塑料制品在工业和日常生活中的应用越来越宽泛。然而传统的以经历为主的试探法已不能满足当前对注塑模具设计制造技术提出的高精度、短周期以及低本钱的要求。随着计算机技术的开展，作为计算机集成制造技术的两大重要组成部分的CAD技术和CAE技术都得到了飞速的开展，人们利用CAD技术可以完成复杂产品的建模，而利用CAE技术可以完成注塑模塑过程的活动、保压、冷却、翘曲等剖析。但在以往的产品设汁中，CAD技术和CAE技术根本上是两个独立的部分，二者不足必耍的信息交流，使CAE技术的作用没有得到充分发挥，详细表如今以下几个方而：CAE技术的应用是事后补救式，即当试模不合格时才会用数值模拟软件去寻找批改的措施，有时因设计不合理而招致模具无法修复，形成资料和工时的浪费。

　　剧烈的市场竞争要求缩短模具消费周期，而传统的产品开发中，CAE剖析周期过长，不能适应当前模具交货期短的状况。这与前数值剖析软件中前处置工夫过长有关。

　　CAE剖析仅仅作为对设计结果的验证，而不足对设计任务的领导和决策现有的数值剖析软件的后处置模块逛以等高线、矢量、云图、图表以及表格等方式表现解析结果，但不足对数值剖析结果停止符号解释和评价的功能。

　　以上几点的处置都须要实现CAD/CAE二者的集成，使CAE技术贯通整个产品的开发过程，从设计验证的位置进步―64―到设计领导和设计决策的位置，独特实现“设计-评价-再设计”的自动化，以提篼设计的精度和效率。为此，我们提出一个如所示的智能设计环境丨DF.UmelligentDesign Environment），将知识系统、CAE剖析系统和特征外型系统集成在一个智能框架中，从而实现设计与剖析的自适应。

　　1基于特征和知识的产品建模技术特征外型技术是在线框外型、曲面外型以及实体外型的恶础上开展起来的。特征外型引入工程语义信息和工程表达方式，直接反映了设计者的用意。特征外型既包含了底层的几何信息，又为下游的剖析、加工提供了篼层语义信息，因此特正外型技术是实现CAD和CAE系统集成的桥梁之一。

　　构成注塑模或注塑件产品模型的特征可分为形状特征、资料特征、精度特征以及技术管理特征。形状特征主要包括几何信息和拓扑信息，通常定义为具有一定拓扑关系的一组几何元素构成的形状实体。精度特征表达零件的精度信息，包括尺寸公差、形状公差、位置公差以及外表粗趟度等。资料特征包括资料的品种、性能、热处置要求等。技术管理特征包括技术管理文档等方面的管理信息。这里重点探讨与CAE剖析有亲密关系的注塑件形状特征和资料特征的建模、注塑模总体计划设计以及设计知识的表示。

　　11形状特征建模形状特征用于描绘几何形状信息，作为其它非几何特征信息的（如精度特征、资料特征）的栽体。根据注塑模和注塑产品的特点，形状特征可以分为单个形状特征和形式形状特征。形式形状特征包括圆形排列和矩形排列两种。单个形状基金项目：上海市青年科学基金赞助项目特征又分为根本形状特征（主特征）和辅助形状特征（辅特征），主特征用于构造零件的整体形状构造，包括长方体、圆柱体、圆锥体以及自由曲面等；辅特征用于对主特征的部分修饰，并依附于主特征之上，包括参与体（如突起类）、减去体（如孔等）、过渡体（如角过渡）以及面域（如滚花）等。

　　形状特征建模时，先建设主特征和辅特征库，特征库内的特征称为哑特征。建设形状特征模型的过程可以看作根据需耍调用哑特征，并赋予其形状参数，经过拓扑操作构成复杂形状特征的过程，这个过程可以表示为以下的映射：其中SMF表示形状参数模型，VFS表示哑特征集，SPS表示形状特征参数集，TCS表示拓扑关系约束集，/表示特征外型办法。

　　1.2资料特征建模塑料品种繁多，其性能指标包含多方面的要求，需停止全面的思考。在传统的设计中设计人员依靠自己的经历并查问有关的手册和技术资料停止选择，只能思考产品要求和资料性能的一些主要方面，因此传统设计对设计者的经历要求比较高，并且成效往往不够理想。

　　基于知识的专家系统可以补救传统设计的缺陷。归纳学习是通过给定的一系列的正例和反例总结出一个一般的概念描绘，其中Quinlan于1983年提出的ID3算法宽泛应用于规则的提取和决策树的构造11.由于影响塑料性能因素的多样性和含糊性，提出含糊fD3算法，通过8个因素作为塑料类型的选择根据，每一个因素又可以含糊化为几个因素水平，如冲击强度一般，较高，篼，很高，极高。通过含糊ID3算法，得到一个关于塑料选择的含糊决策树。进而得到一组关于塑料选择的规则集。如下面的一条规则：1F（透明性：=不透明AND活动性：=一般AND冲击强度：=较高AND刚度：=较高AND耐热性：=室温）其中PVC对载荷类型、导电性以及化学环境3个因素没有特殊要求，因此在规则中可以略去；CF为规则确实信度。

