CN112417623A - 注塑模具人机交互智能设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了注塑模具人机交互智能设计方法，包括如下步骤：S1、定义系统参数和产品零件参数；S2、定义工艺系统功能模块和模具结构功能模块；S3、定义模具智能分布算法模块；S4、模具功能模块根据界面参数选择单元和模具特征选择单元确定的参数生成虚拟模具部件；S5、模具智能分布算法模块将虚拟模具部件进行智能分布，生成整体的三维模具。本发明采用人机对话界面与产品功能智能化结合，根据注塑模具设计的经验参数和逻辑关系，设计界面与功能之间的数学模型算法和计算机程序算法，使设计界面上的信息能够良好地调用设计功能，良好的设计界面和功能模块的优化组合，减少出错和节省时间，提高工作效率。

Description

注塑模具人机交互智能设计方法
技术领域
本发明涉及智能模具设计与制造技术领域，特别涉及一种注塑模具人机交互智能设计方法。
背景技术
注塑模具是产品一次性成型模具，它的内部结构和零部件布局比较密集和复杂，通常由设计工程师根据设计工艺做所需三维零部件，然后进行整体模具的人工调试装配，模具中各项零件的排布完全是由人工主观判定，采用随机试件定位的方式，不断人工循环试错来得到最终的结果。这种现有的设计方法存在设计周期长，标准化程度低，某些结构重复劳动，结构设计不合理，需反复修改等不足。现有技术的拉延模具结构设计中通常采用局部结构模块化或半参数式设计，而局部结构设计模块化和半参数式设计存在标准化程度不高，设计时在CAD软件中仍需作大量的调用与装配，缩短设计周期有限等缺点。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种能够实现人机对话，设计工作效率高的注塑模具人机交互智能设计方法。
根据本发明的一个方面，提供了注塑模具人机交互智能设计方法，包括如下步骤：
S1、定义系统参数和产品零件参数：定义模具设计的系统参数和产品零件参数信息并将系统参数和产品零件参数信息与界面参数选择单元相对应；
S2、定义工艺系统功能模块和模具结构功能模块：定义工艺系统功能模块并将工艺系统功能模块与模具特征选择单元相对应；定义模具结构功能模块并将模具结构功能模块与模具特征选择单元相对应；
S3、定义模具智能分布算法模块：定义模具智能分布算法模块并与界面参数选择单元和界面功能模块选择单元相关联；
S4、生成虚拟模具部件：模具功能模块根据界面参数选择单元和模具特征选择单元确定的系统参数、产品零件参数、工艺参数和模具结构参数生成虚拟模具部件；
S5、生成整体的三维模具：模具智能分布算法模块将虚拟模具部件进行智能分布，生成整体的三维模具。
在一些实施方式中，还包括如下步骤：
S6、修正模具设计参数：定义模具参数修改模块并与界面参数修改单元和模具智能分布算法模块相关联，模具功能模块根据界面参数修改单元获取的参数修改信息重生成虚拟模具部件进行智能分布，生成整体的三维模具。
在一些实施方式中，所述步骤S2中定义工艺系统功能模块进一步包括定义工艺系统主功能模块和系统辅助功能模块并将系统辅助功能模块与工艺系统主功能模块对应。
在一些实施方式中，所述步骤S2中定义模具结构功能模块进一步包括定义模具结构主功能模块和模具结构辅助功能模块并将模具结构辅助功能模块与模具结构主功能模块相对应。
在一些实施方式中，所述步骤S4进一步包括模具功能模块将生成的虚拟模具部件信息反馈给界面显示单元进行显示。
在一些实施方式中，所述步骤S5进一步包括模具智能分布算法模块将生成的整体的三维模具信息反馈给界面显示单元进行显示。
在一些实施方式中，所述步骤S1中的系统参数包括注塑机特征信息、注塑模具类型信息、模具分类。
在一些实施方式中，所述步骤S2中的工艺系统功能模块包括浇注系统功能模块、调温系统功能模块；所述模具结构功能模块包括动模板结构功能模块、定模板结构功能模块、凸凹模结构功能模块、标件结构模块、斜楔结构模块。
