基于特征的注塑模智能澆注設計系統的研究
注塑模的設計和制造水平是掂量一個國家工業水平的重要標記。由于注塑成型零件具有消費效率高,產品質量穩定,以及消費本錢低等特點,因此開展注塑模工業就成為當代促進塑料制品及機電產品優質便宜消費的重要伎倆。澆注系統是注塑模構造設計中重要的一環。在注塑過程中,塑料熔體經過流道系統(噴嘴、流道和澆口)進入模具型腔。因此塑件的許多缺陷,如:翹曲、熔接痕、剩余應力的產生都與澆注系統的設計有著親密的關系。
如今傳統的注塑模設計辦法主要利用工程設計人員的經歷確定澆注系統的各個部分參數,在試模階段評估初始設計的好壞。此法效率低、本錢高、模具消費周期長,不合乎現代制造業競爭劇烈的市場形勢。另一方面近年來國內外已普遍使用諸如:MoldflowTM%CMokPCAE剖析軟件來模擬注塑時的熔體活動行為以測驗澆注系統的設計,但由于CAE的應用多屬補救型和測驗型并且基于模擬反響的CAE/CAD反向集成技術不很成熟,CAE的應用并不能自動地對設計停止評價和批改。
基于上述現狀我們認為若在設計階段就引入人工智能技術,聯合CBR和RBR開發智能專家系統,爭取在首次設計中盡量精確、合理地設計流道系統就能減少物理試模和數值模擬的次數以進步設計效率。RBR是基于規則的推理技術,適用于實踐知識比較規范、嚴謹的強知識領域;CBR是基于事例的推理技術,其中Case庫中的Case是專家的經歷,屬于直接的原知識,這類知識可以方便地參與到Case庫并停止批改,故CBR技術合適于實踐知識較含糊的弱知識領域注塑模澆注系統的設計有一定的規則卻又不乏靈敏和多變。假如在此領域將兩種機制聯合起來,設計過程將更為高效。
1塑件的特征分類它與面向對象的技術嚴密聯合,為各類工程產品在計算機內建設數據模型提供了一個良好的表達方式。特征首先是幾何信息和非幾何信息的綜合體,它既包含了低層的幾何信息,又能為下游的加工、剖析提供高層的語義信息構造注塑件產品模型的特征分為以下幾類:形狀特征、精度特征、材料特征、技術管理特征和剖析特征本文在此重點鉆研形狀特征,因為形狀特征是產品上一定幾何元素組成的特定形狀,具有特定的屬性,它對澆注系統的設計規則和類型選擇有著直接影響。塑料制品品種繁多,形狀各異,若不停止歸屬分類,CBR設計過程將很難停止以主要形狀構造及注塑時塑料活動行為近似為準則,我們把多數的塑料制品按形狀分為桿套管類、板座盤類、箱的形狀特征在構造零件的幾何形狀、滿足零件的功能要求和制造要求中所起的作用是不同的,有些形狀特征用于構造零件的形體構造,而有些只用于修飾零件部分的輕微形狀,可見零件的形狀特征具有檔次關系屬性=由此可將形狀特征分為主形狀特征(基特征)和輔助形狀特征(輔特征)主特征用于描繪零件的根本幾何形體,是一個獨立的幾何形狀:輔特征是相關于其所附加的主特征、輔助特征的幾何尺寸較小的形體或是部分修飾。
輔助特征和主形狀特征間的聯絡是附屬關系。從塑件的整體上看,主形狀特征有外形特征和內形特征之分。針對這兩種特征又可根據其復雜水平分為簡略基元特征和復雜自由曲面特征=簡略基元特征是指板、盒、圓柱、圓錐等簡略幾何形體;復雜自由曲面特征又遵循曲面生成,分為沿曲線拉伸曲面、旋轉曲面網格曲面、直紋面等幾類輔助特征也可進一步分為簡略輔助特征和復合輔助特征簡略輔助特征包括凸起(凸臺)凹陷(L、槽等)過渡(倒角)及修飾(各類花紋、螺紋),復合特征是由若干簡略特征組合而得到。
2澆注智能設計系統構造剖析有關注塑模流道設計方面的專家知識被包含在此基于RBR和CBR的混合系統中。整個系統的構造框架以及設系統輸入模塊作為與用戶交互的接口,主要用于搜集必要的設計信息,如:所用的塑料品種、注射機的注塑參數、模具其他部分的相關信息和塑件的特征信,息其中塑件的特征信息最為關鍵,因為它是CBR模塊事例檢索的根據和RBR模塊動態知識的主要來源。
