CN112541207A - 冲压模具人机交互智能设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了冲压模具人机交互智能设计方法，包括如下步骤：S1、定义系统参数和模具参数与人机对话界面之间的关系；S2、定义模具功能模块与人机对话界面之间的关系；S3、定义模具智能分布算法模块与人机对话界面之间的关系；S4、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，根据冲压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，可以带来设计方便和舒适，减少出错和节省时间，提高工作效率。

Description

冲压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，特别涉及一种冲压模具人机交互智能设计方法。

背景技术

现有技术的拉延模具结构设计是根据零件的冲压工艺开始，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，冲压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。现有的这种设计方法存在设计周期长，标准化程度低，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，设计工作效率高的冲压模具人机交互智能设计方法。

根据本发明的一个方面，提供了冲压模具人机交互智能设计方法，包括如下步骤：

S1、定义系统参数和模具参数与人机对话界面之间的关系：用数学虚拟模型算法设计系统参数信息和模具参数信息，并将设计系统参数信息和模具参数信息与人机对话界面参数选择单元相对应；

S2、定义模具功能模块与人机对话界面之间的关系：定义模具功能模块并将模具功能模块与人机对话界面功能模块选择单元相对应；

S3、定义模具智能分布算法模块与人机对话界面之间的关系：定义模具智能分布算法模块并与人机对话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界面功能模块选择单元确定的系统参数信息和模具功能模块参数生成虚拟模具部件，并将生成的虚拟模具部件信息反馈给人机对话界面显示单元进行显示；

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，并将生成的整体的三维模具转换成图片信息反馈给人机对话界面显示单元进行显示。

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中的系统参数信息包括主机厂名称信息、压机生产线的特征信息、压机上下床台的模型信息、产品零件信息、产品零件的模具工序信息，所述模具参数信息包括模具高度参数、压机参数、铸件肉厚参数、结构参数、法兰参数、标件信息、弹性元件信息和导板、导柱、导套信息。

在一些实施方式中，所述步骤S2中的模具功能模块包括模具主功能模块和模具辅助功能模块，所述模具辅助功能模块与模具主功能模块相对应，所述界面功能模块选择单元获取模具主功能模块信息并根据模具主功能模块信息调取相应模具辅助功能模块信息。

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，根据冲压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冲压模具人机交互智能设计方法的流程框图；

图2为图1所示的冲压模具人机交互智能设计方法的产品零件变换界面示意图；

图3为图1所示的冲压模具人机交互智能设计方法的产品模具变换界面示意图；

图4为图1所示的冲压模具人机交互智能设计方法的模具部件变换界面示意图；

图5为图1所示的冲压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5示意性地显示了根据本发明的一种实施方式的冲压模具人机交互智能设计方法。

参照图1，本发明提供了一种冲压模具人机交互智能设计方法，采用建立人机对话的界面设计，使人机对话界面与产品功能智能化结合，方便现代化用户的使用。通过总结了冲压模具设计的经验参数和逻辑关系，研发了界面与功能之间的数学模型算法和计算机程序算法，让设计界面上的信息能够良好地调用设计功能。具体包括如下步骤：

S1、定义系统参数和模具参数与人机对话界面之间的关系：用数学虚拟模型算法设计系统参数信息和模具参数信息，并将设计系统参数信息和模具参数信息与人机对话界面参数选择单元相对应。

首先用数学虚拟模型算法设计好了系统参数信息和模具参数信息，并设置人机对话界面，在人机对话界面上设置相应的系统参数信息和模具参数信息选择菜单或选择框。用户通过对参数选择菜单或选择框的操作，选择需要进行模具设备的参数信息，系统根据用户的选择对相关参数进行调用。

系统参数信息可以包括主机厂名称信息、压机生产线的特征信息、压机上下床台的模型信息、产品零件信息、产品零件的模具工序信息。

参照图2，设置产品零件变换界面，并在产品零件变换界面上对应设置主机厂名称选择菜单、产品零件选择菜单、产品零件的模具工序选择菜单、模具工序功能选择菜单、产品零件变换窗口以及下一页、上一页等操作按钮。