本发明的有益效果是：采用人机对话界面与产品功能智能化结合，根据注塑模具设计的经验参数和逻辑关系，设计界面与功能之间的数学模型算法和计算机程序算法，使设计界面上的信息能够良好地调用设计功能，良好的设计界面和功能模块的优化组合，可以给用户带来设计方便和舒适，减少出错和节省时间，大大提高工作效率。
附图说明
图1为本发明一实施方式的注塑模具人机交互智能设计方法和的流程框图；
图2为图1所示注塑模具人机交互智能设计方法的注塑产品机型选择界面示意图；
图3为图1所示注塑模具人机交互智能设计方法的注塑工艺选择界面示意图；
图4为图1所示注塑模具人机交互智能设计方法的模具评审信息变换传递界面示意图。
具体实施方式
下面结合附图对发明作进一步详细的说明。
图1～图4示意性地显示了根据本发明的一种实施方式的注塑模具人机交互智能设计方法。
参照图1，注塑模具人机交互智能设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、定义系统参数和产品零件参数：定义模具设计的系统参数和产品零件参数信息并将系统参数和产品零件参数信息与界面参数选择单元相对应；系统参数包括注塑机特征信息、注塑模具类型信息、模具分类等。
参照图2，系统设置人机交互的产品零件变换界面。用于选择并调取主机厂名称、产品零件信息和注塑机信息并调取相关参数并传递给后面选择的模具功能模块。产品零件变换界面对应设有主机厂名称选择框、产品零件选择框、注机信息选择框、模具分类信息选择栏、功能组合显示框和产品特征变换窗口。例如：
首先用数学虚拟模型算法设计好了各主机厂的标准和相关输入信息，选择了主机厂名称时，主机厂名称选择模块调用该厂的注塑机特征信息，并且可以在系统中找动模座和定模座床台的装夹的模型等信息。
选择了产品零件时，产品零件选择模块调用该产品零件的照片显示于产品特征变换窗口，并在系统中同时设置该零件在注塑模具设计中所需要的相关信息。
选择了注塑模具类型时，注机信息选择模块调用材料分类：软模、硬膜；结构成型分类：单分型面、双分型面；成型工艺分类：热流道、冷流道；普通注塑分类：包芯注塑、气辅注塑、双色注塑。在系统中同时设置了分类所需要的相关信息。
选择了模具分类信息时，例如：我们选择的类型功能组合：硬膜+单分型面+热流道+普通注塑。模具分类信息选择模块调用主机厂的设计标准和默认信息(标准件厂商)等信息，在功能组合显示框中显示相应的类型功能组合，同时在下一个界面变换窗口显示注塑模具特征照片。
S2、定义工艺系统功能模块和模具结构功能模块：定义工艺系统功能模块并将工艺系统功能模块与模具特征选择单元相对应；定义模具结构功能模块并将模具结构功能模块与模具特征选择单元相对应。定义工艺系统功能模块进一步包括定义工艺系统主功能模块和系统辅助功能模块并将系统辅助功能模块与工艺系统主功能模块对应。定义模具结构功能模块进一步包括定义模具结构主功能模块和模具结构辅助功能模块并将模具结构辅助功能模块与模具结构主功能模块相对应。
工艺系统功能模块包括浇注系统功能模块、调温系统功能模块；所述模具结构功能模块包括动模板结构功能模块、定模板结构功能模块、凸凹模结构功能模块、标件结构模块、斜楔结构模块等。
参照图3，系统设有人机交互的注塑工艺选择界面，用于选择工艺系统并根据选择的工艺系统调用相应模具主功能模块信息和辅助功能模块信息。
注塑工艺选择界面对应设有浇注系统选择框、调温系统选择框、动模板结构选择框、定模板结构选择框、凸凹模结构选择框、斜楔结构选择框、标件信息选择框和注塑模具特征变换窗口。注塑模具特征变换窗口用于显示当前设计状态的模具部件的三维模型图片。选择了模具结构主功能模块系统则自动调用模具结构辅助功能模块信息，例如：
在浇注系统选择框中选择了浇注系统，浇注系统功能模块就会根据设计工艺去调用浇注系统内容:浇口、主流道、分流道、冷却穴等辅助模块相关联信息。
在调温系统功能模块中选择了调温系统，调温系统功能模块就会根据设计工艺去调用冷流道、热流道、流道接头、温控调节开关等辅助模块相关联信息。
