游戲機手柄注塑模具成型部件數(shù)控加工編程,游戲機,手柄,注塑,模具,成型,部件,數(shù)控,加工,編程 塑料注射模的同步設計系統(tǒng) 摘要 :傳統(tǒng)上，塑料注射模設計一般以線性的方式進行。 這種線性的工藝過程中，有些設計活動可以同時進行，因此形成了一個長期的循環(huán)過程。但是由于不同的步驟設計缺乏協(xié)調性和設計者之間的相互溝通。因此錯誤是不可避免的。通過分析模型過程和模型設計中模件的設計，在當前模型設計基礎上，本文章提出了同步設計系統(tǒng)(SDS)。SDS主要包括下列功能： （1）設計者之間可以通過使用客戶機/服務器技術實現(xiàn)設計者之間的相互聯(lián)交流；(2)提供當前的設計狀況和背景資料，并為下一步的設計提出可行性方案；( 3 )找出不同的設計者之間的不同點，提出解決這些爭議的意見，以便這項任務能給在同一時間被不同的專家設計(4)不斷地檢查模型設計模件以保持設計的一致性。而且SDS系統(tǒng)能夠在模型設計過程中減少人為的錯誤。因此，SDS系統(tǒng)的開發(fā)能夠縮短產品研制周期和減少開發(fā)費用，使產品盡快投入市場。 關鍵字： 同步設計系統(tǒng)（SDS） 并行工程 網絡技術和注射模具設計。 1、簡介 塑料模具的設計是為了生產出不同的塑料產品。傳統(tǒng)上，塑料注射模的設計通常由人工繪圖，隨著CAD技術的出現(xiàn)，近來計算機輔助注射模的設計(計算機輔助設計)技術也不斷的發(fā)展。IMOLD [1 ]就是第一個這樣系統(tǒng)，它所需的時間是通常設計時間的80%。系統(tǒng)提供不同的模型，而每個模型又是由不同的模件組成，即填料、滑塊、澆口道、型芯、型腔、型機體、凸模、注射機和通氣孔。設計者通?？梢酝瑫r運用這些模件。由于一些輔助元件設計必須同時進行，因此這種線性的設計方法效率較低。當兩個或更多設計者同時對同一模具的輔助元件進行設計時，而協(xié)調性和相互之間的溝通只是口頭上的，這樣效率較低和極易出現(xiàn)錯誤。因此信息的交換是必要的[2][3]，而一個自動的設計監(jiān)控系統(tǒng)當然也是必不可少的。 最近并行工程結合產品設計和相關的工藝過程，已成為一種有條不紊的設計方法，得到支持并已被運用于生產之中，這種方法縮短設計時間，降低產品開發(fā)成本，并且改進產品質量 [4].曾經前人使用過的設計方法在此系統(tǒng)中已被使用[5].新的報告也將并行工程用于注射模型設計過程。Lee et al 提出一個當前的模具的概念設計[6]。不過這個概念，因設計過程仍然是線性的，所以知識庫和數(shù)據(jù)的分享都受到限制。而且，在實際應用中并沒有被承認。其他研究如建立在注射模具設計基礎上的CAD知識庫系統(tǒng)已不斷的發(fā)展[7][8][9 ][10]。 但是這些報導工作卻有以下幾點被限制： ●他們僅有當前的設計規(guī)章和知識。在線形方式中很多功能被限制。 ●雖然單用戶允許使用此系統(tǒng)，但是多個用戶在不同的位置同時存取使用這些系統(tǒng)進行處理則是不允許的[7]。 ●設計者之間缺少相互的結合，即設計者需要經歷整個設計過程。這不同于公司的實際后產情況，在這里任務被分配給不同的專家同時做。 ●他們只集中于特別的部分，例如過程設計[8]局部設計和整體設計[9]。 因此，他們不能處理復雜的注射模具設計。 通過分析模具的設計過程，這篇文章在IMOLD系統(tǒng)的基礎上不斷研發(fā)和實施，得到了當前注射模具設計的新方法——同步設計系統(tǒng)(SDS)。 