例如：当选择了主机厂名称时，程序算法就会去调用预置的该厂的几条压机生产A线、B线、C线、D线、E线、F线等。再根据客户本次项目确定的压机床台选择A01,…、B01,…、C01,…、D01,…、E01,…、F01,…等，调出生产线的特征信息和所有压机上下床台的模型等信息。

通过产品零件选择菜单选择了产品零件时，程序算法就会去调用该产品零件的照片在产品零件变换窗口中显示，在系统中同时设置该零件在模具设计中所需要的相关信息。

通过产品零件的模具工序选择菜单选择了产品零件的模具工序数时，程序算法就会去调用该产品零件的具体压机位置，床台模型等信息A0XX、B0XX、C0XX、D0XX、E0XX、F0XX,从中再选择一台用户计划使用的压机，在系统中同时设置了该压机所需要的相关信息。

通过模具工序功能选择菜单选择了模具工序功能时，程序算法自动调用该工序的主机厂的设计标准和默认信息(标准件厂商)等信息，在系统中同时设置了该工序模具所需要的相关信息，在下一个模具部件变换图片窗口显示模具特征照片。

模具参数信息可以包括模具高度参数、压机参数、铸件肉厚参数、结构参数、法兰参数、标件信息、弹性元件信息和导板、导柱、导套信息等。

参照图3，设置产品模具变换界面，产品模具变换界面根据参数选择模块对应设有模具高度参数选择菜单、机床参数选择菜单、铸件肉厚参数选择菜单、结构参数选择菜单、法兰参数选择菜单、标件厂商选择菜单、弹性元件选择菜单、导板材质选择菜单、导柱材质选择菜单、导套材质选择菜单、产品模具变换图片窗口以及下一页、上一页等操作按钮。产品模具变换图片窗口用于显示当前选择的模具特征图片。

例如：选择了模具高度参数内容，程序算法就会根据设计工艺去调用模具高度、工艺中心距床台高度、上下模座等相关模具信息。

选择了压机参数内容，程序算法就会根据设计工艺去调用压机中的信息：压机顶杆高度、顶杆中心X、Y方向偏移量、床台X、Y方向偏心量等相关消息。

选择了铸件肉厚参数内容，程序算法就会根据设计工艺去调用模具中的型面肉厚、主筋厚度、辅筋厚度、筋偏置公差、法兰厚度等相关模具信息。

选择了结构参数内容，程序算法就会根据设计工艺去调用模具中的平衡块直径、平衡块高度、顶杆垫块直径、顶杆垫块高度等相关模具信息。

选择了法兰参数内容，程序算法就会根据设计工艺去调用模具中的压料型面宽度、上下法兰偏置高度、法兰码模高度等相关模具信息。

选择了标件厂商信息内容，程序算法就会去调用标件厂商的标件虚拟算法模型等相关模具信息。

选择了弹性元件信息内容，程序算法就会去调用氮气缸、弹簧等相关模具信息。

选择了导板、导柱、导套信息内容，程序算法就会去调用它们的材料等相关模具信息。

S2、定义模具功能模块与人机对话界面之间的关系：定义模具功能模块并将模具功能模块与人机对话界面功能模块选择单元相对应。

模具功能模块包括模具主功能模块和模具辅助功能模块，所述模具辅助功能模块与模具主功能模块相对应，所述界面功能模块选择单元获取模具主功能模块信息并根据模具主功能模块信息调取相应模具辅助功能模块信息。

模具主功能模块可以包括上模、压边圈、压料器、下模、模体端头、斜楔等功能模块，主功能模块的类型包括落料类、切冲类、成形类、翻孔类、斜楔类等。模具辅助功能模块是与模具主功能模块配合的标件模块和非标模块。

参照图4，设置了模具部件变换界面，模具部件变换界面根据参数选择模块对应设置上模工艺参数选择菜单、压边圈工艺参数选择菜单、压料器工艺参数选择菜单、下模工艺参数选择菜单、模体端头工艺参数选择菜单、斜楔工艺参数选择菜单、模具部件变换图片窗口以及下一页、上一页等操作按钮。模具部件变换图片窗口用于显示当前设计状态的模具部件的三维模型图片。

