Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｍａｎｕｆａｃｔｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｎｏ．７，２０１２ 基于智能的注塑模ＣＡＤ系统二次开发平台的设计 段利君 （绵阳职业技术学院，四川绵阳６２１０００） 摘要：分析了注塑模设计的发展趋势，探讨了利用现有的软件在微机上二次开发ＣＡＤ系统的方法，并提出了注塑模 二次开发ＣＡＤ智能系统框架，在上述理论工作的基础上，对其中与开发有关的关键问题，做了深入细致的理论研究。 关键词：注塑模；ＣＡＤ系统；二次开发专家系统 中图分类号：ＴＰ３９１．７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—５４５Ｘ（２０１２）０７—００８２－０３ 我国的注塑模具工业发展迅速，塑料工业产品 质，都具有十分重要的技术经济意义，没有模具标准 的品种和数量不断增加，对注塑模具品质的要求也 件的专业化和商品化，就没有模具工业的现代化。 越来越高，同时力求尽可能缩短注塑模具的设计和 （２）数字化、信息化技术得到重视。模具数字化 生产周期。智能化是模具ＣＡＤ设计发展的一个主要 设计制造及企业信息化管理技术，是提高模具行业 方向。 整体水平的有效技术手段，能够极大地提高模具生 产效率和产品品质。 １ 注塑模ＣＡＤ系统开发平台的发展趋势 （３）智能化技术开发，提高注塑模具设计成功 率，缩短注塑模具制造周期，已经成为模具产业的主 现在，塑料制品日益进入千家万户的生活。越来 旋律。发展专家ＣＡＤ系统，应用专家智能系统具有 越多的企业已经意识到，自己的产品要想占据市场 的逻辑推理和决策判断能力，实现产品生命周期各 主导地位，必须加快注塑模具的ＣＡＤ系统研发进 个环节的智能化，实现生产过程各个环节的智能化， 程。ＣＡＤ／ＣＡＭ系统在模具行业中得到了广泛应用， 以及模具设备的智能化，也要实现人与系统的融合， 但由于这些ＣＡＤ／ＣＡＭ系统，都是作为通用机械设计 以及人在其中智能的充分发挥。智能化、自动化是注 与制造软件来设计的，没有特别针对模具。为了提高 塑模具设计发展的一个主要方向。 设计的效率与正确率，需要对该系统进行二次开发。 注塑模的ＣＡＤ系统的设计与开发，是一个繁重 ２ 基于智能的注塑模ＣＡＤ系统二次开发平 而复杂的过程。计算机辅助塑料模具设计，首先要进 台的架构 行理论分析，然后还要研究模具充填行为的模拟。关 于这方面的研究，国内一些单位在注塑模ＣＡＤ方面 ＣＡＤ软件二次开发，是指在现有的软件基础上， 做了不少工作。模具工业在世界各国经济发展中，都 用户根据自身的特殊技术需求，进行功能扩展，或对 具有重要的地位。模具ＣＡＤ技术，已成为衡量一个 原有功能加以完善，以达到提高设计品质和生产效 国家产品制造水平的重要标志之一。 率，以及技术水平的目的，适应用户信息化的进一步 自２０世纪９Ｏ年代至今，中国注塑模具工业突 需求。其目的，是充分发挥通用ＣＡＤ软件的价值。二 飞猛进地发展，模具制造行业的追求目标，是提高产 次开发增强了原有软件的针对性和专用性，属于软 品品 黄，不断的提高加工效率，最大限度降低成本， 件创新的一种。 满足用户需求。 ２．１二次开发平台的设计原则 具体表现出以下特征： ＣＡＤ软件的二次开发平台，是一个用户与ＣＡＤ （１）标准化。商品化、专业化进程的加快，对缩短 软件之间交换信息的平台，是一个媒介，用户是通过 模具设计制造周期、降低模具生产成本、提高模具品 它来调用ＣＡＤ软件的对外开放资源；同样，ＣＡＤ软 收稿日期ｉ２０１２—０４—２２ 作者简介：段利君（１９６９一），女，四川广安人，讲师，学士学位，研究方向为机电一体化。 ８２ 《装备制造技术））２０１２年第７期 件也是通过它来实现用户的功能请求。因此，二次开 （５）可扩展性。ＣＡＤ二次开发的可扩展性，是指 类似于搭积木，可以根据 发平台追求的目标，是提高产品品质及生产效率，缩 该系统具有很大的灵活性，短设计周期及制造周期，降低生产成本，最大限度地 需要通过系统提供的功能配置模块增删组件或简单 提高模具制造业的应变能力，满足用户需求，具体要 配置，而不需要对软件系统本身做任何程序上的修 遵循以下的原则： 改，就可以达到目的。ＣＡＤ具有二次开发扩展性的同 （１）工程化原则。二次开发应按照软件工程学的 时，要求ＣＡＤ软件系统，能提供尽可能多的开放功 方法和步骤进行，突出工程化的思想。首先，是根据 能，用户在使用这些功能，可以确切知道其用法，自行 用户要求制定总体规划，并依据总体规划，制定详细 编写基于这些开放功能的函数、类或其他扩展功能。 