2、當前的模具設計過程 隨著全球化的發(fā)展，產品面臨的壓力不斷增長，因此產品應盡快進入市場，模具設計中，分工合作已成為發(fā)展趨勢。 模具設計過程可以定義為以下幾點。 （1）相關模型：一對模型(例如Pmodule-x. Pmodule-y)如果一個模件所需的信息通常是來自另一個已存在的模件，則稱相關模型。信息要求一個完整的輸出量轉移或者只描述部分的轉移量，他們通常在此系列方面運用。如圖1（a）所示。 （2）獨立模型：一對模型如果其中一個模件的信息量與另一個無關或者要求同時完成一對模型則稱為獨立模型。圖1(b)顯示了獨立模型Pmodule-x和Pmodule-y (3)其它模型：這是一個決策者(參閱圖1(c))。由圖（1）可以看出相關模型串行連接而獨立模型則是并聯(lián)堆積。 注射模型設計程序的分解展示了它的獨立性和相互依靠特性。 IMOLD系統(tǒng)有10個設計模件：數(shù)據(jù)準備、澆注系統(tǒng)、分型系統(tǒng)、模具底部，滑塊設計、頂出裝置設計、冷卻系統(tǒng)、注射系統(tǒng)、標準件設計和排氣系統(tǒng)設計。每一個操作都有一個具體的部分設計。這些設計模件的先后順序關系如圖2中所示。 3、在裝配過程中各部分之間的樹形關系。 一個注射模型是幾個附屬組件通過配合被連結起來。在IMOLD里，一個動態(tài)的裝配樹形結構用來描述并且組織模具設計。如圖3所一個組裝樹的模型示例，它顯示了起動在一模型設計給一部分中，整個結晶器裝置樹創(chuàng)造每節(jié)點的零內容。 模件被使用和那些附屬裝配的通訊記者和/或組成部分被建立，在裝配樹過程中的他們的通訊記者節(jié)點被充滿。 在模型設計過程中，我們?yōu)榱藳Q定模型設計在并行工程中下一步是什么，因此了解模型設計當前的善是十分必要的。在裝配樹中機械裝置的不斷增加，提供了動態(tài)的模具設計。 在我們的方法中，模具設計狀況設計通過核對裝配樹中結點的情況不斷的檢索，要先前關系的基礎上提出下一步或者數(shù)步之后的方案。如圖2所示的圖表。 4、同步設計系統(tǒng) 本文章提出了同步設計系統(tǒng)(SDS)能夠在計算機輔助注射模型設計方面達到一致性，SDS的整體結構如圖4所顯示。SDS占有一個接口，四個主要功能和數(shù)據(jù)庫。 四個主要功能是知識功能，協(xié)調功能，監(jiān)控功能和網絡功能。 (1)界面 設計者使用SDS通過界面來實現(xiàn)。SDS系統(tǒng)不斷發(fā)展以便僅僅通過對SDS的提供就能完成注射模具設計過程。設計者可以使用他們自己的電腦終端機(主機)通過此界面進行設計和相互之間的交流。 (2)網絡功能 為了使不同地方的設計者能夠同時進行工程設計協(xié)作。SDS對不同的用戶提供了有效的聯(lián)系。網絡設備將執(zhí)行這項任務，網絡設備使用服務器/客戶技術使不同的用戶之間可以進行相互聯(lián)系?？蛻?服務器主要功能是使工藝過程相互在獨立的機器上運行。一臺服務器能同時向多個客戶提供服務并且控制他們的共享資源、數(shù)據(jù)和信息的入口。附在物理網絡上的設備都有主機和IP(網際協(xié)議)地址。IP是整個傳輸控制協(xié)議/網際協(xié)議(傳輸控制協(xié)議/網際協(xié)議)協(xié)議重點的。TCP將信息通過局域網的IP地址傳送給不同的主機(主要是指客戶機) (參閱圖5)。