2 注塑 成型 的 智能模具設計工具 Jagannath Yammada, Terrence L. Chambers, Suren N. Dwivedi 路易斯安那州大學 機械系 拉法耶特 邵強 譯 摘要 ： 注塑是最流行的生產(chǎn)熱塑性產(chǎn)品 的 工藝 ， 而 模具設計是一個關鍵 的 方面 。 在 模具設計 的領域里 需要 專 業(yè)知識 ，而最重要的是在這方面 的經(jīng)驗 。當其中之一缺乏 時 ，在 一個反復試驗的基礎上 ， 合適的 選擇 制造塑料 模具的組成部分 。在 設計中 引入不同的 設計方法， 這 將 增加生產(chǎn)成本 。 本文介紹了智能模具設計工具 的發(fā)展 。該工具 是 獲取 有關 模具設計進程 和 代表了符 合邏輯方式 的 知識。獲得的知識是 模具設計過程中 確定性和不確定性的信息 。 一旦開發(fā)了模具設計工具 ，它 將指導用戶 根據(jù)不同的 客戶規(guī)格 選擇一個適當?shù)乃芰夏＞?。 導 言 注塑工藝 所 要求的專 業(yè)知識 和最 能 體驗它成功實施 的重要經(jīng)驗， 這些 常常 控制 成型參數(shù) 的 過程效率。 有效地控制和優(yōu)化這些參數(shù) 可以 在制造過程中實現(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)驗水平 決 定如何有效地控制工藝參數(shù) 。 有時 由于 人為的錯誤 ， 還有的情況下， 由于 經(jīng)驗不足，缺乏時間，資源和小范圍的創(chuàng)新 都 將 會導致 其 不一致 性 。以知識為基礎的工程設計 為 建立所謂 的 “智能模式 ”的問題 提供了一種可行的解決辦法 ，用這種方法 從而來解決所有的問題 。 IKEM 以 工程模塊的注塑工藝 為基礎的智能 知識 （ IKEM ）是一種軟件技術， 它 是領先一步的并行工程和 CAD / CAM 系統(tǒng)。 它集成了目前 有關 設計和制造工藝 的知識，通過產(chǎn)品開發(fā)設計階段的 工程變更 ， 從而 有助于減少幾個 工作 時 ， 使用戶設計教學的各個方面。該系統(tǒng)將用于注塑成型的 反復和流程 整合的 設計 。目前的 工藝 包含許多手工計算， CAD 圖形結(jié)構 和 從以往 項目 中獲得的經(jīng)驗 。一旦工程 師 完成了設計，這將是 有價值的成就 。 該項目已 將 IKEM 分為三大 模塊。 1.模塊的成本估算 3 2.模具設計模塊 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 進入每個模塊 來 輸出給用戶。 圖 1 組織 IKEM 項目 智能模具設計工具 這種模 具設計工具，其基本形式是一個 Visual Basic 應用程序輸入到一個文本文件 ， 其 包含有關部分 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部分 幾何解析 。 用于估計 模具的 層面和 其他 各種 功能 的輸入 。 文獻綜述 模具設計是注射成型過程 中的 另一個階段 ，在該階段有 經(jīng)驗的工程師在很大程度上 有 助 于 過程 的 自動化，提高 其 效率。 需要注意 進入設計模具 時間 的問題 。通常情況下，設計工程師是 根據(jù) 表和標準手冊 來 設計模具， 其 設計過程 中 需要 消耗大量的時間。此外，大量的時間 花在用 標準 CAD 軟件 來設計 模具 的 建模部分。不同的研究人員 以不同的方式 處理問題， 從而 減少 設計模具所花費的時間 。 Koelsch 和 James 2 采用了成組技術，以減少模具設計時間。 采用 一個獨特的 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 開發(fā) 。軟件 系統(tǒng)實施的編碼系統(tǒng)也已開發(fā)。 工程師在這一領域中獲得的經(jīng)驗和知識可以 使 模 4 具設計過程 自動化 。 在 并行工程環(huán)境 3 中 ，為了試圖 在 注塑模具設計過程 中 建立一個系統(tǒng) 方法 ，而采取現(xiàn)在 模具設計系統(tǒng) 。 他們 研究 的目標 是開發(fā)模具 發(fā)展 的進程， 這一進程 有利于 以 并行工程為基礎的實踐 ， 和 建立一個以知識為基礎的 可制造性以及產(chǎn)品 需求 的模具設計 。 在模具設計過程中， 研究人員 通過 各種方式 捕捉只有確定性信息或不確定性 信息試圖自動化模具設計過程 。 這項 獨特 的 研究試圖建立一個 具有捕 捉信息 的 模具設計應用， 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 模具設計 工具， 以及 模具設計 傳統(tǒng) 方法 的 研究。 在 設計模具 尤其 是塑料的一部分 ， 應用開發(fā) 商 和設計工程師 共同 工作 。在這段時間內(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 /經(jīng)驗確定 的 選擇過程的 各個方面。另外，工程師 有時 會 根據(jù) 發(fā)生的 情況 參照表格和手冊，以規(guī)范其甄選過程。這一 過程 將會被記錄下來， 以便 以后的應用。 在項目的 投入和產(chǎn)出 的 下一階段制定這一問題 。 這涉及到 從用戶所給出的產(chǎn)品和最低數(shù)量的投入來 確定哪些 模具布局的信息 是 用戶 最需要的 。 根據(jù) 在 模具設計工作中 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 ， 策表是用來處理某一方面的模具設計進程。 