　　在选择塑料的类型时，只耍输入对塑料的性能要求便可利用RBR（Rule-basedReasoning）得到合适的塑料类型。

　　1.3模具总体计划设计注塑模具的总体计划设计包括注塑机类型的选择、分型面确实定、模架的选择、浇口类型的选择、分流道类型的选择等，是一个典型的强经历、弱实践的过程。一个智能设计系统应最大限度地帮忙设计人员完成此类经历性的工作，以便使设计人员把更多的精神投入到创造性的工作中去。针对不同的问题采纳不同的处置计划，下而别离加以探讨。

　　注塑机是注塑成型消费的主要设施，我们利用CBR（Case-basedReasoning）停止注塑机类型的选择。CBR是一种类似推理办法，其核心是利用过去的事例和经从来处置问题，包括创建事例库、检索事例、批改事例以及存储事例|51.我们利用而向对象的框架构造来表示事例，每个事例包括注塑机名称、型号以及设施参数（如注射量、合模力、注射行程等）。事例检索的办法采纳最近邻法。利用CBR设计人员便可以快速地选择适宜的注塑机类型。

　　浇口是流道和型腔的连贯口，是潘注系统中关键的一段料流通道。通常浇口是整个烧注系统中最薄的中央，浇口与塑件的连贯方式不应使塑件发作变形或外表呈现损伤。浇口具有直浇口、侧浇口、盘形浇口、点浇口以及埋伏浇门等，其类型的选择往往根据塑件类型、型腔数、压力损失、去浇口特性以及加工特点来选择。我们采纳基于含糊的多层前馈神经网络对浇口设计规则停止提取，通过总结大量的设计事例作为训练样本对神经网络停止训练，使神经网络具有联想记忆功能，在遇到类似的设计问题可产生新的设计。由于设计知识本身的含糊性，我们引入含糊的概念，使之更加合乎人的思维过程。通过基于含糊的神经网络建设设计规则知识库，而后利用RBR技术便可得到适宜的浇口类型。

　　1.4设计知识的表示从上面的探讨可以看出，不同的设计知识（基子符号的知识以及基于数值的知识）采纳不同的知识获取办法，为了合理地表达这些知识，须要采纳一种有效的知识表达办法，可以尽可能分明和详尽地表达已有的经历，既能表达设计的整体概貌，又能表达出设计的细节特征及共互相间的关系。

　　框架表示法是一种比较接近人类思维形式的知识表示办法，常被用来表示那些比较复杂且具有一定构造性的领域知识。框架的可嵌套性是构造框架档次构造的础，同时也体现了框架之间的继承关系。

　　另外，在注塑模设计系统中，也存在一些可用实践领导的模块，如模架板式确实定子目的，——般与一模腔数和浇口形式有关：IF浇口这些规则可用产生式规则来表示。因此，若在知识框架中，嵌入产生式规则，运用框架-规则表示和推理，定会进步推理效率和速度，同时也可使设计工程师免去繁琐的思考，集中处置制件的特殊性问题。

　　因此将事例推理和规则推理二者停止有机地联合，建设基于框架-规则的系统可以提供工程设计系统良好的开发、调试和管理帮忙。在应用上，注塑模设计系统本身是建设于应用子领域的设计子系统之上，而后再综合成为一个统一的系统，其中各个子领域的知识根本上互不干预，而且构造上完全不同，这些特点为建设基于框架-规则的智能系统提供了有益的应用根底。框架-规则表示的BNF范式如下：领域知识：：=框架；框架框架：：=框架名变量组规则组目的组父框架名子框架名框架名：：=字符串父框架名：：=字符串子框架名：：=字符串变量组：：=变量变量i变量：：=变量名变量类型变量值变量计算方式规则组：：=规则规则规则：：=丨F逻辑式逻辑式丨THEN逻辑式丨逻钳式丨CF逻辑式：：=变量逻辑运算符变量值逻辑运算符：：=> 0标组：：=变量变量变量值：：=字符串|布尔量|整数值丨浮点数I变量变量类型：：=字符串型I布尔型I整型I浮点型I变量型变量计算方式：：=函数计算方式丨询问方式I规则推理方式CF：：=浮点数2基于特征和知识的剖析建模技术设计模型和剖析模型是同一个对象的两个不同的应用视阒，但从特征外型系统生成的设计模型不能直接用于CAE剖析，必需经过设计模型笼统化，删除某些设计细节，降维表示为中面模型，以及网格划分等步骤，最终能力转化为剖析模型。在模型转换的过程中，应充分利用设计特征提供的高层语义和低层的几何信息，并借助人工智能技术，尽可能完成设计模型到剖析模型的自动转换。这里我们重点探讨剖析模型的简化和中面模型的生成。

