基于特征的注塑模智能浇注设计系统的研究

2019-04-16 14:22:50 22
本文转载自网络,如有侵权,请联络删除:  01.056机械科学与技术基于特征的注塑模智能浇注设计系统的钻研王轶为,娄臻亮,彭颖红(上海交通大学模具CAD国家工程钻研中心,上海王轶为停止了钻研。

  注塑模的设计和制造水平是掂量一个国家工业水平的重要标记。由于注塑成型零件具有消费效率高,产品质量稳定,以及消费本钱低等特点,因此开展注塑模工业就成为当代促进塑料制品及机电产品优质便宜消费的重要伎俩。浇注系统是注塑模构造设计中重要的一环。在注塑过程中,塑料熔体经过流道系统(喷嘴、流道和浇口)进入模具型腔。因此塑件的许多缺陷,如:翘曲、熔接痕、剩余应力的产生都与浇注系统的设计有着亲密的关系。

  如今传统的注塑模设计办法主要利用工程设计人员的经历确定浇注系统的各个部分参数,在试模阶段评估初始设计的好坏。此法效率低、本钱高、模具消费周期长,不合乎现代制造业竞争剧烈的市场形势。另一方面近年来国内外已普遍使用诸如:MoldflowTM%CMokPCAE剖析软件来模拟注塑时的熔体活动行为以测验浇注系统的设计,但由于CAE的应用多属补救型和测验型并且基于模拟反响的CAE/CAD反向集成技术不很成熟,CAE的应用并不能自动地对设计停止评价和批改。

  基于上述现状我们认为若在设计阶段就引入人工智能技术,联合CBR和RBR开发智能专家系统,争取在首次设计中尽量精确、合理地设计流道系统就能减少物理试模和数值模拟的次数以进步设计效率。RBR是基于规则的推理技术,适用于实践知识比较规范、严谨的强知识领域;CBR是基于事例的推理技术,其中Case库中的Case是专家的经历,属于直接的原知识,这类知识可以方便地参与到Case库并停止批改,故CBR技术合适于实践知识较含糊的弱知识领域注塑模浇注系统的设计有一定的规则却又不乏灵敏和多变。假如在此领域将两种机制联合起来,设计过程将更为高效。

  1塑件的特征分类它与面向对象的技术严密联合,为各类工程产品在计算机内建设数据模型提供了一个良好的表达方式。特征首先是几何信息和非几何信息的综合体,它既包含了低层的几何信息,又能为下游的加工、剖析提供高层的语义信息构造注塑件产品模型的特征分为以下几类:形状特征、精度特征、材料特征、技术管理特征和剖析特征本文在此重点钻研形状特征,因为形状特征是产品上一定几何元素组成的特定形状,具有特定的属性,它对浇注系统的设计规则和类型选择有着直接影响。塑料制品品种繁多,形状各异,若不停止归属分类,CBR设计过程将很难停止以主要形状构造及注塑时塑料活动行为近似为准则,我们把多数的塑料制品按形状分为杆套管类、板座盘类、箱的形状特征在构造零件的几何形状、满足零件的功能要求和制造要求中所起的作用是不同的,有些形状特征用于构造零件的形体构造,而有些只用于修饰零件部分的轻微形状,可见零件的形状特征具有档次关系属性=由此可将形状特征分为主形状特征(基特征)和辅助形状特征(辅特征)主特征用于描绘零件的根本几何形体,是一个独立的几何形状:辅特征是相关于其所附加的主特征、辅助特征的几何尺寸较小的形体或是部分修饰。

  辅助特征和主形状特征间的联络是附属关系。从塑件的整体上看,主形状特征有外形特征和内形特征之分。针对这两种特征又可根据其复杂水平分为简略基元特征和复杂自由曲面特征=简略基元特征是指板、盒、圆柱、圆锥等简略几何形体;复杂自由曲面特征又遵循曲面生成,分为沿曲线拉伸曲面、旋转曲面网格曲面、直纹面等几类辅助特征也可进一步分为简略辅助特征和复合辅助特征简略辅助特征包括凸起(凸台)凹陷(L、槽等)过渡(倒角)及修饰(各类花纹、螺纹),复合特征是由若干简略特征组合而得到。