例如：选择了上模功能模块工艺参数和特征内容，可以在模具部件变换图片窗口看到上模图片特征，程序算法就会根据工艺选项信息去调用上模中所需要的不同功能模块(落料类、切冲类、成形类、翻孔类、斜楔类等)，功能模块是由数学模型算法和计算机算法完成，功能模块包含了我们研发的上模中的标件虚拟模型和非标件虚拟模型和零件之间分布算法模型等相关功能。

选择了压边圈工艺参数和特征内容，可以在模具部件变换图片窗口看到压边圈图片特征，程序算法就会根据工艺选项信息去调用压边圈中所需要的不同功能模块(落料类、切冲类、成形类、翻孔类、斜楔类等)，功能模块是由数学模型算法和计算机算法完成，功能模块包含了我们研发的压边圈中的标件虚拟模型和非标件虚拟模型和零件之间分布算法模型等相关功能。

同理，可选择压料器、下模、模体端头、斜楔工艺参数和特征内容以调取相应功能模块。

S3、定义模具智能分布算法模块与人机对话界面之间的关系：定义模具智能分布算法模块并与人机对话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。用户从各参数选择界面和模块选择界面选择相应的参数信息和模块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界面功能模块选择单元确定的系统参数信息和模具功能模块参数生成虚拟模具部件；并将生成的虚拟模具部件转换成图片信息反馈给人机对话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，并将生成的整体的三维模具转换成图片信息反馈给人机对话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5，设置人机对话的模具评审信息变换传递界面，模具评审信息变换传递界面上设置上模功能修正选择菜单、压边圈功能修正选择菜单、压料器功能修正选择菜单、下模功能修正选择菜单、模体端头功能修正选择菜单、斜楔功能修正选择菜单和模具评审信息变换传递窗口。模具评审信息变换传递窗口用于集中显示模具评审信息。

在评审中讨论了上模模块需要修正的信息，可以在模具部件变换图片窗口的修正图片看到评审修正内容，可以根据上模功能模块可调参数选项，调整上模中参数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。

在评审中讨论了压料器模块需要修正的信息，可以在模具部件变换图片窗口的修正图片看到评审修正内容，可以根据压料器功能模块可调参数选项，调整上模中参数也可观察到其它类型模块的关联参数变化的情况，当参数调整的合理后进行再测试，直到调整达到评审标准。

同理可以进行压边圈、下模、模体端头、斜楔等模块的修正的信息调整。

在界面变换窗口的修正图片中看到传递过来的评审修正内容，修正界面再引导用户到不同的功能模块中选择参数调整选项内容后再生成模具，直到生成评审需求的完整三维实体模具。

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 (4)

1.冲压模具人机交互智能设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、定义系统参数和模具参数与人机对话界面之间的关系：用数学虚拟模型算法设计系统参数信息和模具参数信息，并将设计系统参数信息和模具参数信息与人机对话界面参数选择单元相对应；

S2、定义模具功能模块与人机对话界面之间的关系：定义模具功能模块并将模具功能模块与人机对话界面功能模块选择单元相对应；

S3、定义模具智能分布算法模块与人机对话界面之间的关系：定义模具智能分布算法模块并与人机对话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界面功能模块选择单元确定的系统参数信息和模具功能模块参数生成虚拟模具部件，并将生成的虚拟模具部件信息反馈给人机对话界面显示单元进行显示；

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，并将生成的整体的三维模具转换成图片信息反馈给人机对话界面显示单元进行显示。

2.根据权利要求1所述的冲压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所述的冲压模具人机交互智能设计方法，其特征在于，所述步骤S1中的系统参数信息包括主机厂名称信息、压机生产线的特征信息、压机上下床台的模型信息、产品零件信息、产品零件的模具工序信息，所述模具参数信息包括模具高度参数、压机参数、铸件肉厚参数、结构参数、法兰参数、标件信息、弹性元件信息和导板、导柱、导套信息。

4.根据权利要求1所述的冲压模具人机交互智能设计方法，其特征在于所述步骤S2中的模具功能模块包括模具主功能模块和模具辅助功能模块，所述模具辅助功能模块与模具主功能模块相对应，所述界面功能模块选择单元获取模具主功能模块信息并根据模具主功能模块信息调取相应模具辅助功能模块信息。

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