計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的技術(shù)，模具的決策支持

設(shè)計(jì)過(guò)程

aigarHermaste

ANNESSutt

遏制庫(kù)特納

摘要：

今天，有一個(gè)明顯的趨勢(shì)，在工程行業(yè)使用更多的塑料和復(fù)合材料。注塑產(chǎn)品的市場(chǎng)的時(shí)間越來(lái)越短，更關(guān)鍵的，因此所需的時(shí)間，可用來(lái)制作注塑模具減少。這將需要的產(chǎn)品，工藝和材料性能的綜合優(yōu)化。為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品，工具和流程的優(yōu)化，在設(shè)計(jì)過(guò)程的早期決定必須得到支持。

注塑成型是一種近凈成形制造過(guò)程中必不可少的元素，它可能占產(chǎn)品總成本和工程行業(yè)的發(fā)展時(shí)間超過(guò)25％，特別是當(dāng)訂單數(shù)量小。

本文介紹決策分析方法來(lái)分析公司的最佳實(shí)踐的，并使用改進(jìn)的計(jì)算機(jī)支持的模具設(shè)計(jì)過(guò)程分析的結(jié)果。模式識(shí)別技術(shù)一起使用，由作者開(kāi)發(fā)的問(wèn)卷調(diào)查，評(píng)估技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上接受不同的塑料制品和注塑模具參數(shù)變化。收集信息的最佳實(shí)踐是從不同的愛(ài)沙尼亞公司，開(kāi)發(fā)的問(wèn)卷。該決定的執(zhí)行情況分析結(jié)果定制Unigraphics的MoldWizard系統(tǒng)描述。

關(guān)鍵詞：注塑模具的設(shè)計(jì)，決策分析和支持系統(tǒng)，問(wèn)卷調(diào)查，以評(píng)估最佳的工程實(shí)踐，模式識(shí)別方法

1引言

如今，模具設(shè)計(jì)面臨越來(lái)越大的最后期限的壓力和設(shè)計(jì)本身主要是根據(jù)模具設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)。模具設(shè)計(jì)師必須具備深入和廣泛的經(jīng)驗(yàn)，因?yàn)樵敿?xì)的決策需要不同的參數(shù)之間的相互作用的知識(shí)。

今天，許多CAD系統(tǒng)提供的幾何造型功能，促進(jìn)模具設(shè)計(jì)起草行動(dòng)，但不提供廉價(jià)的解決方案所需的知識(shí)，養(yǎng)成良好的模具設(shè)計(jì)，模具設(shè)計(jì)。

計(jì)算機(jī)輔助工程包通常是在數(shù)據(jù)處理informationintensive問(wèn)題。然而，在模具設(shè)計(jì)需要大量的實(shí)用知識(shí)。所以的方法，如何來(lái)描述最佳實(shí)踐數(shù)據(jù)和CAD系統(tǒng)的投入，發(fā)展良好的模具設(shè)計(jì)，必須考慮下。

以前的作品，運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)在注塑成型領(lǐng)域，涉及許多方面的注塑模具的設(shè)計(jì)活動(dòng)。作為一個(gè)例子，回族和譚[2]提出了一種啟發(fā)式搜索方法的基礎(chǔ)上掃

業(yè)務(wù)發(fā)展確定脫模方向自動(dòng)模具設(shè)計(jì)系統(tǒng)，臨別線(xiàn)，側(cè)核心，堿液和永[3]建立了計(jì)算機(jī)輔助工具注射機(jī)，注射槍?zhuān)瑖娚淦鞯拇笮『臀恢玫倪x擇。

基于知識(shí)的系統(tǒng)都表現(xiàn)出很大的潛力，協(xié)助設(shè)計(jì)師CAD系統(tǒng)交互概念化的設(shè)計(jì)，以及最后工程通過(guò)廣泛的分析程序工程拇指規(guī)則的模具設(shè)計(jì)。模具設(shè)計(jì)的知識(shí)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是明確的代表和操作知識(shí)，代表人類(lèi)的專(zhuān)長(zhǎng)和最佳實(shí)踐的公司。

本文描述的方法來(lái)開(kāi)發(fā)一個(gè)基于CAD模具設(shè)計(jì)支持技術(shù)。Unigraphics的NX的MOLDWIZARD已被選定為基地為例。