此模塊主要用于澆注系統的初始設計,用于確定澆口和流道設計參數的合理范圍。通過檢索和匹配與過去特征類似塑件的成功設計實例,可以快速產生設計預案利用基于規則的推理停止流道系統的詳細和優化設計,通過規則和經歷公式的引導,最終產生澆口和流道的幾何尺寸。在特征模型庫的支持下,系統自動創建澆注系統的實體模型。
澆口和流道的詳細地位和幾何信息包括:澆口模式、在塑件上的地位、主流道和分流道的截面尺寸、流道系統的長度等。
3智能澆注設計系統的關鍵技術鉆研一位有經歷的注塑模設計師在設計一副新模具時,總是本能地回顧一些過去成功的設計實例來快速造成一定的設計計劃在此根底上再針對現時的設計要求作一定的批改和優化,如此就能產生一個新的合理計劃了本系統的實現原理根本與此類似:在CBR中,Case庫模擬了人腦的記憶,其中存儲了一些具有各類塑件形狀特征的澆注系統設計實例(事例),這些事例以基于產品特征檔次關系的方式組織,在須要的時候能快速從Case庫中檢索出相關事例。當然檢索出的事例不可能與新的情形完全一致,這就須要利用RBR模塊停止批改和優化新的設計計劃也將被存入庫中,新的Case索引同時建設和存儲,這樣系統又能一直學習新的知識下面本文將對系統中CBR和RBR兩個關鍵模塊技術作詳細論述(1)CBR模塊關鍵技術。Case庫的設計在Case庫中的任何一個Case均由三個主要的組成部分,即其中PD為問題描繪、SOL為問題處置計劃、OC為由問題解法所可能產生的結果在本系統中問題描繪主要是由塑件的特征(幾何)材料以及注塑機參數等系統輸入信息構成;問題處置計劃則包括澆口的類型、數目地位和流道的類型、排布方式等信息;成形缺陷信息包含在問題的結果中,詳細的缺陷信息包括:塑件最易產生的缺陷類型(翹曲、收縮等)和地位。
Case庫設計的另一個重要方面是Case的組織Case庫的組織模式多樣:鏈表、檔次和類似網狀的構造,或是幾品種型的組合在本系統中以塑件的特征組合檔次關系為藍本,以鏈表和檔次聯合的方式來組織Case.Case的檢索關鍵的評判規范是類似性剖析。由于Case庫是鏈表和檔次相組合的構造,在Case搜尋時將采納兩種不同的算法首先是樹的遍歷算法,然后再用線性鏈表的搜尋另一方面類似匹配水平的計算主要通過評估函數來進(2)中:Case》是第i個Case的第j個屬性值;K=Ian▲I(屬性個數),A.(i=1,2)為相應事例的屬性集;權因子wj標明第j個屬性在Case中的重要性若第j個屬性值是符號型值,則在其雷同時CaseUCn)-Case2(Cm)=;不雷同時為1(2)RBR模塊關鍵技術。設計知識的表達最常用的知識表示辦法是產生式規則但是框架構造具有組織成塊知識的良好特性,因此將二者停止有機的聯合,建設基于框架規則的系統可以提供工程設悸系統良好的開發、調試和管理幫忙。本文在RBR模塊中設計知識是以前向推理的產生式規則表達,以框架構造描繪每個設計知識的內容。在框架知識庫中,規則知識框架類似于產生式規則的知識表示,框架中具有IFTHEN兩個部分,別離由不同的槽來記述IF部分記述規則知識的條件,THEN部分記述知識的結論或操作框架構造的建設采納面向對象的技術,這樣可表達類的繼承每個產生式規則被激活后得到相應的選擇和計算結果在實際設計中對每個詳細問題選擇激活相應的規則,直到取得所有設計過程所須要的知i識下面給出框架-見則BNF范式領域知識=框架框架框架=框架名變量組規則組目的組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=字符串變量組=變量丨變量變量X=變量名變量類型變量值變量計算方式規則組::=規則丨規則規則X =1F邏輯式邏輯式THEN邏輯式邏輯式邏輯式X=變量邏輯運算符變量值邏輯運算符X=>I=I