　　2.1剖析模型的简化注塑产品外型设计师往往力求外型细致入微，准确表达实体，却不利于得到有效的剖析模型，因此必需对设汁模型停止简化。总体上讲，模型简化的根本原则：在对剖析结果准确度影响不大的前提下，应尽可能对剖析模型停止简化。

　　针对不同的特征，可分为3种不同的简化方式：疏忽简化、对称简化和降维简化。

　　由于我们采纳基于特征的产品建模，因此剖析模型的疏忽简化可从产品设计模型的主特征和辅特征思考。对辅特征的简化包括对可疏忽的加强筋、小孔及小突起等的简化。详细简化细则可表示为包含如下规则的规则集。

　　IF加强筋尺寸比较小且对整体注塑没影响THEN加强筋特征可疏忽；IF凸台尺寸较小且对整体注塑没影响THEN凸台特征可疏忽；IF单个孔尺寸比较小且对整体注塑没影响且不会有熔接痕THEN孔特征可疏忽。

　　在建设剖析模型时，关于具有对称性的设汁模型，可以取其一部分停止剖析，而后把结果推广到整个模型。在基于特征的产品设计中，零件是由定义在特征库中的形状特征通过组合操作得到的，因此我们可以利用形状特征的生成办法及过程对形状特征停止对称简化。许多注塑件的形状特征是采纳扫掠成形办法，在扫掠表示法中记录了扫掠成形所需的截面轮廊线和扫掠轨迹线，可以利用扫掠轨迹线的对称性来判断整个几何特征的对称性。另外，我们还可以直接利用高层的语义信息对低层的几何形状停止对称性辨认。例如，几何模型中若存在形式形状特征，则可方便地判断几何形状的对称性。

　　降维简化是利用具有高维属性的低维实体来表示高维的实体，如可以利用具有厚度的平面来表示薄板，利用具有截而尺寸的直线来表示细长的圆柱，利用具有大小的点来表示二维的圆特征等。降维简化不但有利子CAE前处置，还可降低CAE求解剖析的计算复杂皮。注塑模具的流道特征和冷却特征均简化为点特征和线特征。

　　2.2中面模型的生成在基于特征的注塑模CAD模块中，注塑件和注塑模具的模型均采纳三维实体外型，‘而在许多成熟的注塑模CAE软件系统（如Moldflow，C-Mold等冲，思考到计算效率、计算精度以及计算本钱，一般采纳具有一定厚度的面来近似表示一个实体模型，即用中面模型来停止剖析。目前一些大型化的CAD外型软件中都内嵌有中面转换模块，如iDEAS的MIDSURFACE模块、UG的Midsurface模块等。

　　设计模型经过简化处置得到简化的设计模型，而后经过中面转换模块得到中面模型，中面模型经过IGES文件格式转换在CAE中停止自动网格划分，最终得到CAE剖析模型。

　　详细剖析建模过程如所示。

　　3基于特征和知识的CAE结果反响目前大部分的CAE软件采纳图形方式来显示剖析结果，尽管很直观，但不足对剖析结果的解释和阐明，全凭设计者的经历和知识来判断和剖析。因此有必耍开发CAE结果反响系统，对剖析结果停止解释和阐明，从而对设计停止评价和提出批改倡议。我们提出了基于知识和特征的CAE结果反响机制，包括结果的解释和剖析、设计的评价和批改。

　　3.1CAE结果解释和剖析经过注塑模CAE系统剖析得到的结果是甚于几何的单元和结点档次的，因此数据量是十分大的。怎样从这些庞大的数据群中提取出重要的信息便成为一个十分ffi要的问题。为理解释和剖析CAE结果，一个有效的系统必需至少具有以下3个功能nl：（1）从大量的信息中过滤出有用的音讯；（2）转换特征信息，使之可用于推理；（3）在数据表达的根底上对对象的状态（应变、应力、失效原则等）停止推理。

　　在数据的过滤中可采纳基于特征档次的数据提取，即建设设计模型中几何特征和剖析模型中结点群的映射。在提取出有用数据后，用数值/符号转换器生成可供推理的知识。

　　3.2设计评价和批改在对设计结果停止解释和剖析以后，便可对设汁停止评价和批改。评价和批改的根底是建设有效的评价知识库和批改倡议知识库。评价和批改的对象主耍包括注塑件的形状特征和资料特征以及注塑模的设计参数等。例如，一个薄壁的盒形件，在浇注完毕时，充模的百分比小于100%，经过评价知识库评价后，提出以下的倡议：（1）适当加大注射压力；（2）增加壁厚；（3）增加浇口。利用交互方式供用户选择。