2途徑和方法

工程決策分析是一個(gè)過(guò)程，允許檢查在結(jié)構(gòu)和有效的方式作出決定。決策分析使用技術(shù)，如模式識(shí)別8][9]，人工智能，機(jī)器學(xué)習(xí)[8]和其他人，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)決策模式和數(shù)據(jù)的關(guān)系，整合現(xiàn)有的分析設(shè)計(jì)方法和手段。它可以被看作是計(jì)算機(jī)自動(dòng)分析和勘探的數(shù)據(jù)和知識(shí)，在設(shè)計(jì)塑料部件，其制造技術(shù)，包括注塑模具的設(shè)計(jì)公司使用（最佳實(shí)踐）。知識(shí)發(fā)現(xiàn)，機(jī)器學(xué)習(xí)或數(shù)據(jù)挖掘往往涉及大型數(shù)據(jù)庫(kù)。然而，通常建立數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)發(fā)現(xiàn)的其他用途，往往是很多的冗余數(shù)據(jù)庫(kù)中的屬性。這增加了知識(shí)發(fā)現(xiàn)的復(fù)雜性和降低了發(fā)現(xiàn)知識(shí)的質(zhì)量。

知識(shí)發(fā)現(xiàn)需要以下步驟：

連續(xù)屬性預(yù)處理，優(yōu)化的屬性值，

消除無(wú)用的屬性。

?尋找一個(gè)很好的屬性約簡(jiǎn)（有時(shí)也被稱(chēng)為功能選擇）

決策支持系統(tǒng)。

?從決策系統(tǒng)中提取知識(shí)。

?測(cè)試的規(guī)則和申請(qǐng)作出決定。

我們的做法是開(kāi)發(fā)一個(gè)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，以支持有效和合理的決定，在模具設(shè)計(jì)過(guò)程中使用現(xiàn)有的CAD元素代表收集知識(shí)。來(lái)形容的決定，并評(píng)估相應(yīng)的最佳實(shí)踐，是作者們從不同的使用闡述問(wèn)卷愛(ài)沙尼亞公司收集的數(shù)據(jù)。標(biāo)準(zhǔn)的Excel技術(shù)被用于建模的決定。

我們所提出的決策分析技術(shù)幫助：

?塑料模型的一部分??，技術(shù)規(guī)劃和決策樹(shù)的模具設(shè)計(jì)問(wèn)題。

?基于最佳實(shí)踐的分析決策模型，做出更好的設(shè)計(jì)決策

公司和使用模式識(shí)別技術(shù)。

?自定義CAD系統(tǒng)的塑料零件和模具設(shè)計(jì)（UGNX的MOLDWIZARD）

?溝通有效的設(shè)計(jì)方案，基本分析，最好??的設(shè)計(jì)結(jié)果

決策和支持的假設(shè)。

2.1知識(shí)獲取整體模具設(shè)計(jì)過(guò)程中，包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)，選材，制造工藝的選擇，模具設(shè)計(jì)和模具制造過(guò)程中選擇，如圖1所示。模具設(shè)計(jì)過(guò)程包括模具基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和型芯/型腔設(shè)計(jì)。在模具基地的設(shè)計(jì)過(guò)程中工程師有選擇模具類(lèi)型，模具尺寸，加工方法和模具材料，塑料產(chǎn)品參數(shù)。在型芯和型腔設(shè)計(jì)過(guò)程中工程師有選擇熔體進(jìn)料系統(tǒng)，冷卻和通風(fēng)系統(tǒng)和彈射系統(tǒng)，根據(jù)塑料產(chǎn)品參數(shù)。

