0注塑成型的智能模具設(shè)計(jì)工具Jagannath Yammada, Terrence L. Chambers, Suren N. Dwivedi路易斯安那州大學(xué)機(jī)械系—拉法耶特摘要：注塑是最流行的生產(chǎn)熱塑性產(chǎn)品的工藝，而模具設(shè)計(jì)是一個(gè)關(guān)鍵的方面。在模具設(shè)計(jì)的領(lǐng)域里需要專業(yè)知識(shí)，而最重要的是在這方面的經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)其中之一缺乏時(shí)，在一個(gè)反復(fù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，合適的選擇制造塑料模具的組成部分。在設(shè)計(jì)中引入不同的設(shè)計(jì)方法，這將增加生產(chǎn)成本。本文介紹了智能模具設(shè)計(jì)工具的發(fā)展。該工具是獲取有關(guān)模具設(shè)計(jì)進(jìn)程和代表了符合邏輯方式的知識(shí)。獲得的知識(shí)是模具設(shè)計(jì)過(guò)程中確定性和不確定性的信息。一旦開(kāi)發(fā)了模具設(shè)計(jì)工具，它將指導(dǎo)用戶根據(jù)不同的客戶規(guī)格選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)乃芰夏＞?。?dǎo)言注塑工藝所要求的專業(yè)知識(shí)和最能體驗(yàn)它成功實(shí)施的重要經(jīng)驗(yàn)，這些常?？刂瞥尚蛥?shù)的過(guò)程效率。有效地控制和優(yōu)化這些參數(shù)可以在制造過(guò)程中實(shí)現(xiàn)一致性，它采取的是一部分一部分的質(zhì)量和成本的形式。制造商的經(jīng)驗(yàn)水平?jīng)Q定如何有效地控制工藝參數(shù)。有時(shí)由于人為的錯(cuò)誤，還有的情況下，由于經(jīng)驗(yàn)不足，缺乏時(shí)間，資源和小范圍的創(chuàng)新都將會(huì)導(dǎo)致其不一致性。以知識(shí)為基礎(chǔ)的工程設(shè)計(jì)為建立所謂的“智能模式 ”的問(wèn)題提供了一種可行的解決辦法，用這種方法從而來(lái)解決所有的問(wèn)題。IKEM以工程模塊的注塑工藝為基礎(chǔ)的智能知識(shí)（ IKEM ）是一種軟件技術(shù)，它是領(lǐng)先一步的并行工程和 CAD / CAM 系統(tǒng)。它集成了目前有關(guān)設(shè)計(jì)和制造工藝的知識(shí)，通過(guò)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)階段的工程變更，從而有助于減少幾個(gè)工作時(shí)，使用戶設(shè)計(jì)教學(xué)的各個(gè)方面。該系統(tǒng)將用于注塑成型的反復(fù)和流程整合的設(shè)計(jì)。目前的工藝包含許多手工計(jì)算， CAD 圖形結(jié)構(gòu)和從以往項(xiàng)目中獲得的經(jīng)驗(yàn)。一旦工程師完成了設(shè)計(jì)，這將是有價(jià)值的成就。該項(xiàng)目已將 IKEM 分為三大模塊。1.模塊的成本估算12.模具設(shè)計(jì)模塊3 .制造模塊投入 IKEM 制度的兩種形式：CAD 模型（臨娥檔案）和輸入特定的用戶界面形式。圖 1 顯示的這種投入是進(jìn)入每個(gè)模塊來(lái)輸出給用戶。圖 1 組織 IKEM 項(xiàng)目智能模具設(shè)計(jì)工具這種模具設(shè)計(jì)工具，其基本形式是一個(gè) Visual Basic 應(yīng)用程序輸入到一個(gè)文本文件，其包含有關(guān)部分和用戶輸入形式的信息。該文本文件包含從 Pro / E 的信息檔案中獲得的有關(guān)部分幾何解析。用于估計(jì)模具的層面和其他各種功能的輸入。文獻(xiàn)綜述模具設(shè)計(jì)是注射成型過(guò)程中的另一個(gè)階段，在該階段有經(jīng)驗(yàn)的工程師在很大程度上有助于過(guò)程的自動(dòng)化，提高其效率。需要注意進(jìn)入設(shè)計(jì)模具時(shí)間的問(wèn)題。通常情況下，設(shè)計(jì)工程師是根據(jù)表和標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)來(lái)設(shè)計(jì)模具，其設(shè)計(jì)過(guò)程中需要消耗大量的時(shí)間。此外，大量的時(shí)間花在用標(biāo)準(zhǔn) CAD 軟件來(lái)設(shè)計(jì)模具的建模部分。