SDS可以通過Inthernet傳給不同的計算機和不同的用戶從而被不斷的使用。例如，設計者希望設計頂出裝置，但是部分模件尚未運行就可對所要求的部分模件對網絡發(fā)出請求，則網絡就會把它寄給所需的要的設計者。之后模件將被設計，前設計者將會得到部分模件已經被其他設計者完成的信息，以便更好的利用。 (3)知識功能 隨著降低模具設計者的專業(yè)化趨勢的發(fā)展，SDS一個主要目標是向沒有經驗的設計者提供信息。 因此SDS主要提供關于當前的設計問題和文獻資料，同時提供了專家指導，而這個指導是關于整個設計過程的。例如，一個設計者登錄后，SDS將會通知將他/她當前的實際水平，即模件是否已被其他設計者完成，和根據(jù)當前的模具設計過程向他/她提供下一步的可行方案。 與在數(shù)據(jù)庫里的靜態(tài)數(shù)據(jù)不同，SDS里的信息具有自動更新的性能；即它通過模型設計過程自動產生新信息。計算機輔助設計的關鍵是能夠及時的為模型設計提供信息，SDS不僅僅提供了信息，而且SDS利用知識庫給那些設計者智能化的幫助。 (4)協(xié)調功能 現(xiàn)實公司的實際情況中，那些任務在相同的時間分配給不同設計者。而分工合作最關鍵的因素是設計者之間的協(xié)調性，它可以減少人為的錯誤。例如，兩個設計者可能同步設計相同的模件。其中一設計者在當前模型設計過程中，由于母模件不能被執(zhí)行，可能選擇執(zhí)行水平較低的子模件(低水平)處理。而以上面則會引起沖突的上升。 因此，SDS能夠檢查沖突和提出沖突的解決辦法，使不同模型設計模件和不同的設計者相互協(xié)調。首先，SDS將判斷哪個模件必須被首先執(zhí)行和哪個模件可以被同時做。根據(jù)當前模具設計處理，母模件必須被首先執(zhí)行，子模件能被不同的設計者同時在不同的主機上完成。其次，如果一個模件是修改，相關的子模件就必須被更新。例如，任何模具庫相關參數(shù)據(jù)的改變都需要設計者重新進行滑塊設計和頂出裝置的設計。第三，如果一些設計者正在進行模件的設計，SDS將會同其他的設計者相互協(xié)調。 換句話說，SDS能夠提供設計模件的次序并且保持模件適合單個設計者，并提供適合多個設計者的設計次序以保持他們設計結果的一致性。而協(xié)調功能將支持此項功能。 (5)監(jiān)控功能 SDS對全部模具在整個期間設計問題進行評論。SDS對模型設計進行周期性的核對，以保持模件的一致性，以便SDS能提供最新和最及時的信息給不同的設計者。例如，SDS向設計者報告模件有哪些被其他設計者完成，或者哪些模件已被其他設計者修改。SDS通知設計者可以下載已被完成的模件或者更新相關的模型，因此SDS向設計者提供了監(jiān)控信息。這個功能由監(jiān)控設備來完成。 (6)在SDS的網絡數(shù)據(jù)庫 一個網絡數(shù)據(jù)庫在結構設計過程中能夠提供相當多的幫助。因此，SDS也提供一個網絡數(shù)據(jù)庫。一個網絡數(shù)據(jù)庫由全球數(shù)據(jù)庫即許多當?shù)氐臄?shù)據(jù)庫通過一個數(shù)據(jù)接口程序組成。 （a）全球數(shù)據(jù)庫里的數(shù)據(jù)對全部需求都來說都十分清晰，任何意見都很容易修改并適合新的需求都。應用者所需的普通數(shù)據(jù)。并行設計模型設計過程被存儲在全球數(shù)據(jù)庫中。 (b)短暫的信息，例如在運行分析中間產生的結果一般是儲存在本地數(shù)據(jù)庫中。