  2浇注智能设计系统构造剖析有关注塑模流道设计方面的专家知识被包含在此基于RBR和CBR的混合系统中。整个系统的构造框架以及设系统输入模块作为与用户交互的接口,主要用于搜集必要的设计信息,如:所用的塑料品种、注射机的注塑参数、模具其他部分的相关信息和塑件的特征信,息其中塑件的特征信息最为关键,因为它是CBR模块事例检索的根据和RBR模块动态知识的主要来源。

  此模块主要用于浇注系统的初始设计,用于确定浇口和流道设计参数的合理范围。通过检索和匹配与过去特征类似塑件的成功设计实例,可以快速产生设计预案利用基于规则的推理停止流道系统的详细和优化设计,通过规则和经历公式的引导,最终产生浇口和流道的几何尺寸。在特征模型库的支持下,系统自动创建浇注系统的实体模型。

  浇口和流道的详细地位和几何信息包括:浇口模式、在塑件上的地位、主流道和分流道的截面尺寸、流道系统的长度等。

  3智能浇注设计系统的关键技术钻研一位有经历的注塑模设计师在设计一副新模具时,总是本能地回顾一些过去成功的设计实例来快速造成一定的设计计划在此根底上再针对现时的设计要求作一定的批改和优化,如此就能产生一个新的合理计划了本系统的实现原理根本与此类似:在CBR中,Case库模拟了人脑的记忆,其中存储了一些具有各类塑件形状特征的浇注系统设计实例(事例),这些事例以基于产品特征档次关系的方式组织,在须要的时候能快速从Case库中检索出相关事例。当然检索出的事例不可能与新的情形完全一致,这就须要利用RBR模块停止批改和优化新的设计计划也将被存入库中,新的Case索引同时建设和存储,这样系统又能一直学习新的知识下面本文将对系统中CBR和RBR两个关键模块技术作详细论述(1)CBR模块关键技术。Case库的设计在Case库中的任何一个Case均由三个主要的组成部分,即其中PD为问题描绘、SOL为问题处置计划、OC为由问题解法所可能产生的结果在本系统中问题描绘主要是由塑件的特征(几何)材料以及注塑机参数等系统输入信息构成;问题处置计划则包括浇口的类型、数目地位和流道的类型、排布方式等信息;成形缺陷信息包含在问题的结果中,详细的缺陷信息包括:塑件最易产生的缺陷类型(翘曲、收缩等)和地位。

  Case库设计的另一个重要方面是Case的组织Case库的组织模式多样:链表、档次和类似网状的构造,或是几品种型的组合在本系统中以塑件的特征组合档次关系为蓝本,以链表和档次联合的方式来组织Case.Case的检索关键的评判规范是类似性剖析。由于Case库是链表和档次相组合的构造,在Case搜寻时将采纳两种不同的算法首先是树的遍历算法,然后再用线性链表的搜寻另一方面类似匹配水平的计算主要通过评估函数来进(2)中:Case》是第i个Case的第j个属性值;K=Ian▲I(属性个数),A.(i=1,2)为相应事例的属性集;权因子wj标明第j个属性在Case中的重要性若第j个属性值是符号型值,则在其雷同时CaseUCn)-Case2(Cm)=;不雷同时为1(2)RBR模块关键技术。设计知识的表达最常用的知识表示办法是产生式规则但是框架构造具有组织成块知识的良好特性,因此将二者停止有机的联合,建设基于框架规则的系统可以提供工程设悸系统良好的开发、调试和管理帮忙。本文在RBR模块中设计知识是以前向推理的产生式规则表达,以框架构造描绘每个设计知识的内容。在框架知识库中,规则知识框架类似于产生式规则的知识表示,框架中具有IFTHEN两个部分,别离由不同的槽来记述IF部分记述规则知识的条件,THEN部分记述知识的结论或操作框架构造的建设采纳面向对象的技术,这样可表达类的继承每个产生式规则被激活后得到相应的选择和计算结果在实际设计中对每个详细问题选择激活相应的规则,直到取得所有设计过程所须要的知i识下面给出框架-见则BNF范式领域知识=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二=字符串父框架名=字符串子框架名二=字符串变量组=变量丨变量变量X=变量名变量类型变量值变量计算方式规则组::=规则丨规则规则X =1F逻辑式逻辑式THEN逻辑式逻辑式逻辑式X=变量逻辑运算符变量值逻辑运算符X=>I=I

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