在动模板结构选择框选择了动模板结构，动模板结构功能模块就会根据设计工艺去调用动模座、支撑板、支柱板、推板和顶杆等辅助模块相关联信息。
在定模板结构选择框选择了定模板结构，定模板结构功能模块就会根据设计工艺去调用定模座、定位圈、凸模、导向等辅助模块相关联信息。
在凸凹模结构选择框选择了凸凹模结构，凸凹模结构功能模块就会根据设计工艺去调用凸凹模标件和非标件辅助模块相关联信息。
在标件信息选择框选择了标件厂商信息，程序算法就会去调用我们研发的标件厂商(PENCH标件、MISUMI标件、DME标件、DMS标件、KALLEY标件等)标件虚拟算法模型等相关联信息。
在斜楔结构选择框选择了斜楔结构，斜楔结构模块就会去调用斜楔标件和非标件斜楔等辅助模块等相关模具信息。
S3、定义模具智能分布算法模块：定义模具智能分布算法模块并与界面参数选择单元和界面功能模块选择单元相关联。模具智能分布算法模块根据每一种不同的工艺参数和特征变化的逻辑关系，模具零部件的边界条件和约束条件即零件之间的关联关系，建立数学方程模型和计算机程序算法。用户从产品零件变换界面和注塑工艺选择界面选择的系统参数、产品零件参数、工艺参数、和模具结构参数等信息后自动传送给模具智能分布算法模块。
S4、生成虚拟模具部件：模具功能模块根据界面参数选择单元和模具特征选择单元确定的系统参数、产品零件参数、工艺参数和模具结构参数生成虚拟模具部件；模具功能模块将生成的虚拟模具部件信息反馈给界面显示单元进行显示。
模具功能模块根据每一种不同的工艺参数和特征变化的逻辑关系，模具零部件的边界条件和约束条件即零件之间的关联关系，建立数学方程模型和计算机程序算法。根据智能化反向传播原理BP(Back Propagation)把变化的工艺参数和特征输入到我们的模具功能模块里，通过虚拟模型算法就会自动生成我们需要的虚拟模具部件。
S5、生成整体的三维模具：模具智能分布算法模块将虚拟模具部件进行智能分布，生成整体的三维模具。模具智能分布算法模块将生成的整体的三维模具信息反馈给界面显示单元进行显示。
当我们界面选择了所有对应的分布功能模块后，智能设计系统就会采用智能分布算法自动生成整体的三维模具。例如：对模具上的三维模型零件进行随机分组得到几组随机样本；将多项零件随机样本分布到设计的模具空间做随机分布的算法实验；设计模具尺寸动态边界的步距,做零部件随机分布实验，发现有零件相互碰撞和干涉的零件的区域；可以用数学概率分布做分布的算法实验，不断减小模具尺寸步距和逼近极限步距值进行大样本随机实验，发现在模具边界条件内零件碰撞和干涉的区域，从而找到安全回归线区域，即确定零件相互没有碰撞和干涉的区域。排除零件之间相互碰撞和干涉的区域得到各项三维模型零件的装配区域；根据模具设计的逻辑关系和零部件之间的关联关系，模具零部件的边界条件和它们之间的约束条件，建立零部件之间的装配路径和坐标位置。
对应不同的顺序排列组合去调用不同的虚拟模型功能块，再通过零部件之间智能化分布的虚拟模型功能，把模具零部件在虚拟空间装配，可采用随机样本分布算法、拓扑数学坐标变换算法、图形模算法、计算机程序算法等……。模具工程逻辑关系的建立和数学算法(可用数学算法软件：Maple、MatLab、等进行求解)和计算机程序算法(C、C++、C#、等进行求解)的跨学科接合算法，即我们的虚拟模型逻辑功能模块组合就可以智能化生成整体模具。
S6、修正模具设计参数：定义模具参数修改模块并与界面参数修改单元和模具智能分布算法模块相关联，模具功能模块根据界面参数修改单元获取的参数修改信息重生成虚拟模具部件进行智能分布，生成整体的三维模具。
参照图4，系统设有人机交互的模具评审信息变换传递界面评审传递信息变换窗口。模具评审信息变换传递界面上相应设有浇注模块、调温模块、动模模块、定模模块、凸凹模模块、斜楔模块的参数调整和特征修正关联调整按钮以及评审传递信息变换窗口，评审传递信息变换窗口用于显示模具评审信息。例如：