SDS存儲模具的當前狀態(tài)信息設計最初產品信息存入本地數(shù)據(jù)庫，本地數(shù)據(jù)庫能夠對最新的設計數(shù)據(jù)的立即錄入。 四個設備與數(shù)據(jù)庫相互作用。網絡設備幫助設計者在模具期間相互交流；知識設備幫助設計者正確地選擇設計模件；協(xié)調設備提供了所選擇的模型之間的協(xié)調；監(jiān)控設備不斷地檢查正在運行的模件。這四個設備之間是相互聯(lián)系并且是相互作用以達到計算機輔助注射模設計的一致性。這四個設備活動的順序如圖6所示。網絡設備可以被任何設計者隨時使用。當設計者登錄并且想要選擇設計模型時，提供智能化幫助。設計者選擇模件之后，協(xié)調設備提供不同模具設計的沖突察覺和提出解決沖突的辦法和不同模具設計的相互溝通，監(jiān)控設備周期性的檢查模型設計模件。 5、示例 下列例子是一個底盤的模型設計。設計者起初使用IMOLD系統(tǒng)而且SDS系統(tǒng)也同時進行。 由SDS提供建議/指示在IMOLD(見圖7)基礎上屏幕上顯了整個設計過程。 設計者A在主機上下載了產品模型后，SDS將會提出下一步進行數(shù)據(jù)準備的建議，當這個模件的完成時，則下一步可進行的設計是澆注系統(tǒng)或者分型系統(tǒng)。設計者A選擇分型系統(tǒng)。與此同時，設計者B在主機B上開始澆注系統(tǒng)和模具其體的設計，SDS就會告訴A澆注系統(tǒng)和模 具基體已被另一設計者進行設計。設計者A則可更新總裝配，然后去下載那兩個已被設計的模件(如圖8a所)。當前狀況下，SDS建議設計者A進行滑塊設計或者頂出裝置的設計，若模具的邊緣具有空刀槽，則設計者A將進行滑塊設計。但是在執(zhí)行之后，設計者A若查明滑塊設計在模架之外(如圖8b所)。因此，設計者A可通過SDS寄電子郵件給設計者B(如圖7)。設計者B得到電子郵件后，修改模具和基本部分。根據(jù)SDS 指示，設計者B應寄給A一個改進后的滑塊設計。因此，如圖8所示，在主機A中不斷的更新數(shù)據(jù)，最后設計者A依照SDS指示進行冷卻系統(tǒng)的設計。同時，其它設計者也將注射系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)在不同的計算機上完成。這時，設計 者A更新那些裝配樹下載其他模件，最后在主機A上完成模具的裝配，如圖8d所示。 在沒有SDS的情況下即設計以線的方式的模具運行IMOLD和注射模的并行設計比較的結果如下，結果分別如圖9a和圖9b所示：沒有SDS系統(tǒng)時，總設計時間是2920小時，當用SDS時，總設計時間是1630小時，節(jié)省了44.2%。 6、結論 模具同步設計是有利的，其中最關鍵的是能夠更進一步縮短設計時間，因此并行設計過程已經被提出使用。SDS的監(jiān)控系統(tǒng)設計已經被開發(fā)，引導設計者在不同模具設計領域的專業(yè)化，并同時適用于整個模具的裝配。SDS通過設計者的努力和保持模具設計的一致性，以達到模具設計工作可以分配給不同專家同時去做。設計者在不同的地方對于工程設計可以相互協(xié)作。一個簡單的例子表明并行設計過程已經被完成，并且設計時間與傳統(tǒng)的線性設計實踐相比較能夠顯著縮短。 7、參考文獻 1. k.S. 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