外文翻譯-- 注塑成型的智能模具設計工具.doc

-1-原文出處SubmittedtoASME/JDSMCSpecialIssueonSensors作者JagannathYammada,TerrenceL.Chambers,SurenN.Dwivedi原文標題IntelligentMoldDesignToolForPlasticInjectionMolding譯文標題注塑成型的智能模具設計工具摘要注塑成型是一個生產熱塑性塑料制品最流行的制造工藝，而模具設計是這個過程的一個重要方面。模具設計需要專業(yè)的知識、技能，最重要的是擁有該領域的經驗。三者缺一不可。生產塑料組件需要選擇恰當的模具，如果缺乏其中之一，這種選擇就得在反復試驗的基礎上進行。這會增加生產成本，并造成設計上的不一致。本文介紹了智能模具設計工具的發(fā)展。該工具捕獲模具設計過程的知識，并且以符合邏輯的方式將這些知識反映出來。所獲得的知識將是確定性的，但模具設計過程中的信息是非確定的。一旦開發(fā)了模具設計工具，它將指導使用者根據不同客戶的要求，為其塑料零件選擇合適的模具。導言注塑成型工藝過程需要專業(yè)的知識、技能，最重要的是需要它成功的實踐經驗。通常是工藝參數控制過程的效率。在制造過程中，有效地控制和優(yōu)化這些參數能實現一致性，這種一致性會在零件質量和零件成本上表現出來的問題。1智能化工程模塊注塑成型工藝（IKEM）基于知識的智能化工程模塊的注塑成型工藝（IKEM）是一種軟件技術，它領先于并行工程和CAD/CAM系統(tǒng)。它集成工程的設計和制造工藝的最新知識，給用戶各種設計方面的指示，通過減少在產品開發(fā)設計階段的工程變更，有助于減少一些工時。該系統(tǒng)將用于注塑設計，設計迭代和流程整合。目前的過程由許多手工計算、CAD圖形結構和從以前項目取得的經驗三部分組成。一旦工程師完成設計，這將是性能評估。-2-該IKEM項目已分為三大模塊。(1)費用估算模塊(2)模具設計模塊(3)生產模塊IKEM系統(tǒng)有兩種形式輸入。在一個CAD模型的形式（Pro/E文件）下輸入，和在給出的用戶界面形式下輸入。圖1-1說明了那種進入每個模塊的輸入形式和用戶輸出形式。制造商的經驗水平將決定如何有效地控制工藝參數。有時這就導致人為錯誤引起的不一致性。還有經驗不足，時間、資源短缺和創(chuàng)新的空間不大的情況。通過創(chuàng)造所謂的“智能模型”的問題，工程學知識提供了一個可行的方案去解決所有這樣圖1-1組織工程的IKEM2智能模具設計工具在它的基本形式中模具設計工具是一個從文本文件中提取輸入的VisualBasic應用程序，這種文本文件包含關于零件和用戶輸入程序。該文本文件包含來自Pro/E的一個信息文件的零件的幾何解析。輸入是用來估測模具得尺寸和其它各種特性。2.1文獻回顧用戶輸入形式CAD模型語法分析程序成本估計制造模架設計用戶輸出形式-3-模具設計的是另一種注塑成型過程的階段，有經驗的工程師在很大程度上有助于自動化進程，提高其效率。這個問題需要注意的是深入研究設計模具的時間。通常情況下，當設計工程師設計模具時，他們會參閱表格和標準手冊，這會消耗大量的時間。另外，在標準的CAD軟件中需要大量的時間去考慮模具的建模組件。不同的研究人員已經解決了縮短用不同的方式來設計模具所花費的時間的問題。凱爾奇和詹姆斯采用成組技術來減少模具設計時間。聚合一類注塑成型件的獨特的編碼系統(tǒng)和在注射模具中所需的工具已開發(fā)，它可以適用于其它產品生產線。實施編碼系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)也已經被開發(fā)。