的任务书以及系统要达到的目标。然后，将目标做结 ２．２二次开发专家系统 构设计，规划出系统模型，在图形库的支持下编写程 在现阶段，人工智能的应用主要是以专家系统 序。最后，是系统的测试和集成，保证软件的可靠性、 有效性和可维护性。工程化的原则和方法，就是在软 件生命周期的各个阶段，都要按照企业的流程进行。 只有这样，最后生产出来的产品品质才能得到保证。 （２）模块化原则。模块通常是由元件和零部件组 合而成的、具有独立功能的、可成系列单独制造的标 准化单元，通过不同形式的接口，与其化单元组成产 品，且可分、可合、可互换。即是把大系统加以分割， 分成若干个楣对独立的部分，变复杂为简单，从而使 问题易于解决。模块化可以使开发人员同时进行不 同模块的开发，缩短软件开发周期；在软件需要维护 和修改时，也仅对相关模块进行修改即可，避免了对 整个程序的修改；在扩展时，只要把独立的功能模块 集成即可运行。系统功能模块化，是信息管理系统的 重要特点。随着经济的发展和技术创新步伐的加快， 复杂的大系统日渐增多，模块化也就成了人们用来 处理复杂问题的常用方法。 （３）继承性原则。二次开发是在已有软件基础 上，根据实际需要而进行的再开发，在很大程度上取 决于支撑软件的性能和开放程度，以及开发者对支 撑软件的理解。继承性有助于提高软件产品的品质 和开发效率，有助于降低软件的二次开发和维护费 用，它要求二次开发后的系统，在界面风格和概念 上，与原软件保持一致．新加入的部分在操作、功能 等方面与原系统实现无缝集成，从而保持系统的一 致性和完整性。 （４）标准化原则。在ＣＡＤ软件开发项目立项时， 开发者同时就应该确定该项目需要符合的标准，包 括所开发的软件本身，应该符合的技术标准，以及在 软件开发时，为确保软件品质而应该符合的标准。 ＣＡＤ系统的二次开发，不同于一般软件的设计，它的 运行过程是对具体机械设计过程的模拟，机械设计 过程也有着严格的国家标准的规定。必须符合机械 工程设计的特点。 的方式来体现的，即把专家系统与原ＣＡＤ系统有机 地结合在一起。在智能型二次开发ＣＡＤ系统中，专 家系统承担需要依靠知识和经验作出推理判断，主 要设计过程决策、技术决策和各种结果评价等。其技 术核心就是以专家知识和经验，建立专家系统模型， 采用规则控制下的产生式系统和启发式推理，来实 现系统的智能化。 ２．３智能的注塑模ＣＡＤ系统二次开发平台的架构 注塑模具属于高科技产品，要完成一副合格的 注塑模，需要经过设计、零件加工、装配、调试、修正 等诸多环节的协作来完成。注塑模ＣＡＤ专家系统与 ＣＡＤ系统有机结合起来，建立注塑模具ＣＡＤ专家系 统，以提高模具总体设计、工艺设计的科学性和模具 ＣＡＤ的技术水平，提高模具的设计质量和设计效率。 注塑模设计内容广泛，包括以下这些方面： 模具成型部分结构；浇注系统、排气系统的结构 形式；计算模具的强度，设计模架结构、设计脱模机 构、设计分模面、设计温控系统、设计浇注系统等；分 型面及脱模方式；外形结构及所有联接件、定位、导 向件的位置等。 设计人员将用户要求、设计加工条件等设计原 始信息，通过系统人机交互界面输入计算机，自动进 入黑板控制结构的公共数据库中。然后方案设计专 家系统，根据公共数据库中的资源，从零件图库中推 出要设计的注塑模的结构图示，从零件图中可看到 注塑模零件的基本结构形式。ＣＡＤ专家系统的显著 特征，是拥有解决产品设计问题的知识库，具有选择 知识、协调工程数据库与图形库共同完成设计任务 的推理决策机制。黑板控制结构，是具有协同知识、 协同知识推理机的总模块，用于各专家系统间的协 同求解控制。专家资源模块包括一些知识库建立辅 助工具，以及负责对知识库的管理。ＣＡＤ专家系统结 构如图１。 ８３ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｍａｎｕｆａｃｔｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｎｏ．７，２０１２ 周期各个环节的智能化，实现生产过程各个环节的智 能化，以及注塑模具设备的智能化。即是在生产过程 … 知识获取 数据 图形 管理 的各环节，模拟人脑推理分析，提出设计／工艺方案， 从而提高设计，工艺水平，缩短周期，降低成本。 Ｌ—ｒ勇 翮 １ 图１ ＣＡＤ专家系统结构图 传统的方式是用户输人、系统决策、系统输出， 系统处理过程对用户是不可变动的。而在基于专家 系统的人机混合工艺决策系统中，用户是工艺决策 的主体，系统决策的目的，不再是代替工艺人员，而 是有效地辅助工艺人员。 ４结束语 ３二次开发ＣＡＤ专家系统关键技术 ３．