應用程序開發(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 。最后 在塑料零件 制造 行業(yè) 中 應用 有效性的 測試 。 適當?shù)?選擇模具基地 通常情況下， 適當?shù)?選擇模具制造業(yè)基地涉及塑料零件 估測 腔 的數(shù)目 在一個特定的時間 里腔 的數(shù)量取決于 所需的 若干 零件 。還有其他一些問題，如塑化能力的機器，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 模具基地 的復用性 ，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 。 5 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，主要取決于拓撲 流道的 使用。雖然通告熱流道系統(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 要填補某一特定時間塑料 的數(shù)目。 定位蓋茨 塑料進入腔 中 能 均勻填補腔 內(nèi)每一點 。門可設在任何 一點 ， 但在進入 圓形 腔的 中段時 對周邊 填補矩形腔。 確定 生產(chǎn)線的 大小和位置 生產(chǎn)線 位于模具相互間的 標準距離形式 。 在 一個直徑范圍內(nèi) 該公約沒有 位于 生產(chǎn)線的模具壁。 基于上述結(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和四舍五入到最接近的產(chǎn)品編號。 在 建模之前 考慮到上述所有方面 ， 從而 模具基地降低了 重新設計的 成本和時間 。 問題的提出 基于 需要人類的知識 /經(jīng)驗 、 數(shù)據(jù)表等 消耗時間 的 問題 ，這個 問題 的 發(fā)展 應用 如圖 2 所示。 6 圖 2 模具設計模塊的 組織。 大多數(shù)的 一些 投入，如一些腔，腔 的 圖像尺寸，周期時間是根據(jù)客戶規(guī)格，其他投入，如塑化能力等，可從機器規(guī)格 中獲得 。輸出的 應用 中包含 了 模具尺寸和其他資料，這顯然有助于 從基礎目錄中 選擇標準 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 知識為代表的 多種 形式。該規(guī)則可申述 為 質(zhì)與量兩方面的知識。 通過 定性的知識，我們 可以 確定 有關 可以得到解決計算 問題 的信息 。 我 們指的 不確定 性 信息， 是 根據(jù)以往情況 而只是作為一個遵循規(guī)則，規(guī)則的運作情況。一個典型的規(guī)則進行說明如下： If Material = “Acetal” And RunnerLength 0 Then RunnerDia =0.062 EndIf 重要的是 當制定的規(guī)則， 在一個緊湊的方式 我們所代表的信息， 能 同時避免重復， 7 不完整和不一致的情況。決策表幫助 解決 所有上述問題的檢查和全面的冗余 問題發(fā)言的 表達。作為一個例子，在這一過程中選擇適當?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，后來決定用表內(nèi)的規(guī)則。表 1 顯示以上的 一個 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)目是一個整體 和 插入的數(shù)目是一個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 利用標準的編程語言 ，將 這些規(guī) 則 用 模塊化的方式 排列 。每個 8 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 。 測試的應用 使用智能 模具設計的應用驗證各種測試案例。每一個案件的部分資料， 如 多種多樣的 模具資料和信息是機器和人類專家驗證的結(jié)果，這 就是這 個信息中的應用。表 2顯示了 這樣 一個測試情況 ： 一部分需要兩個空洞且沒有插入本。給出了近似模具尺寸的應用 ， 流道 層面，澆道長度尺寸和 流道 的基礎上腔圖片尺寸和其他信息。 表 2 。 顯示程序的輸入和輸出 的 典型測試案例。 模具方面取得 一個 非常接近典型人權專家設計 的 測試案例，但沒有明確表明使用標準模具的基礎，就像一個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?shù)哪＞呋?， 模具尺寸 是 有用的。 基 于 正在使用的 流道 尺寸的材料，只限于特 9 定范圍的拍攝尺寸 。 摘要 本文介紹了采取的 智能應用 方式對發(fā)展中國家， 在 模具基地的基礎上 對 模具設計進行選擇用戶輸入。第一次設計 模具基地 的 知識獲取過程 是顧問 與行業(yè)專家， 一方面通過收集資料，另一方面 能通過 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程， 在不同的模塊 中 代表 規(guī)則排列 的形式。決策表是用來縮小法治基礎和法治基礎作出全面的問題域。 在 塑料零件制造行業(yè) ， 開發(fā)應用中使用 不同的模塊 規(guī)則，然后測試其有效性時，選擇適當?shù)哪＞呋?。 參考文獻 1. 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