知識庫在注塑模具設計系統中的應用研究

楊紅梅，馮路路，蔡南武

（荊楚理工學院，機械工程學院，湖北荊門448000）

知識庫在注塑模具設計系統中的應用研究

楊紅梅，馮路路，蔡南武

（荊楚理工學院，機械工程學院，湖北荊門448000）

結構相近的同類件在結構上有很多相似之處，因而對應的模具結構也很相似。為避免重復設計，將知識庫應用到注塑模設計中非常必要。本文將知識庫在注塑模設計中合理應用，并對該知識庫應用基礎的注塑模具設計系統的結構、數據流程以及知識庫組成進行了詳細闡述。

同類件知識庫注塑模具

注塑模設計一般是一對一的設計，即一個零件對應一副模具。注塑產品種類繁多，結構差異較大，與注塑件對應模具也會千差萬別。所以，要設計出一個基于知識的適應多個注塑零件的模具設計系統幾乎不可能。但是對某一個生成廠家而言，他所開發的注塑產品一般是一些系列件，功能相近、結構形狀相似。而新開發的產品大多是在前面產品接觸上的改進。這樣一些結構和形狀類似、尺寸不一的注塑產品即為同構件。對這些同構件進行模具設計時，每個模具零件都從頭到尾均重新設計一遍，勢必出現勞動重復、設計周期長。為提高模具設計效率，建立一個針對同類產品模具的知識庫，通過識別相似信息系統自動在知識庫中找到與之最接近的一副模具并調出來，設計人員再進行少量修改即可得到新產品的模具，從而達到減輕工作量，縮短設計周期等目的[1]。

本文以UGNX為平臺，研究知識庫在注塑模設計系統中如何有效實現一定的自動化和智能化，減少注塑模設計中的重復勞動。

1 模具設計系統的工作流程

如圖1所示為注塑模設計系統的工作流程，此系統采用自頂向下設計策略。由圖可見，注塑模設計過程主要有以下幾個步驟。第一步，在UG設計軟件中對產品進行建模。該模型不僅要準確反映產品結構及尺寸，還應包含產品材料、屬性及工藝特征等其它需要的信息。第二步，在該注塑件產品的結構、尺寸、生產批量等信息分析的基礎上，選定模具的基本結構及組成，確定一數幾腔、排列、澆口及有無側抽芯等信息。第三步，根據模具基本結構，再確定組成模具的每個零部件的結構，并計算具體尺寸，構建裝配及零件模型。第四步，根據設計要求及準則對設計結果進行校核。對設計不合理之處，返回修改相關零部件，必要時還需修改總體設計方案[2]。最后，生成與繪制二維裝配圖與零件圖。

圖1 注塑模設計系統工作流程

2 基于知識庫注塑模具設計系統的總體結構

知識庫應用到注塑模設計中要將兩個問題解決好。一是要在開發平臺和注塑模CAD系統中共享數據，以保證知識庫與二者的準確對接；二是系統本身的軟件結構、系統內部模塊劃分及各模塊之間的結構及數據流。基于以上考慮，本系統利用UG提供給用戶的二次開發接口UG/OPEN實現注塑模系統與UG平臺的集成，并在對系統的結構和功能進行分析后，建立如圖2所示的系統總體結構[3-4]。系統中知識庫是根據注塑模的設計規則、經驗、標準件等設計。而所有數據則通過一個數據庫管理系統來實現歸類、存儲及更新等管理。

圖2 系統總體結構

圖2中總體結構、模具布局、分型設計及標準件加載為該系統的具體設計模塊，各設計模塊均通過知識庫尋找滿足當前塑料件的設計實例，調用出來，完成注塑模各部分設計。

3 系統數據流程

此系統及其開發平臺之間的數據流程如圖3所示。

圖3 系統數據流程

4 系統知識庫的組成

一個廠家所生產的產品有很大一部分是結構相似、尺寸相近的同構件。在對這類同構件進行模具設計時一般都要遵守一些設計規范及經驗。在這些設計規范中可以提取一些通用的規范知識并保存在知識庫中。另外，一些典型的同構件注塑模具可以作為模板保存到知識庫中。最后一些標準件的尺寸、結構信息也可以保存到知識庫中。歸納起來，該系統的知識庫分為三大塊。一是模板實例庫[5]。該實例庫包含了初始化模塊中用于生成裝配結構的種子裝配體庫、頂針模塊中用到的頂針庫、頂針孔庫以及其它標準件庫組成。二是工藝庫主要用于存儲注塑模各零件的結構工藝信息。三是規則庫，用于存放一些與產品信息有關的各零件的尺寸及位置規則[6]。有些零件的設計參數可以直接從以往的設計經驗中總結出來，并且不依賴其他零部件的形狀和大小。而另外一些設計參數無法用具體數值表示，則需要通過知識和規則推理得到。該系統中，規則庫及工藝庫中數據都用EXCEL表格表示。模板實例庫則由EXCEL表格記錄實例存儲目錄路徑。系統中應用ODBC技術訪問數據源，從EXCEL表格中讀取相應數據。通過ODBC以及UG軟件提供的二次開發接口UG/open即可以實現知識庫與UG的完美對接。

5 結束語

同類相似的注塑件結構相似，因此模具結構也會存在相似之處。建立一個的知識庫來管理同一類注塑件的模具設計從而實現系統自動搜索最接近的模具結構式可行的。同類注塑件模具設計的自動化和智能化將是模具設計人員的主要研究方向。

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

[2]楊紅梅.基于知識的小型注射模快速設計系統研究.模具工業[J]，2008，34（3）：15-17.

[3]曹小平，陳磊，郝貴欣.噴管擴張段旋壓模具智能設計系統研究.火箭推進[J]，2015，41（5）：83-87.

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

[5]朱里，董碧丹，侯俊杰.知識模板在宇航產品設計過程中的應用.制造業自動化[J]，2016，38（3）：89-91.

[6]李海生，寇菲菲，蔡強，等.基于知識元的沖壓模具設計方法.計算機集成制造系統[J]，2014，20（2）：259-261.

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

YANG Hong-mei，FENG 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勢特色學科群化工裝備方向“基于知識的模具設計系統研究”（No.17050302）；荊楚理工學院科研項目“汽車座椅氣動腰托設計與開發”（No.CXY201501）

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