杨红梅，冯路路，蔡南武

（荆楚理工学院，机械工程学院，湖北荆门448000）

知识库在注塑模具设计系统中的应用研究

杨红梅，冯路路，蔡南武

（荆楚理工学院，机械工程学院，湖北荆门448000）

结构相近的同类件在结构上有很多相似之处，因而对应的模具结构也很相似。为避免重复设计，将知识库应用到注塑模设计中非常必要。本文将知识库在注塑模设计中合理应用，并对该知识库应用基础的注塑模具设计系统的结构、数据流程以及知识库组成进行了详细阐述。

同类件知识库注塑模具

注塑模设计一般是一对一的设计，即一个零件对应一副模具。注塑产品种类繁多，结构差异较大，与注塑件对应模具也会千差万别。所以，要设计出一个基于知识的适应多个注塑零件的模具设计系统几乎不可能。但是对某一个生成厂家而言，他所开发的注塑产品一般是一些系列件，功能相近、结构形状相似。而新开发的产品大多是在前面产品接触上的改进。这样一些结构和形状类似、尺寸不一的注塑产品即为同构件。对这些同构件进行模具设计时，每个模具零件都从头到尾均重新设计一遍，势必出现劳动重复、设计周期长。为提高模具设计效率，建立一个针对同类产品模具的知识库，通过识别相似信息系统自动在知识库中找到与之最接近的一副模具并调出来，设计人员再进行少量修改即可得到新产品的模具，从而达到减轻工作量，缩短设计周期等目的[1]。

本文以UGNX为平台，研究知识库在注塑模设计系统中如何有效实现一定的自动化和智能化，减少注塑模设计中的重复劳动。

1 模具设计系统的工作流程

如图1所示为注塑模设计系统的工作流程，此系统采用自顶向下设计策略。由图可见，注塑模设计过程主要有以下几个步骤。第一步，在UG设计软件中对产品进行建模。该模型不仅要准确反映产品结构及尺寸，还应包含产品材料、属性及工艺特征等其它需要的信息。第二步，在该注塑件产品的结构、尺寸、生产批量等信息分析的基础上，选定模具的基本结构及组成，确定一数几腔、排列、浇口及有无侧抽芯等信息。第三步，根据模具基本结构，再确定组成模具的每个零部件的结构，并计算具体尺寸，构建装配及零件模型。第四步，根据设计要求及准则对设计结果进行校核。对设计不合理之处，返回修改相关零部件，必要时还需修改总体设计方案[2]。最后，生成与绘制二维装配图与零件图。

图1 注塑模设计系统工作流程

2 基于知识库注塑模具设计系统的总体结构

知识库应用到注塑模设计中要将两个问题解决好。一是要在开发平台和注塑模CAD系统中共享数据，以保证知识库与二者的准确对接；二是系统本身的软件结构、系统内部模块划分及各模块之间的结构及数据流。基于以上考虑，本系统利用UG提供给用户的二次开发接口UG/OPEN实现注塑模系统与UG平台的集成，并在对系统的结构和功能进行分析后，建立如图2所示的系统总体结构[3-4]。系统中知识库是根据注塑模的设计规则、经验、标准件等设计。而所有数据则通过一个数据库管理系统来实现归类、存储及更新等管理。

图2 系统总体结构

图2中总体结构、模具布局、分型设计及标准件加载为该系统的具体设计模块，各设计模块均通过知识库寻找满足当前塑料件的设计实例，调用出来，完成注塑模各部分设计。

3 系统数据流程

此系统及其开发平台之间的数据流程如图3所示。

图3 系统数据流程

4 系统知识库的组成

一个厂家所生产的产品有很大一部分是结构相似、尺寸相近的同构件。在对这类同构件进行模具设计时一般都要遵守一些设计规范及经验。在这些设计规范中可以提取一些通用的规范知识并保存在知识库中。另外，一些典型的同构件注塑模具可以作为模板保存到知识库中。最后一些标准件的尺寸、结构信息也可以保存到知识库中。归纳起来，该系统的知识库分为三大块。一是模板实例库[5]。该实例库包含了初始化模块中用于生成装配结构的种子装配体库、顶针模块中用到的顶针库、顶针孔库以及其它标准件库组成。二是工艺库主要用于存储注塑模各零件的结构工艺信息。三是规则库，用于存放一些与产品信息有关的各零件的尺寸及位置规则[6]。有些零件的设计参数可以直接从以往的设计经验中总结出来，并且不依赖其他零部件的形状和大小。而另外一些设计参数无法用具体数值表示，则需要通过知识和规则推理得到。该系统中，规则库及工艺库中数据都用EXCEL表格表示。模板实例库则由EXCEL表格记录实例存储目录路径。系统中应用ODBC技术访问数据源，从EXCEL表格中读取相应数据。通过ODBC以及UG软件提供的二次开发接口UG/open即可以实现知识库与UG的完美对接。

5 结束语

同类相似的注塑件结构相似，因此模具结构也会存在相似之处。建立一个的知识库来管理同一类注塑件的模具设计从而实现系统自动搜索最接近的模具结构式可行的。同类注塑件模具设计的自动化和智能化将是模具设计人员的主要研究方向。

[1]陈东，褚作明，郑慧超，等.基于知识库的压铸模具专家系统.特种铸造及有色合金[J]，2012，32（3）：255-258.

[2]杨红梅.基于知识的小型注射模快速设计系统研究.模具工业[J]，2008，34（3）：15-17.

[3]曹小平，陈磊，郝贵欣.喷管扩张段旋压模具智能设计系统研究.火箭推进[J]，2015，41（5）：83-87.

[4]张永春，周洪，王秀凤。等.基于知识工程的冷冲压模具计系统.锻压技术[J]，2013，38（3）：125-128.

[5]朱里，董碧丹，侯俊杰.知识模板在宇航产品设计过程中的应用.制造业自动化[J]，2016，38（3）：89-91.

[6]李海生，寇菲菲，蔡强，等.基于知识元的冲压模具设计方法.计算机集成制造系统[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

绿色化工与制药工程优势特色学科群化工装备方向“基于知识的模具设计系统研究”（No.17050302）；荆楚理工学院科研项目“汽车座椅气动腰托设计与开发”（No.CXY201501）

杨红梅（1984-），女，湖北人，副教授，硕士，主要从事模具CAD方面的教学和科研工作。