不同的研究人員以不同的方式處理問(wèn)題，從而減少設(shè)計(jì)模具所花費(fèi)的時(shí)間。Koelsch 和 James[ 2 ]采用了成組技術(shù)，以減少模具設(shè)計(jì)時(shí)間。采用一個(gè)獨(dú)特的編碼系統(tǒng)，該系統(tǒng)是由一些注塑模具部分組成。在注塑模中需要一般的和可用于其他生產(chǎn)線注塑成型所需工具的開(kāi)發(fā)。軟件系統(tǒng)實(shí)施的編碼系統(tǒng)也已開(kāi)發(fā)。工程師在這一領(lǐng)域中獲得的經(jīng)驗(yàn)2和知識(shí)可以使模具設(shè)計(jì)過(guò)程自動(dòng)化。在并行工程環(huán)境[ 3 ]中，為了試圖在注塑模具設(shè)計(jì)過(guò)程中建立一個(gè)系統(tǒng)方法，而采取現(xiàn)在模具設(shè)計(jì)系統(tǒng)。他們研究的目標(biāo)是開(kāi)發(fā)模具發(fā)展的進(jìn)程，這一進(jìn)程有利于以并行工程為基礎(chǔ)的實(shí)踐，和建立一個(gè)以知識(shí)為基礎(chǔ)的可制造性以及產(chǎn)品需求的模具設(shè)計(jì)。在模具設(shè)計(jì)過(guò)程中，研究人員通過(guò)各種方式捕捉只有確定性信息或不確定性信息試圖自動(dòng)化模具設(shè)計(jì)過(guò)程。這項(xiàng)獨(dú)特的研究試圖建立一個(gè)具有捕捉信息的模具設(shè)計(jì)應(yīng)用，其兩種形式是確定性和不確定性。采取的辦法為了發(fā)展智能模具設(shè)計(jì)工具，以及模具設(shè)計(jì)傳統(tǒng)方法的研究。在設(shè)計(jì)模具尤其是塑料的一部分，應(yīng)用開(kāi)發(fā)商和設(shè)計(jì)工程師共同工作。在這段時(shí)間內(nèi)，工程師所采取的辦法是選擇模具基地密切觀察和利用他的知識(shí)/ 經(jīng)驗(yàn)確定的選擇過(guò)程的各個(gè)方面。另外，工程師有時(shí)會(huì)根據(jù)發(fā)生的情況參照表格和手冊(cè)，以規(guī)范其甄選過(guò)程。這一過(guò)程將會(huì)被記錄下來(lái)，以便以后的應(yīng)用。在項(xiàng)目的投入和產(chǎn)出的下一階段制定這一問(wèn)題。這涉及到從用戶所給出的產(chǎn)品和最低數(shù)量的投入來(lái)確定哪些模具布局的信息是用戶最需要的。根據(jù)在模具設(shè)計(jì)工作中收集到的資料和工程師所遵循轉(zhuǎn)化為 if - then 規(guī)則。在所有可能的情況下，策表是用來(lái)處理某一方面的模具設(shè)計(jì)進(jìn)程。應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)環(huán)境根據(jù)這樣的規(guī)則框架，然后整理成模塊和他人互動(dòng)。最后在塑料零件制造行業(yè)中應(yīng)用有效性的測(cè)試。適當(dāng)?shù)倪x擇模具基地通常情況下，適當(dāng)?shù)倪x擇模具制造業(yè)基地涉及塑料零件估測(cè)腔的數(shù)目在一個(gè)特定的時(shí)間里腔的數(shù)量取決于所需的若干零件。還有其他一些問(wèn)題，如塑化能力的機(jī)器，廢品率等，在模具基地這將影響到一些腔。決定插入及其尺寸的存在插入促進(jìn)模具基地的復(fù)用性，因此有助于降低制造成本。根據(jù)現(xiàn)有的可重用性和成本性插入新的命令作出選擇尺寸和數(shù)量的決定。3確定流道的大小和位置流道的大小取決于材料的成型。雖然考慮其他材料特性決定了渠道規(guī)模所需的流量。流道的位置，主要取決于拓?fù)淞鞯赖氖褂谩ｋm然通告熱流道系統(tǒng)始終是最好的分支熱流道系統(tǒng)，其廣泛用于避免流道的平衡。? 確定澆口的直徑澆口的直徑基本上決定模具的大小，腔的數(shù)目，或要填補(bǔ)某一特定時(shí)間塑料的數(shù)目。定位蓋茨塑料進(jìn)入腔中能均勻填補(bǔ)腔內(nèi)每一點(diǎn)。門可設(shè)在任何一點(diǎn)，但在進(jìn)入圓形腔的中段時(shí)對(duì)周邊填補(bǔ)矩形腔。確定生產(chǎn)線的大小和位置生產(chǎn)線位于模具相互間的標(biāo)準(zhǔn)距離形式。在一個(gè)直徑范圍內(nèi)該公約沒(méi)有位于生產(chǎn)線的模具壁?；谏鲜鼋Y(jié)論而決定模具尺寸基于上述所有決定的近似模具尺寸可估計(jì)和四舍五入到最接近的產(chǎn)品編號(hào)。在建模之前考慮到上述所有方面，從而模具基地降低了重新設(shè)計(jì)的成本和時(shí)間。