在评审中讨论了浇注模块需要修正的信息，可以在评审传递信息变换窗口的修正图片看到评审修正内容，且可以根据浇注系统功能模块选择参数调整和特征修正。调整浇注系统功能模块中参数和特征也可观察到其它类型模块的关联参数变化的情况，当参数调整和特征修正的合理后进行再测试，直到调整达到评审标准。
在评审中讨论了调温模块需要修正的信息，可以在评审传递信息变换窗口的修正图片看到评审修正内容，就可以根据调温功能模块选择参数调整和特征修正，调整调温系统功能模块中参数和特征也可观察到其它类型模块的关联参数变化的情况，当参数调整和特征修正的合理后进行再测试，直到调整达到评审标准。
同理，可进行动模板模块、定模板模块、凸凹模模块、斜楔模块的参数调整和特征修正，直到调整达到评审标准。
每个界面可以通过设置下一页、上一页等操作按钮与其它界面相关联，每个界面也可以按照需求增加内容和调整选项，从而更好的智能化生成整体注塑模具。
本发明以良好的设计界面和功能模块的优化组合，可以给用户带来设计方便和舒适，可以减少出错和节省时间，可以大大的提高我们的工作效率。上述每个界面可以按照需求增加内容和调整选项，从而更好的智能化生成整体模具。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于发明的保护范围。

Claims (8)

1.注塑模具人机交互智能设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、定义系统参数和产品零件参数：定义模具设计的系统参数和产品零件参数信息并将系统参数和产品零件参数信息与界面参数选择单元相对应；
S2、定义工艺系统功能模块和模具结构功能模块：定义工艺系统功能模块并将工艺系统功能模块与模具特征选择单元相对应；定义模具结构功能模块并将模具结构功能模块与模具特征选择单元相对应；
S3、定义模具智能分布算法模块：定义模具智能分布算法模块并与界面参数选择单元和界面功能模块选择单元相关联；
S4、生成虚拟模具部件：模具功能模块根据界面参数选择单元和模具特征选择单元确定的系统参数、产品零件参数、工艺参数和模具结构参数生成虚拟模具部件；
S5、生成整体的三维模具：模具智能分布算法模块将虚拟模具部件进行智能分布，生成整体的三维模具。
2.根据权利要求1所述的注塑模具人机交互智能设计方法，其特征在于，还包括如下步骤：
S6、修正模具设计参数：定义模具参数修改模块并与界面参数修改单元和模具智能分布算法模块相关联，模具功能模块根据界面参数修改单元获取的参数修改信息重生成虚拟模具部件进行智能分布，生成整体的三维模具。
3.根据权利要求1所述的注塑模具人机交互智能设计方法，其特征在于，所述步骤S2中定义工艺系统功能模块进一步包括定义工艺系统主功能模块和系统辅助功能模块并将系统辅助功能模块与工艺系统主功能模块对应。
4.根据权利要求1所述的注塑模具人机交互智能设计方法，其特征在于，所述步骤S2中定义模具结构功能模块进一步包括定义模具结构主功能模块和模具结构辅助功能模块并将模具结构辅助功能模块与模具结构主功能模块相对应。
5.根据权利要求1所述的注塑模具人机交互智能设计方法，其特征在于，所述步骤S4进一步包括模具功能模块将生成的虚拟模具部件信息反馈给界面显示单元进行显示。
6.根据权利要求1所述的注塑模具人机交互智能设计方法，其特征在于，所述步骤S5进一步包括模具智能分布算法模块将生成的整体的三维模具信息反馈给界面显示单元进行显示。
7.根据权利要求1所述的注塑模具人机交互智能设计方法，其特征在于，所述步骤S1中的系统参数包括注塑机特征信息、注塑模具类型信息、模具分类。
8.根据权利要求1所述的注塑模具人机交互智能设计方法，其特征在于，所述步骤S2中的工艺系统功能模块包括浇注系统功能模块、调温系统功能模块；所述模具结构功能模块包括动模板结构功能模块、定模板结构功能模块、凸凹模结构功能模块、标件结构模块、斜楔结构模块。
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