楊紅梅，馮路路，蔡南武

（荊楚理工學(xué)院，機(jī)械工程學(xué)院，湖北荊門(mén)448000）

知識(shí)庫(kù)在注塑模具設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

楊紅梅，馮路路，蔡南武

（荊楚理工學(xué)院，機(jī)械工程學(xué)院，湖北荊門(mén)448000）

結(jié)構(gòu)相近的同類(lèi)件在結(jié)構(gòu)上有很多相似之處，因而對(duì)應(yīng)的模具結(jié)構(gòu)也很相似。為避免重復(fù)設(shè)計(jì)，將知識(shí)庫(kù)應(yīng)用到注塑模設(shè)計(jì)中非常必要。本文將知識(shí)庫(kù)在注塑模設(shè)計(jì)中合理應(yīng)用，并對(duì)該知識(shí)庫(kù)應(yīng)用基礎(chǔ)的注塑模具設(shè)計(jì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)流程以及知識(shí)庫(kù)組成進(jìn)行了詳細(xì)闡述。

同類(lèi)件知識(shí)庫(kù)注塑模具

注塑模設(shè)計(jì)一般是一對(duì)一的設(shè)計(jì)，即一個(gè)零件對(duì)應(yīng)一副模具。注塑產(chǎn)品種類(lèi)繁多，結(jié)構(gòu)差異較大，與注塑件對(duì)應(yīng)模具也會(huì)千差萬(wàn)別。所以，要設(shè)計(jì)出一個(gè)基于知識(shí)的適應(yīng)多個(gè)注塑零件的模具設(shè)計(jì)系統(tǒng)幾乎不可能。但是對(duì)某一個(gè)生成廠家而言，他所開(kāi)發(fā)的注塑產(chǎn)品一般是一些系列件，功能相近、結(jié)構(gòu)形狀相似。而新開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品大多是在前面產(chǎn)品接觸上的改進(jìn)。這樣一些結(jié)構(gòu)和形狀類(lèi)似、尺寸不一的注塑產(chǎn)品即為同構(gòu)件。對(duì)這些同構(gòu)件進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)，每個(gè)模具零件都從頭到尾均重新設(shè)計(jì)一遍，勢(shì)必出現(xiàn)勞動(dòng)重復(fù)、設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)。為提高模具設(shè)計(jì)效率，建立一個(gè)針對(duì)同類(lèi)產(chǎn)品模具的知識(shí)庫(kù)，通過(guò)識(shí)別相似信息系統(tǒng)自動(dòng)在知識(shí)庫(kù)中找到與之最接近的一副模具并調(diào)出來(lái)，設(shè)計(jì)人員再進(jìn)行少量修改即可得到新產(chǎn)品的模具，從而達(dá)到減輕工作量，縮短設(shè)計(jì)周期等目的[1]。

本文以UGNX為平臺(tái)，研究知識(shí)庫(kù)在注塑模設(shè)計(jì)系統(tǒng)中如何有效實(shí)現(xiàn)一定的自動(dòng)化和智能化，減少注塑模設(shè)計(jì)中的重復(fù)勞動(dòng)。

1 模具設(shè)計(jì)系統(tǒng)的工作流程

如圖1所示為注塑模設(shè)計(jì)系統(tǒng)的工作流程，此系統(tǒng)采用自頂向下設(shè)計(jì)策略。由圖可見(jiàn)，注塑模設(shè)計(jì)過(guò)程主要有以下幾個(gè)步驟。第一步，在UG設(shè)計(jì)軟件中對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行建模。該模型不僅要準(zhǔn)確反映產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及尺寸，還應(yīng)包含產(chǎn)品材料、屬性及工藝特征等其它需要的信息。第二步，在該注塑件產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、尺寸、生產(chǎn)批量等信息分析的基礎(chǔ)上，選定模具的基本結(jié)構(gòu)及組成，確定一數(shù)幾腔、排列、澆口及有無(wú)側(cè)抽芯等信息。第三步，根據(jù)模具基本結(jié)構(gòu)，再確定組成模具的每個(gè)零部件的結(jié)構(gòu)，并計(jì)算具體尺寸，構(gòu)建裝配及零件模型。第四步，根據(jù)設(shè)計(jì)要求及準(zhǔn)則對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行校核。對(duì)設(shè)計(jì)不合理之處，返回修改相關(guān)零部件，必要時(shí)還需修改總體設(shè)計(jì)方案[2]。最后，生成與繪制二維裝配圖與零件圖。

圖1 注塑模設(shè)計(jì)系統(tǒng)工作流程

2 基于知識(shí)庫(kù)注塑模具設(shè)計(jì)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

知識(shí)庫(kù)應(yīng)用到注塑模設(shè)計(jì)中要將兩個(gè)問(wèn)題解決好。一是要在開(kāi)發(fā)平臺(tái)和注塑模CAD系統(tǒng)中共享數(shù)據(jù)，以保證知識(shí)庫(kù)與二者的準(zhǔn)確對(duì)接；二是系統(tǒng)本身的軟件結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)內(nèi)部模塊劃分及各模塊之間的結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)流?；谝陨峡紤]，本系統(tǒng)利用UG提供給用戶的二次開(kāi)發(fā)接口UG/OPEN實(shí)現(xiàn)注塑模系統(tǒng)與UG平臺(tái)的集成，并在對(duì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行分析后，建立如圖2所示的系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)[3-4]。系統(tǒng)中知識(shí)庫(kù)是根據(jù)注塑模的設(shè)計(jì)規(guī)則、經(jīng)驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)件等設(shè)計(jì)。而所有數(shù)據(jù)則通過(guò)一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)歸類(lèi)、存儲(chǔ)及更新等管理。

