吳小江

（惠東縣技工學校，廣東 惠州 516300）

塑料模具設(shè)計中KBE技術(shù)的應(yīng)用研究

Application of KBE technology on plastic mold design

吳小江

（惠東縣技工學校，廣東 惠州 516300）

塑料制品出現(xiàn)在我們生活的方方面面，傳統(tǒng)的金屬制品逐漸被輕巧耐用的塑料制品取代，而塑料制品的生產(chǎn)質(zhì)量和效率也在不斷提高。在進行塑料產(chǎn)品生產(chǎn)時，需要由幾個部件組成的塑料模具來確保產(chǎn)品的成型，而塑料模具的設(shè)計就成為生產(chǎn)的關(guān)鍵。所以，為了能夠制造出高質(zhì)量的塑料產(chǎn)品，還要對塑料模具的設(shè)計進行深入的探索和研究。

塑料模具；設(shè)計；KBE

制造業(yè)是我國經(jīng)濟建設(shè)、國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的關(guān)鍵，落實制造業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，有利于國計民生。我國制造業(yè)正朝著快速、穩(wěn)定、高科技的方向發(fā)展。雖然我國制造業(yè)與國外發(fā)達國家相比還有一定距離，但現(xiàn)代中國的制造業(yè)已經(jīng)在創(chuàng)新上獲得優(yōu)勢，因為技術(shù)的創(chuàng)新，不僅提高了生產(chǎn)效率，還提高了生產(chǎn)質(zhì)量。新產(chǎn)品代表著新知識，知識實現(xiàn)了產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計，這也是21世紀知識經(jīng)濟的重要力量與驅(qū)動因素。

1 KBE在塑料模具設(shè)計中的應(yīng)用現(xiàn)狀

國內(nèi)KBE的研究尚處于起步階段，把KBE應(yīng)用于注塑模具設(shè)計制造方面更是如此。目前把KBE技術(shù)應(yīng)用于模具設(shè)計制造的主力軍是上海交通大學模具CAD國家工程研究中心，他們在這方面做了大量工作，是國內(nèi)應(yīng)用KBE技術(shù)于模具設(shè)計制造最成熟的科研單位。并成功構(gòu)建塑料成型缺陷診斷專家系統(tǒng)，可以幫助工藝師準確可靠地完成這項工作。

知識表達是基于規(guī)則和過程，使用了不精確推理和混合推理技術(shù)。系統(tǒng)具有良好的用戶界面，操作方便，易于使用與維護（如圖1）。行業(yè)內(nèi)的各專家通過事例推理技術(shù)在注塑模具設(shè)計中的應(yīng)用研究提出，通過對基于事例推理技術(shù)及注塑模具設(shè)計過程分析的方法，構(gòu)建了一個基于事例推理的注塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計系統(tǒng)，討論了基于事例推理在注塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計系統(tǒng)的應(yīng)用中關(guān)于事例的表示、事例的檢索、事例的修改等方面的問題。基于WEB的注塑模具知識庫系統(tǒng)作了大量工作，并開發(fā)出相關(guān)的系統(tǒng)，來幫助工程師高效率地設(shè)計注塑模具。

圖1 用戶界面示意圖

2 塑料模具設(shè)計中應(yīng)用KBE技術(shù)存在的問題

當前制造業(yè)領(lǐng)域的競爭壓力越來越大，企業(yè)要想保持競爭的優(yōu)勢，除了需要在較短的時間內(nèi)推出高質(zhì)量、低成本的產(chǎn)品，并提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)以外，企業(yè)的知識資產(chǎn)所起的作用越來越重要。然而，目前制造業(yè)普遍存在的問題是，傳統(tǒng)的設(shè)計采用階段性流程進行。各階段的工作，按企業(yè)部門組織順序進行，上層中的錯誤往往要在應(yīng)用后期才被發(fā)現(xiàn)，形成“設(shè)計-制造-變更-重新制造”的不良循環(huán)，在產(chǎn)品設(shè)計初期，這種情況影響了設(shè)計者的創(chuàng)新性工作。而早起的智能系統(tǒng)也存在一些缺陷：①缺乏對數(shù)值計算的集成；②缺乏對眾多領(lǐng)域知識的集成；③缺乏對多種任務(wù)和功能的集成，設(shè)計對象的水準受到限制。

3 塑料模具設(shè)計中應(yīng)用KBE技術(shù)對策

為了使設(shè)計者集中精力進行創(chuàng)新性工作，設(shè)計系統(tǒng)應(yīng)幫助設(shè)計者從重復性的工作中解脫出來。如今，智能技術(shù)得到快速發(fā)展，人類將知識運用到智能技術(shù)中，改變了傳統(tǒng)落后的生產(chǎn)模式，創(chuàng)造了生產(chǎn)的勝利基于知識的工程（Knowledge-based Engi-neering，KBE）正是面向現(xiàn)代設(shè)計要求而產(chǎn)生、發(fā)展的新型智能設(shè)計方法和設(shè)計決策自動化的重要工具，是現(xiàn)代智能化設(shè)計的關(guān)鍵內(nèi)容。