問(wèn)題的提出基于需要人類的知識(shí)/經(jīng)驗(yàn)、數(shù)據(jù)表等消耗時(shí)間的問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)題的發(fā)展應(yīng)用如圖 2 所示。4圖 2 模具設(shè)計(jì)模塊的組織。大多數(shù)的一些投入，如一些腔，腔的圖像尺寸，周期時(shí)間是根據(jù)客戶規(guī)格，其他投入，如塑化能力等，可從機(jī)器規(guī)格中獲得。輸出的應(yīng)用中包含了模具尺寸和其他資料，這顯然有助于從基礎(chǔ)目錄中選擇標(biāo)準(zhǔn)的模具。除了輸入和輸出，圖 2 也顯示了各種產(chǎn)品最后產(chǎn)出的模塊。制定規(guī)則在這一階段，以專家知識(shí)為代表的多種形式。該規(guī)則可申述為質(zhì)與量?jī)煞矫娴闹R(shí)。通過(guò)定性的知識(shí)，我們可以確定有關(guān)可以得到解決計(jì)算問(wèn)題的信息。我們指的不確定性信息，是根據(jù)以往情況而只是作為一個(gè)遵循規(guī)則，規(guī)則的運(yùn)作情況。一個(gè)典型的規(guī)則進(jìn)行說(shuō)明如下：If Material = “Acetal” And RunnerLength 0 Then RunnerDia =0.062 EndIf重要的是當(dāng)制定的規(guī)則，在一個(gè)緊湊的方式我們所代表的信息，能同時(shí)避免重5復(fù)，不完整和不一致的情況。決策表幫助解決所有上述問(wèn)題的檢查和全面的冗余問(wèn)題發(fā)言的表達(dá)。作為一個(gè)例子，在這一過(guò)程中選擇適當(dāng)?shù)哪＞呋?，基地?guī)模的模具依賴于一些洞和刀片。為了確保所有組合洞的可能和被視為我們使用決策表的插入，后來(lái)決定用表內(nèi)的規(guī)則。表 1 顯示以上的一個(gè)情況，模具方面是相同的。表 1 。樣本決策表圖 3 。不同組合的插入和腔的模具尺寸空洞的數(shù)目是一個(gè)整體和插入的數(shù)目是一個(gè)具有相同的模具尺寸的情況下，另一情況下空洞的數(shù)目為 2 和 4 。這三種情況可歸結(jié)為一個(gè)單一的規(guī)則：If NumberOfInserts=1 Then MoldWidth = (InsertWidth + 2) MoldLength = (InsertLength + 2) MoldThickness = InsertThickness EndIf為了方便和清晰而利用標(biāo)準(zhǔn)的編程語(yǔ)言，將這些規(guī)則用模塊化的方式排列。每6個(gè)模塊產(chǎn)生了一系列的產(chǎn)量，將這些產(chǎn)量投入到其他模塊中。測(cè)試的應(yīng)用使用智能模具設(shè)計(jì)的應(yīng)用驗(yàn)證各種測(cè)試案例。每一個(gè)案件的部分資料，如多種多樣的模具資料和信息是機(jī)器和人類專家驗(yàn)證的結(jié)果，這就是這個(gè)信息中的應(yīng)用。表 2 顯示了這樣一個(gè)測(cè)試情況：一部分需要兩個(gè)空洞且沒(méi)有插入本。給出了近似模具尺寸的應(yīng)用，流道層面，澆道長(zhǎng)度尺寸和流道的基礎(chǔ)上腔圖片尺寸和其他信息。表 2 。顯示程序的輸入和輸出的典型測(cè)試案例。模具方面取得一個(gè)非常接近典型人權(quán)專家設(shè)計(jì)的測(cè)試案例，但沒(méi)有明確表明使用標(biāo)準(zhǔn)模具的基礎(chǔ)，就像一個(gè)具體模具模具的二甲醚基地目錄。然而，從模具目錄中選擇適當(dāng)?shù)哪＞呋兀＞叱叽缡怯杏玫?。基于正在使用的流道尺寸的材料，?限于特定范圍的拍攝尺寸。摘要本文介紹了采取的智能應(yīng)用方式對(duì)發(fā)展中國(guó)家，在模具基地的基礎(chǔ)上對(duì)模具設(shè)計(jì)進(jìn)行選擇用戶輸入。第一次設(shè)計(jì)模具基地的知識(shí)獲取過(guò)程是顧問(wèn)與行業(yè)專家，一方面通過(guò)收集資料，另一方面能通過(guò)確定性書籍和數(shù)據(jù)表。所收集的信息可定性和定量了解模具甄選過(guò)程，在不同的模塊中代表規(guī)則排列的形式。決策表是用來(lái)縮小法治基礎(chǔ)和法治基礎(chǔ)作出全面的問(wèn)題域。在塑料零件制造行業(yè)，開(kāi)發(fā)應(yīng)用中使用不同的模塊規(guī)則，然后測(cè)試其有效性時(shí)，選擇適當(dāng)?shù)哪＞呋?。參考文獻(xiàn) 1. 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