移载荷的形式施加到有限元结构分析中,从而来实现两个不同软件之间的相互连接。这部分内容主要以制件装配过程中的力学性能为指标进行工艺参数优化分析,优化后装配件内部的应力值有较显著的降低。在上述优化完成后,继续选用曲线控制充填阶段进行分析,结果进一步证明曲线式充填控制要优于常速率充填方式。3、在实际的使用过程中,注塑件装配后还会受到各种各样的外界载荷作用,因此建立塑料制件从成型到服役的一体化优化分析同样是非常必要的。这部分工作建立了注塑件在承载时的内部应力与注塑工艺参数之间的近似函数关系,整合了注塑过程、装配过程及服役过程,实现了注塑件从成型到服役的一体化优化分析。对制件服役过程中充填曲线的研究同样证明了曲线式充填要优于常速率充填方式。本文的研究工作受到《国家重点基础研究发展规划》项目“高聚物成型模拟及模具设计制造中的关键问题研究”中课题“高聚物成型工艺和模具设计优化”(No.2012CB02505)的资助。