塑料模具設計中KBE技術的應用研究

吳小江

（惠東縣技工學校，廣東 惠州 516300）

塑料模具設計中KBE技術的應用研究

Application of KBE technology on plastic mold design

吳小江

（惠東縣技工學校，廣東 惠州 516300）

塑料制品出現在我們生活的方方面面，傳統的金屬制品逐漸被輕巧耐用的塑料制品取代，而塑料制品的生產質量和效率也在不斷提高。在進行塑料產品生產時，需要由幾個部件組成的塑料模具來確保產品的成型，而塑料模具的設計就成為生產的關鍵。所以，為了能夠制造出高質量的塑料產品，還要對塑料模具的設計進行深入的探索和研究。

塑料模具；設計；KBE

制造業是我國經濟建設、國家基礎設施建設的關鍵，落實制造業的穩定發展，有利于國計民生。我國制造業正朝著快速、穩定、高科技的方向發展。雖然我國制造業與國外發達國家相比還有一定距離，但現代中國的制造業已經在創新上獲得優勢，因為技術的創新，不僅提高了生產效率，還提高了生產質量。新產品代表著新知識，知識實現了產品的創新設計，這也是21世紀知識經濟的重要力量與驅動因素。

1 KBE在塑料模具設計中的應用現狀

國內KBE的研究尚處于起步階段，把KBE應用于注塑模具設計制造方面更是如此。目前把KBE技術應用于模具設計制造的主力軍是上海交通大學模具CAD國家工程研究中心，他們在這方面做了大量工作，是國內應用KBE技術于模具設計制造最成熟的科研單位。并成功構建塑料成型缺陷診斷專家系統，可以幫助工藝師準確可靠地完成這項工作。

知識表達是基于規則和過程，使用了不精確推理和混合推理技術。系統具有良好的用戶界面，操作方便，易于使用與維護（如圖1）。行業內的各專家通過事例推理技術在注塑模具設計中的應用研究提出，通過對基于事例推理技術及注塑模具設計過程分析的方法，構建了一個基于事例推理的注塑模具結構設計系統，討論了基于事例推理在注塑模具結構設計系統的應用中關于事例的表示、事例的檢索、事例的修改等方面的問題。基于WEB的注塑模具知識庫系統作了大量工作，并開發出相關的系統，來幫助工程師高效率地設計注塑模具。

圖1 用戶界面示意圖

2 塑料模具設計中應用KBE技術存在的問題

當前制造業領域的競爭壓力越來越大，企業要想保持競爭的優勢，除了需要在較短的時間內推出高質量、低成本的產品，并提供優質的服務以外，企業的知識資產所起的作用越來越重要。然而，目前制造業普遍存在的問題是，傳統的設計采用階段性流程進行。各階段的工作，按企業部門組織順序進行，上層中的錯誤往往要在應用后期才被發現，形成“設計-制造-變更-重新制造”的不良循環，在產品設計初期，這種情況影響了設計者的創新性工作。而早起的智能系統也存在一些缺陷：①缺乏對數值計算的集成；②缺乏對眾多領域知識的集成；③缺乏對多種任務和功能的集成，設計對象的水準受到限制。

3 塑料模具設計中應用KBE技術對策

為了使設計者集中精力進行創新性工作，設計系統應幫助設計者從重復性的工作中解脫出來。如今，智能技術得到快速發展，人類將知識運用到智能技術中，改變了傳統落后的生產模式，創造了生產的勝利基于知識的工程（Knowledge-based Engi-neering，KBE）正是面向現代設計要求而產生、發展的新型智能設計方法和設計決策自動化的重要工具，是現代智能化設計的關鍵內容。

3.1 知識的表示

將現有知識運用到實際操作中，首先要把知識完整的表達出來，提高其影響力和使用效率。在塑料模具中所使用的知識之間有著各種各樣的聯系，整體系統性強，但有的系統鏈接較弱，所以，要先選擇一種較好的表達方式，根據塑料模具制作的特點，以及所要服務的對象，可以用產生式和過程式的混合知識表達方法進行知識表示。塑料模具設計的知識分為4部分。

