压室、冲头的热变形会引起压射机构配合间隙的变化,影响到机构的运动和金属液的流动,进而降低零件成形质量和设备使用寿命,如果对浇注温度、压室壁厚和初始间隙等结构与工艺参数进行合理优化将能有效改善这类问题。但是参数的不确定性普遍存在,对配合间隙的变化影响较大,造成压射工艺的波动。本文综合考虑结构与工艺参数的不确定性,提出压射机构和工艺参数的多目标稳健优化设计方法,进行系统的研究。基于热-力耦合模型进行了压射过程数值模拟,并开发了压射机构试验装置进行压射成形试验,通过对比不同位置变形和温度的实验值与模拟值,验证有限元模型的准确性。同时,基于正交试验方法分析了不同工艺参数对压射过程的影响,其中包括单个工艺参数的影响显著性和不同工艺参数之间的交叉影响。为减少数值模拟计算量,提出一种基于稀疏样本的Bayes-Kriging近似系统。在工艺参数的有效区间内,进行稀疏采样,建立多输入多输出的Kriging元模型,实现对压射机构性能目标的准确预测。结合贝叶斯统计推断评估Kriging元模型的可靠性,并分析不同阈值ε对元模型可靠性的影响。结果显示稀疏样本下的Kriging元模型具备足够的可靠性,可以代替数值模拟进行优化计算,简化迭代过程,提高优化效率。建立压射机构稳健优化模型,基于NSGA-Ⅱ算法和6σ准则,对影响压射机构变形和配合间隙的主要参数进行了稳健优化,得到最优解。通过模型预测、仿真和实验对比不同策略下最优解的稳健性、可靠性和灵敏性,结果显示在考虑工艺参数不确定性下的稳健优化设计有效地减小了配合间隙的变化,提高了压射工艺的稳定性,表明在考虑工艺参数不确定下对压射机构进行稳健优化是有效的。以2500KN挤压铸造设备为分析对象,根据本文提出的方法对其压射机构进行稳健优化设计。通过设置不同的种群规模与世代数,比较不同组合值下的Pareto最优集和Pareto最优解,进而选择合理的组合值以提高NSGA-Ⅱ算法在求解压射机构优化结果时的精度;与确定性优化的结果对比分析表明,稳健优化结果可使冲头和压室的间隙变化最小,同时在不确定性的影响下,冲头和压室的间隙保持相对稳定。