圖2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

圖2中總體結(jié)構(gòu)、模具布局、分型設(shè)計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)件加載為該系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)模塊，各設(shè)計(jì)模塊均通過(guò)知識(shí)庫(kù)尋找滿足當(dāng)前塑料件的設(shè)計(jì)實(shí)例，調(diào)用出來(lái)，完成注塑模各部分設(shè)計(jì)。

3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程

此系統(tǒng)及其開(kāi)發(fā)平臺(tái)之間的數(shù)據(jù)流程如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程

4 系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)的組成

一個(gè)廠家所生產(chǎn)的產(chǎn)品有很大一部分是結(jié)構(gòu)相似、尺寸相近的同構(gòu)件。在對(duì)這類(lèi)同構(gòu)件進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)一般都要遵守一些設(shè)計(jì)規(guī)范及經(jīng)驗(yàn)。在這些設(shè)計(jì)規(guī)范中可以提取一些通用的規(guī)范知識(shí)并保存在知識(shí)庫(kù)中。另外，一些典型的同構(gòu)件注塑模具可以作為模板保存到知識(shí)庫(kù)中。最后一些標(biāo)準(zhǔn)件的尺寸、結(jié)構(gòu)信息也可以保存到知識(shí)庫(kù)中。歸納起來(lái)，該系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)分為三大塊。一是模板實(shí)例庫(kù)[5]。該實(shí)例庫(kù)包含了初始化模塊中用于生成裝配結(jié)構(gòu)的種子裝配體庫(kù)、頂針模塊中用到的頂針庫(kù)、頂針孔庫(kù)以及其它標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)組成。二是工藝庫(kù)主要用于存儲(chǔ)注塑模各零件的結(jié)構(gòu)工藝信息。三是規(guī)則庫(kù)，用于存放一些與產(chǎn)品信息有關(guān)的各零件的尺寸及位置規(guī)則[6]。有些零件的設(shè)計(jì)參數(shù)可以直接從以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)中總結(jié)出來(lái)，并且不依賴(lài)其他零部件的形狀和大小。而另外一些設(shè)計(jì)參數(shù)無(wú)法用具體數(shù)值表示，則需要通過(guò)知識(shí)和規(guī)則推理得到。該系統(tǒng)中，規(guī)則庫(kù)及工藝庫(kù)中數(shù)據(jù)都用EXCEL表格表示。模板實(shí)例庫(kù)則由EXCEL表格記錄實(shí)例存儲(chǔ)目錄路徑。系統(tǒng)中應(yīng)用ODBC技術(shù)訪問(wèn)數(shù)據(jù)源，從EXCEL表格中讀取相應(yīng)數(shù)據(jù)。通過(guò)ODBC以及UG軟件提供的二次開(kāi)發(fā)接口UG/open即可以實(shí)現(xiàn)知識(shí)庫(kù)與UG的完美對(duì)接。

5 結(jié)束語(yǔ)

同類(lèi)相似的注塑件結(jié)構(gòu)相似，因此模具結(jié)構(gòu)也會(huì)存在相似之處。建立一個(gè)的知識(shí)庫(kù)來(lái)管理同一類(lèi)注塑件的模具設(shè)計(jì)從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)搜索最接近的模具結(jié)構(gòu)式可行的。同類(lèi)注塑件模具設(shè)計(jì)的自動(dòng)化和智能化將是模具設(shè)計(jì)人員的主要研究方向。

[1]陳東，褚作明，鄭慧超，等.基于知識(shí)庫(kù)的壓鑄模具專(zhuān)家系統(tǒng).特種鑄造及有色合金[J]，2012，32（3）：255-258.

[2]楊紅梅.基于知識(shí)的小型注射模快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)研究.模具工業(yè)[J]，2008，34（3）：15-17.

[3]曹小平，陳磊，郝貴欣.噴管擴(kuò)張段旋壓模具智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)研究.火箭推進(jìn)[J]，2015，41（5）：83-87.

[4]張永春，周洪，王秀鳳。等.基于知識(shí)工程的冷沖壓模具計(jì)系統(tǒng).鍛壓技術(shù)[J]，2013，38（3）：125-128.

[5]朱里，董碧丹，侯俊杰.知識(shí)模板在宇航產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中的應(yīng)用.制造業(yè)自動(dòng)化[J]，2016，38（3）：89-91.

[6]李海生，寇菲菲，蔡強(qiáng)，等.基于知識(shí)元的沖壓模具設(shè)計(jì)方法.計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)[J]，2014，20（2）：259-261.

Research on the App lication of Know ledge Base In Injection Mold Design System

YANG Hong-mei，F(xiàn)ENG Lu-lu，CAINan-wu
（Jing Chu University of Technology，School of Mechanical Engineering，Jingmen Hubei 448000，China）

The structure of similar parts in the structure have many similarities，so the corresponding mold structure is also very similar.In order to avoid repeated design，the application of knowledge engineering to the design of injection molding is very necessary.This paper will be applied to the knowledge base of injection mold design system，and describes the specific design of injection mold structure of knowledge base system based on the data flow and knowledge base.

similar parts；knowledge base；injection mold

TG142.45

A

1672-545X（2017）04-0258-02

2017-01-22

綠色化工與制藥工程優(yōu)勢(shì)特色學(xué)科群化工裝備方向“基于知識(shí)的模具設(shè)計(jì)系統(tǒng)研究”（No.17050302）；荊楚理工學(xué)院科研項(xiàng)目“汽車(chē)座椅氣動(dòng)腰托設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)”（No.CXY201501）

楊紅梅（1984-），女，湖北人，副教授，碩士，主要從事模具CAD方面的教學(xué)和科研工作。