（1）注塑模具總體結構知識：這種知識的整體性較差，一般是用定性去闡述知識，存在很多不確定性和復雜性，所以在塑料模具的設計方面多使用啟發性規則來表示。

（2）注塑模各系統知識：這種知識各系統間的聯系緊密，整體結構完整，且闡述內容也很清晰，并且用到很多定量計算的公式，易于使用面向對象與過程為主的知識表示方式，內嵌啟發式規則的表示方式。

（3）注射工藝環境知識：在知識推理中常用這種模式，它系統間聯系不強，內容簡單，將這些知識編制成表，在使用中根據表的主鍵直接查找，不僅提高了效率，還能對其它知識進行擴充。

（4）塑料制品的特征知識：塑料模具的出現是為了制造塑料制品，這種知識與制品之間有很多聯系，知識信息也與制品基本信息相關。通過運用這些知識，可以對某一項任務進行整體設計，完成塑料模具的設計，也便于對其進行整體維護和推理。

3.2 知識的維護

注塑模設計所用的知識數據庫信息量龐大，將所有模具設計的知識不僅集中管理，不僅會降低工作效率，難易完整維護，還會引發塑料模具設計所需要的知識有效率降低，將塑料模具設計按照知識分類，切割成幾個部分，分出一系列知識子空間，如規則庫、對象庫、案例庫、數據表庫。在對現有的知識空間進行管理，構成各個獨立的知識體系，如果模具設計并不復雜，不需要用到知識體系，那分割出來的知識體系也可以對整體知識數據庫進行管理。

3.3 有效利用其它程序與設備作為輔助

計算機網絡技術是各生活行業必不可少的技術，模具設計加上網絡技術，能提高效率和精確度，設計人員在使用相關設備和程序時，也是對自身技能的一種提高。目前常見的設備和程序有CAD，設計人員可以通過CAD系統計算出準確的模腔的尺寸，縮短設計的計算時間，進而提高設計效率。此外，如果出現誤差，還可以通過程序及時修改，并依據提供的收縮率、熱膨脹系數等給出相應的計算數據。

4 塑料模具設計中應用KBE技術的注意事項

4.1 做好設計前的材料收集工作

每一次設計，設計人員必須先對設計數據等信息進行收集、整理、確定，前期的材料總結工作尤為重要，這個過程包括收集會影響模具設計的因素、設計技巧、過程中應注意的事項等等，要生產出高水平的模具，前期工作必不可少，也只有對問題提前預設和控制，才能提高生產效率。

4.2 根據實際情況選擇公差標注

不同的公差標注對塑料模具的影響是不同的，精度高的模具要選擇合理的公差標注，最重要的是達到顧客的要求，如果是對精度要求不高，那就可以使用相對較低標準的公差標注。另外，設計之前還應考慮模具生產過程中的收縮膨脹問題，針對不同類型的模具提供不同的設計方案，提高生產的精確度。

5 結語

塑料模具的多樣性代表著塑料制品的多樣性，這是現代制造工業發展的結果，但塑料模具的基本結構基本上是一致的，在塑料模具設計過程中，有許多因素需要考慮，涉及到的設計知識也是方方面面，在設計中，要根據具體情況合理運用知識開展設計，對于重點部件及系統進行充分的關注，按照科學合理的模具設計程序和設計方法來進行塑料模具的設計，從而提高塑料制品的質量和效率。

［1]單方，陳璞，李美村. 事例推理技術在注塑模設計中的應用研究［J］. 廣東工業大學學報，2001（03）.

［2]趙震，彭穎紅. KBE在沖壓工藝設計中的應用［J］. 模具技術，2001（04）.

（P-01）

TQ320

1009-797X（2016）04-0013-02

B

10.13520/j.cnki.rpte.2016.04.007

吳小江（1985-），男，助理講師，本科學歷，研究方向為模具設計與制造。

2015-12-31