通過獲取在這方面領域的工程師的經驗和知識，嘗試直接使模具設計過程的自動化。并行模具設計系統(tǒng)的研究開發(fā)就是這樣的一個過程，在并行工程環(huán)境中試圖制定一個系統(tǒng)的注塑模具設計流程。他們的研究目標是研制一個有利于并行工程實踐的模具開發(fā)的進程，和研制開發(fā)一個以知識為基礎的為注塑模具設計提供工藝問題和產品要求的輔助設計。通過各種方式獲取關于模具設計過程的確定信息和不確定信息，研究人員一直試圖使模具設計流程自動化。這個研究試圖研制開發(fā)一個獨特的模具設計應用程序，它一確定性和不確定性兩種形式獲取信息。2.2采用的方法為了發(fā)展智能模具設計工具，傳統(tǒng)的模具設計方法在被研究。應用程序開發(fā)人員和設計工程師合作設計一種特定塑料零件的模具。在此期間，被工程師采納用來選擇模底座的方法正在被地密切關注和篩選過程的各個方面，需要他的知識經驗來確定。此外，有時候工程師將參考圖表和手冊以規(guī)范其甄選過程。這耗費時間的過程，稍后也被記錄在應用程序中。系統(tǒng)的闡述依據輸入和輸出的應用程序是下一階段。這涉及到如何定義什么養(yǎng)的模具布局信息是用戶最需要的，也是他輸入最少卻得到相同的輸出。根據在模具設計工作中收集到的信息，由工程師遵循的公約被轉化為if-then規(guī)則。決策表是用來解釋各種可能出現的情況，它們是當處理模具設計工程中某一特定的方面所提出的。這樣被制定規(guī)則，然后被組織在相互交融的模塊中，使用應用程序開發(fā)環(huán)境。最后，應用程序是檢驗其正確性，當涉及到為塑料零件設計模具在工業(yè)生產中。2.3選擇合適的模架通常情況下，為制造塑料零件選擇適當的模架所涉及的有：（1）估計模腔數模腔數量的決定取決于在一定時間內所需部件的數量，像機器的塑化能力，廢品率等問題也會影響到模架的模腔數量。（2）確定鑲塊及其尺寸鑲塊有助于模架重用，因此有助于降低生產成本。-4-當涉及到尺寸和數量的選擇，作出決定取決于現有的鑲塊的重用性和新的鑲塊的成本。（3）確定澆道的尺寸和定位澆道的尺寸取決于所成型的材料。盡管還有其它要考慮材料特性來決定它的澆道的尺寸供符合它的流量要求。轉輪的定位，取決于所用流道的拓撲布局。雖然循環(huán)的澆道系統(tǒng)始終是最好的，支道系統(tǒng)的平衡，避免流道均衡補償的樹枝狀澆道系統(tǒng)是一個最被廣泛應用的系統(tǒng)。（4）確定澆道直徑澆道直徑決定于模具的尺寸，模腔的數量或在一定的時間內用來填補的塑料的總數。（5）澆口的定位塑料在某一點進入模腔，在這點可以均勻填充滿模腔。澆口可以設在循環(huán)模腔的任何周圍點，但當填補矩形腔時，必須從中部流進。（6）確定供水道的的尺寸和定位供水道之間和從模具中的任何壁上以標準的距離定位。該公約不是用一個直徑范圍定位水道在模具壁上。（7）根據以上結論確定模具的尺寸根據以上的所有結論，模具的大概尺寸可以被估計，并四舍五入至最接近的產品目錄號。在模架以前，如果重新設計，考慮到以上所有方面會降低成本和減少設計時間，進入重新設計。2.4問題的提出建立問題，需要人的知識和經驗，模具設計方面消耗的時間涉及到圖表，數據表等，為開發(fā)應用程序的問題解釋如圖2-1所示。雖然大部分的輸入如模腔數、腔的圖像尺寸、周期時間，都是根據客戶要求，其他輸入如塑化能力、每分鐘注射量等，可從機器的說明書中獲得。應用程序的輸出包含模具尺寸和其他資料，這顯然有助于在目錄中選擇標準模架。除了輸入和輸出，圖2也顯示了產生的最終輸出的各種模塊。2.5制定規(guī)則在這個階段，專家的知識可以通過多形式的“如果-那么”語句表現出來。這個規(guī)則