3.1 知識的表示

將現(xiàn)有知識運用到實際操作中，首先要把知識完整的表達出來，提高其影響力和使用效率。在塑料模具中所使用的知識之間有著各種各樣的聯(lián)系，整體系統(tǒng)性強，但有的系統(tǒng)鏈接較弱，所以，要先選擇一種較好的表達方式，根據(jù)塑料模具制作的特點，以及所要服務(wù)的對象，可以用產(chǎn)生式和過程式的混合知識表達方法進行知識表示。塑料模具設(shè)計的知識分為4部分。

（1）注塑模具總體結(jié)構(gòu)知識：這種知識的整體性較差，一般是用定性去闡述知識，存在很多不確定性和復雜性，所以在塑料模具的設(shè)計方面多使用啟發(fā)性規(guī)則來表示。

（2）注塑模各系統(tǒng)知識：這種知識各系統(tǒng)間的聯(lián)系緊密，整體結(jié)構(gòu)完整，且闡述內(nèi)容也很清晰，并且用到很多定量計算的公式，易于使用面向?qū)ο笈c過程為主的知識表示方式，內(nèi)嵌啟發(fā)式規(guī)則的表示方式。

（3）注射工藝環(huán)境知識：在知識推理中常用這種模式，它系統(tǒng)間聯(lián)系不強，內(nèi)容簡單，將這些知識編制成表，在使用中根據(jù)表的主鍵直接查找，不僅提高了效率，還能對其它知識進行擴充。

（4）塑料制品的特征知識：塑料模具的出現(xiàn)是為了制造塑料制品，這種知識與制品之間有很多聯(lián)系，知識信息也與制品基本信息相關(guān)。通過運用這些知識，可以對某一項任務(wù)進行整體設(shè)計，完成塑料模具的設(shè)計，也便于對其進行整體維護和推理。

3.2 知識的維護

注塑模設(shè)計所用的知識數(shù)據(jù)庫信息量龐大，將所有模具設(shè)計的知識不僅集中管理，不僅會降低工作效率，難易完整維護，還會引發(fā)塑料模具設(shè)計所需要的知識有效率降低，將塑料模具設(shè)計按照知識分類，切割成幾個部分，分出一系列知識子空間，如規(guī)則庫、對象庫、案例庫、數(shù)據(jù)表庫。在對現(xiàn)有的知識空間進行管理，構(gòu)成各個獨立的知識體系，如果模具設(shè)計并不復雜，不需要用到知識體系，那分割出來的知識體系也可以對整體知識數(shù)據(jù)庫進行管理。

3.3 有效利用其它程序與設(shè)備作為輔助

計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是各生活行業(yè)必不可少的技術(shù)，模具設(shè)計加上網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，能提高效率和精確度，設(shè)計人員在使用相關(guān)設(shè)備和程序時，也是對自身技能的一種提高。目前常見的設(shè)備和程序有CAD，設(shè)計人員可以通過CAD系統(tǒng)計算出準確的模腔的尺寸，縮短設(shè)計的計算時間，進而提高設(shè)計效率。此外，如果出現(xiàn)誤差，還可以通過程序及時修改，并依據(jù)提供的收縮率、熱膨脹系數(shù)等給出相應(yīng)的計算數(shù)據(jù)。

4 塑料模具設(shè)計中應(yīng)用KBE技術(shù)的注意事項

4.1 做好設(shè)計前的材料收集工作

每一次設(shè)計，設(shè)計人員必須先對設(shè)計數(shù)據(jù)等信息進行收集、整理、確定，前期的材料總結(jié)工作尤為重要，這個過程包括收集會影響模具設(shè)計的因素、設(shè)計技巧、過程中應(yīng)注意的事項等等，要生產(chǎn)出高水平的模具，前期工作必不可少，也只有對問題提前預(yù)設(shè)和控制，才能提高生產(chǎn)效率。

4.2 根據(jù)實際情況選擇公差標注

不同的公差標注對塑料模具的影響是不同的，精度高的模具要選擇合理的公差標注，最重要的是達到顧客的要求，如果是對精度要求不高，那就可以使用相對較低標準的公差標注。另外，設(shè)計之前還應(yīng)考慮模具生產(chǎn)過程中的收縮膨脹問題，針對不同類型的模具提供不同的設(shè)計方案，提高生產(chǎn)的精確度。

5 結(jié)語

塑料模具的多樣性代表著塑料制品的多樣性，這是現(xiàn)代制造工業(yè)發(fā)展的結(jié)果，但塑料模具的基本結(jié)構(gòu)基本上是一致的，在塑料模具設(shè)計過程中，有許多因素需要考慮，涉及到的設(shè)計知識也是方方面面，在設(shè)計中，要根據(jù)具體情況合理運用知識開展設(shè)計，對于重點部件及系統(tǒng)進行充分的關(guān)注，按照科學合理的模具設(shè)計程序和設(shè)計方法來進行塑料模具的設(shè)計，從而提高塑料制品的質(zhì)量和效率。

［1]單方，陳璞，李美村. 事例推理技術(shù)在注塑模設(shè)計中的應(yīng)用研究［J］. 廣東工業(yè)大學學報，2001（03）.

［2]趙震，彭穎紅. KBE在沖壓工藝設(shè)計中的應(yīng)用［J］. 模具技術(shù)，2001（04）.

（P-01）

TQ320

1009-797X（2016）04-0013-02

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10.13520/j.cnki.rpte.2016.04.007

吳小江（1985-），男，助理講師，本科學歷，研究方向為模具設(shè)計與制造。

2015-12-31