在每一個(gè)選擇階段，作出幾項(xiàng)決定，以使這些選擇。決定如下：

融化飼料系統(tǒng)的有關(guān)決定：

1。腔的數(shù)量和布局，收縮率，注塑機(jī)的選擇

2。澆口的位置，大小，類(lèi)型和截面

3。參賽者的布局，長(zhǎng)度，直徑，類(lèi)型和截面

4。澆口位置，長(zhǎng)度，直徑，類(lèi)型和截面的

5。分型線(xiàn)的數(shù)量和位置，彈射方向

冷卻和通風(fēng)系統(tǒng)的有關(guān)決定：

1。冷卻通道的長(zhǎng)度，直徑和布局，渠道本身及之間的距離

之間的渠道和模具型腔

2。排氣間隙或通風(fēng)口的位置和大小

模具基地大會(huì)的有關(guān)決定：

1。模具類(lèi)型

2。模具尺寸

3。定位圈尺寸

4。輔助設(shè)備

彈射系統(tǒng)相關(guān)的決定：

1。彈射系統(tǒng)類(lèi)型，布局，組件（板，銷(xiāo)，灌木）和它們的類(lèi)型，

位置，尺寸和數(shù)量

2。噴射器回收系統(tǒng)的類(lèi)型和位置

模具材料相關(guān)的決定：

1。型腔和型芯插入材料

2。型腔和型芯板材料

3。模具板材料

4。其他組件材料

加工方法有關(guān)決定：

1。型腔和型芯的加工和整理方法

2。門(mén)，亞軍和冷卻通道加工方法

3。模具板的加工方法

在我們的方法中，我們開(kāi)發(fā)的問(wèn)卷調(diào)查，收集信息和數(shù)據(jù)，從愛(ài)沙尼亞公司。問(wèn)卷分為以下四個(gè)部分：

1。產(chǎn)品信息-信息產(chǎn)品的尺寸，形狀，材料，生產(chǎn)和不同的環(huán)保要求等。

2。進(jìn)程信息-有關(guān)工具，注塑機(jī)和注塑過(guò)程中的信息參數(shù)，如預(yù)熱，冷卻時(shí)間，射血時(shí)間等。

3。工具的信息-有關(guān)模具類(lèi)型，模具的尺寸，型腔，亞軍的信息，噴射系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，模具基礎(chǔ)組件，材料和加工方法。

4。-關(guān)于成本的一部分，塑料材料成本，模具成本和信息成本信息加工成本。

對(duì)于每一個(gè)決策階段的決定，要制定最合理，最合適的技術(shù)評(píng)估收集的知識(shí)。在本文中，我們選擇，作為一個(gè)例子，模具基地大會(huì)相關(guān)的決策（模具類(lèi)型和尺寸選擇）來(lái)展示如何擬議的方法可以用來(lái)在Unigraphics的NXMOLDWIZARD環(huán)境的。

3收集知識(shí)的評(píng)價(jià)

模具基地，在裝配設(shè)計(jì)的各個(gè)階段是不同的。模具的基本設(shè)計(jì)包括模具類(lèi)型的選擇，模具的尺寸選擇，加工方法的選擇和模具材料的選擇。因此，這些不同的設(shè)計(jì)階段，不能只是代表一種知識(shí)表示的。根據(jù)我們必須做出什么樣的決定，合理的方法或機(jī)制必須選擇。每個(gè)制造商已經(jīng)開(kāi)發(fā)自己的模具類(lèi)型標(biāo)準(zhǔn)。我們的例子基于DME模具基地的標(biāo)準(zhǔn)組件。二甲醚提供六種不同類(lèi)型的模具，選擇從UGNX的MOLDWIZARD在圖2所示。每個(gè)模具的類(lèi)型有其自身的規(guī)范和板數(shù)（類(lèi)型TCP，美聯(lián)社，英國(guó)石油公司，粗蛋白，..等），這取決于不同的塑料產(chǎn)品參數(shù)。產(chǎn)品參數(shù)也模式識(shí)別技術(shù)的輸入功能。圖2。模具結(jié)構(gòu)類(lèi)型：TCP，口岸-夾板，美聯(lián)社，英國(guó)石油公司-腔板，CP的-立管，最高人民檢察院-

支撐板，素NP-中間車(chē)牌號(hào)碼1，素NP2-中間車(chē)牌號(hào)碼2。

模式識(shí)別的基本目標(biāo)是提供一個(gè)有意義的分類(lèi)輸入。它可以被看作是一個(gè)兩階段的過(guò)程：特征提取和模式分類(lèi)。一個(gè)特點(diǎn)是分為輸入模式，采取了測(cè)量。一