　　特征的批改包括几何特征的批改和非几何特征的批改，详细包括以下几方面的内容：（1）删除几何特征；（2）增加几何特征；（3）编辑几何特征；（4）扭转资料特征；（5）批改技术特征等。基于特征和知识的CAE结果反响过程如。

　　4完毕语本文探讨了基于特征和知识的注塑模CAD/CAE集成框架及其实现技术，包括基于特征和知识的产品建模、剖析建模以及CAE结果反响，其核心思想是以特征技术作为桥梁、（下转第16〗页）时，协作效劳器才用一个HTTPGET恳求来检查文档是否须要从新获取。

　　4实现细节6.0平台上实现了DC-Apache系统。多数Web效劳器基于多线程模型或处置池模型来处置多客户的并发恳求。我们实现的DC-Apache系统原型基于处置池模型，这是因为实现DC-Apache系统时还没有多线程版本的Apache.思考在下一版本的DC-Apache系统中支持多线程模型。

　　每个协作效劳器上都须要建设一个文档图。因为DC-Apache系统是基于处置池模型的，文档图和其他相关信息（例如协作效劳器和复制文档的统计信息）应该被效劳器上所有的Apache进程共享。这些信息被存在共享内存中用信号灯来控制拜访。每个文档记录都包含文档名、外出超链接列表、BASE元素位置和领有该文档的效劳器名等信息。块表被用来索引共享内存块并且指示这些块的状态（例如已初始化和已调配）。块表的条目指示块是否和进程相联络并且在进程私有地址空间上存储块的地址，它被用来把逻辑地址翻译为进程私有内存空间地址。当一个文档被恳求，DC- Apahce模块用文档名在共享内存中定位文档记录。Hash表被用来把文档名翻译为文档记录的逻辑地址。Hash表中的抵触可以通过线性散列来处置。

　　5系统测试我们在由34台IntelPentium工作站组成的群集上测试实现>的DC-Apahce系统。工作站上运行6.0版本的RedhatLinux.使用1.3.9版本的Apache，编译进DC-Apahce模块。

　　作为协作效劳器的工作站在1到8台之间变迁，其他的工作站用来运行客户程序。测试数据集包含560个gif图像文件、1400个文本文件的测试站点，部分文本文件有很高的拜访率。

　　3个主要的性能参数，它们是每秒连贯数（Cps）、每秒传输字节数（Bps）和往返工夫（RTT）。RTT是客户发出恳求到收到响应的工夫距离，它包栝网络开销和效劳器处置工夫。这3个参数在客户端测试，测试结果首先在客户端记录下来，而后集中起来计算均匀值。

　　5.1单一Apache效劳器性能测试测试结果显示Web效劳器的性能随客户（负载）的增多而逐渐变坏。当负载轻的时候（客户数目少），Apache效劳器的性能在进程少的状况下比进程多的状况下要好，因为随着效劳器进程的增加，高下文切换和进程调度的开销增加；当负载重的时候，Apache效劳器的性能在进程少的状况下随着客户的增加迅速恶化，因为客户的连贯恳求不能被很快处置，招致保护很大数目TCP连贯状态的开销加。

　　5.2可伸缩性和有限存储空间下复制的测试测试结果显示，即使存在着频繁拜访的页面，随着协作效劳器数目的增加，效劳器响应工夫线性减少，DC-Apache系统性能线性增加。这阐明我们实现的DC-Apache系统有很高的近似线性可伸缩性。

　　为测试协作效劳器上有限磁盘空间对效劳器性能的影响，我们把一个效劳器指定为所有文档的家区效劳器，其他效劳器作为协作效劳器。实验结果显示，当磁盘配额被设为的时候，因为没有协作效劳器分担工作负载，DC-Apache系统就成为单一效劳器的状况。假如磁盘配额足够大以复制整个数据集，DC-Apache系统表现出最好的性能，而与存储管理的办法无关。

　　6小结基于动态操作嵌入在Web文档中的超链接以在一组协作效劳器间分派客户恳求的思想，我们设计并且实现了DC-Apache系统的原型。DC-Apache系统基于ApacheWeb效劳器，通过编译进新的模块加强了Apache效劳器的功能，使独自的Web效劳器能互相协作，分担工作负载。DC-Apache系统支持无缝的文档复制，可以坚持文档一致性，提供了处置有限存储空间下文档复制问题的办法，实现了效劳器间的负载均衡。

　　测试结果标明，DC-Apache系统能有效地在——组协作效劳器间均衡工作负载。文中设计并且实现的DC-Apache系统是提供篼性能、可伸缩的Web效劳器以处置Web上一直增长的通信量的一种有效办法。