１三维工程图的自动生成技术 随着三维基础理论和应用技术的不断发展，对 模具工业是我国经济的基础工业，代表着我国 整体工业的研发能力和工业发展的水平。模具制造 能力的强弱和模具制造水平的高低，已经成为衡量 一三维系统的功能要求也越来越高。三维ＣＡＤ系统具 个国家机械制造技术水平的重要标志之一。作为 有可视化好、形象直观、设计效率高、以及能为ＣＩＭＳ 塑料成型的重要工艺装备，注塑模具在制造业中地 工程中各应用环节，提供完整的设计、工艺、制造信 位日益突出，ＣＡＤ技术的不断发展，使模具设计者可 息等优势，使其取代传统的纯二维系统，已成为历史 以利用ＣＡＤ系统开发平台进行模具的设计。为模具 工业提供了强有力的技术支持，为企业的产品设计、 带来了质的飞跃，已经成为 ＣＡＤ系统在三维模型转换为施工图的功能方 制造和生产水平的发展，面，都具有很强的二维参数化功能，可以自动高效地 现代企业信息化、集成化、智能化的最优选择。论文 发展的必然。 生成所需要视图。但是对于一些复杂结构，存在着不 对注塑模具ＣＡＤ系统的发展观趋势进行了概述，并 能完整表达产品信息的问题；国内大多数生产厂家 在注塑模ＣＡＤ系统的基础上，提出了注塑模ＣＡＤ系 仍是按施工图样进行制造，这就需要对系统三维工 统二次开发平台的设计架构，介绍了二次开发ＣＡＤ 程图的自动生成进行二次开发。处理程序可以通过 系统的关键技术。 软件自带的二次开发语言。开发语言可以利用Ｃ语 言进行编制，在系统的开发方面，ＣＡＤ作为最高效的 参考文献： １］陈泽人．计算机在注塑模设计过程中的应用［Ｊ］．模具技术， 分析系统，是从模具模拟的研究开始的，ＣＡＤ系统在 【２０１０，（７）：４００２． 数据库和图形支撑等相关系统上技术成熟，ＣＡＤ能 够自动生成注塑模具型芯和型腔的设计。 ３．２产品设计智能化开发技术 【２］唐敦兵，李东波，等．基于装配模型的模具设计研究金属成 形工艺［Ｊ］．２００１，（６）：９—１ １． ［３】林延幸，等．注塑模具制造中引人三维立体设计【Ｊ］．中国用 户通讯，２００８，（２）：１７４—１８０． ＣＡＤ智能化，是把人工智能技术实现产品生命 Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｍｏｌｄ ＣＡＤＳｙｓｔｅｍ Ｔｗｏ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｐｌａｔｆ０ｒｍ Ｄｅｓｉｇｎ ＤＵＡＮ Ｌｉ－ｊｕｎ （Ｍｉａｎｙａｎｇ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｍｉａｎｙａｎｇ Ｓｉｃｈｕａｎ ６２１０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｍｏｌｄ ｄｅｓｉｇｎ，ｔｏ ｅｘｐｌｏｒｅ ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｉｎ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ ｔｗｏ ｔｉｍｅｓ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ＣＡＤ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｉ￣ｅｃｆｉｏｎ ｍｏｌｄ，ｎｄ ｐｕｔａｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｗｏ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ＣＡＤ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｆｒａｍｅｗｏｒｋ，ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｗｏｒｋ Ｏｉ．ｌｈｅ ｂａｓｉｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｓｅｖｅｒａｌ ｋｅｙ ｑｔｍｓｔｉｏｎｓ ｃｏｎｃｅｒｎｉｎｇ ｔｈｅ ｔｈｏｒｏｕｇｈ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｒｅｓｅａｒｃｈ。 Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｍｏｌｄ；ＣＡＤ ｓｙｓｔｅｍ；ｔｗｏ ｔｉｍｅｓ ｈｅ ｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｅｘｐｅｒｔ ｓｙｓｔｅｍ ８４