合適的特征之一，這將提供一個(gè)明確的輸入特征。該模式分類(lèi)，然后提供一組，然后映射到一個(gè)分類(lèi)的特點(diǎn)狀態(tài)。鑒于輸入功能，分類(lèi)必須決定哪種類(lèi)型的類(lèi)屬比賽關(guān)系最為密切。量詞通常依賴(lài)于距離度量和概率論，這樣做可以改造每一個(gè)非數(shù)值的數(shù)值，下面的編碼和描述規(guī)則：

1。產(chǎn)品外形尺寸-參數(shù)值的長(zhǎng)度（L），寬度（W）和高度（高）

因?yàn)檫@些參數(shù)是數(shù)值沒(méi)有編碼是必要的。

2。產(chǎn)品形狀-塑料部件可以近似為長(zhǎng)方形或圓形。

長(zhǎng)方形的參數(shù)值1;圓形參數(shù)值2。

3。模腔數(shù)-編碼發(fā)生如下：

參數(shù)值123456789

123-56810111213141516腔數(shù)

4。腔布局-腔布局類(lèi)型可分為五個(gè)不同的類(lèi)別：?jiǎn)?/p>

腔體布局參數(shù)值1，圓形布局參數(shù)值2，系列

布局參數(shù)值3，內(nèi)聯(lián)布局，參數(shù)值4和對(duì)稱(chēng)

布局有參數(shù)值5。不同腔布局如圖3所示5。塑料材料-下面的編碼系統(tǒng)是用來(lái)給每個(gè)材料A級(jí)

數(shù)值。塑料材料等級(jí)和相應(yīng)的參數(shù)值是

如下：

塑料材料PMMAPC的甲醛佛羅里達(dá)州的PA聚氯乙烯ABS的詩(shī)體育

參數(shù)值123456789

作為模式分類(lèi)，我們選擇貝葉斯分類(lèi)理論。基于這一理論，決定計(jì)算使用下列公式：

GI（X）=-1/2（X-導(dǎo)率μi）的Σ-1I（X-導(dǎo)率μi）+LNP（ωi）+CI（1）

其中x是一個(gè)給定的特征向量（產(chǎn)品，腔的布局和數(shù)量的參數(shù)），ωi類(lèi)（模具結(jié)構(gòu)類(lèi)型），導(dǎo)率μi是ωi類(lèi)和σI平均值方差矩陣定義為ΣI=[（X-導(dǎo)率μi）（X-導(dǎo)率μi）]。

在不同的Excel電子表格文件，在此還使用附加的參數(shù)或指標(biāo)

紙張。設(shè)計(jì)參數(shù)，可以捕捉和代表的信息，這反映了

某些類(lèi)型的模具設(shè)計(jì)過(guò)程中的元素的可用性。因此這些參數(shù)，

哪些元素是最適合在一定的模具設(shè)計(jì)，模具設(shè)計(jì)人員可以評(píng)估

項(xiàng)目。模式識(shí)別技術(shù)的公式（1）計(jì)算不同的數(shù)值為各種模具基本類(lèi)型值（圖4）。后，數(shù)值越來(lái)越排序。使出名單反映在模具基地選擇類(lèi)型區(qū)（圖6）。

4集成到CAD系統(tǒng)設(shè)計(jì)知識(shí)

計(jì)算機(jī)輔助工程技術(shù)已被用來(lái)代表的注塑成型處理由模擬分析，以協(xié)助模具設(shè)計(jì)。MOULDFLOW從Mouldflow澳大利亞，塑料及電腦公司，從先進(jìn)的C-FLOW流量分析CAE技術(shù)公司。從結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)研究公司，POLYCOOLMOULDCOOL應(yīng)用工程公司，是一些典型的商業(yè)造型模具包灌裝過(guò)程和/或冷卻分析[1]。還研究人員已經(jīng)開(kāi)始采用以知識(shí)為基礎(chǔ)的方法來(lái)解決注射近年來(lái)成型及模具設(shè)計(jì)問(wèn)題。IMPARD[1]是一個(gè)專(zhuān)家系統(tǒng)注塑零件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的。輸入法[1]解決注塑部分質(zhì)量問(wèn)題。DTMOULD-1[1]是一種基于知識(shí)的注塑模具成本估算系統(tǒng)。MOULDX[1]和EIMPPLAN-1[1]部分納入流動(dòng)性的考慮設(shè)計(jì)和處理的概念設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，注塑件。ICAD的[1]，德雷克塞爾大學(xué)的知識(shí)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)[1]等，注塑模具的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。市售包Unigraphics的NXMOLDWIZARD方便程序定制模具設(shè)計(jì)方案。正常的NXMOLDWIZARD模具設(shè)計(jì)

Unigraphics的CAD環(huán)境下可描述如圖5所示。

圖5。的整體MOLDWIZARDUnigraphics的CAD系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中。

單一的標(biāo)準(zhǔn)元素或部件可以在Excel電子表格格式。要自定義，出現(xiàn)這些可用的電子表格。分析決策模型和公司的最佳實(shí)踐的基礎(chǔ)上做出的設(shè)計(jì)決策，模式識(shí)別技術(shù)描述AFORE應(yīng)用到Excel電子表格。

我們的目標(biāo)是擴(kuò)大在Unigraphics的NX的MOLDWIZARD現(xiàn)有的各種可能性。它有助于支持模具設(shè)計(jì)過(guò)程中，在工具制造公司。

例如，如果選擇模架在NXMOLDWIZARD管理對(duì)話(huà)窗口（圖6），這顯然是明顯的，用于兩個(gè)Excel電子表格文件：

1。模具基址寄存器文件和

2。相應(yīng)的模具基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)文件。

在模具基地注冊(cè)文件“moldbase_reg_mm.xls”模式識(shí)別技術(shù)（圖4），以找到最合適的，對(duì)應(yīng)不同的特定標(biāo)準(zhǔn)（例如二甲醚格律模具基礎(chǔ)組件）什么類(lèi)型的模具基礎(chǔ)組件。我們的目標(biāo)是不同的模具基本類(lèi)型進(jìn)行排序，所以是最合理的模具基本類(lèi)型中選擇“模具基地管理”對(duì)話(huà)框窗口（圖6）中的第一。它可以幫助模具設(shè)計(jì)，選擇最合理的模具基地型，其特定的模具設(shè)計(jì)項(xiàng)目。此外，為更具體的數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)于輸入分類(lèi)進(jìn)入模具基地寄存器文件，整體模具的基本類(lèi)型的選擇變得更加準(zhǔn)確。圖6。模具基地管理對(duì)話(huà)窗口此外，輸入新的參數(shù)，稱(chēng)為“可用性指數(shù)”?！爸笖?shù)的含義

可用性“是記錄每一個(gè)模具基地變種的單一選擇具體的尺寸

在“模架管理”對(duì)話(huà)框窗口和復(fù)制，信息反饋到模具基地

數(shù)據(jù)庫(kù)文件。這給模具設(shè)計(jì)的可能性，評(píng)估模具基地變種

主要用于在同類(lèi)項(xiàng)目。額外變量“可用性指數(shù)”可見(jiàn)

MOLDWIZARD“模架管理”對(duì)話(huà)框窗口在可變部門(mén)，（圖6）。

這種方法的適用性進(jìn)行了測(cè)試實(shí)際的例子。結(jié)果表明：

模式識(shí)別技術(shù)在NXMOLDWIZARD的模具基地，作為添加劑元素

注冊(cè)文件和額外的變量是方便，以采取進(jìn)一步的研究考慮。

5結(jié)論

本文提出了一個(gè)技術(shù)支持的方式和方法的CAD

根據(jù)現(xiàn)有的CAD資源（Unigraphics的NX的基于模具的設(shè)計(jì)過(guò)程

MOLDWIZARD）和收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

擬議的方法并不是要取代公司現(xiàn)有的系統(tǒng)，而是

是一個(gè)交流和共享特殊的啟發(fā)式和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的支持工具。

在實(shí)施擬議中的CAD方法，可以方便利用工具制造公司的具體知識(shí)。

本研究的未來(lái)發(fā)展方向，是實(shí)施這一做法，其他類(lèi)似的決策在模具設(shè)計(jì)過(guò)程中的問(wèn)題。結(jié)合不同的知識(shí)表示方法也被認(rèn)為是找到最好的解決方案，為決策。

致謝

支持這項(xiàng)研究是由愛(ài)沙尼