塑料模具设计中KBE技术的应用研究

吴小江

（惠东县技工学校，广东 惠州 516300）

塑料模具设计中KBE技术的应用研究

Application of KBE technology on plastic mold design

吴小江

（惠东县技工学校，广东 惠州 516300）

塑料制品出现在我们生活的方方面面，传统的金属制品逐渐被轻巧耐用的塑料制品取代，而塑料制品的生产质量和效率也在不断提高。在进行塑料产品生产时，需要由几个部件组成的塑料模具来确保产品的成型，而塑料模具的设计就成为生产的关键。所以，为了能够制造出高质量的塑料产品，还要对塑料模具的设计进行深入的探索和研究。

塑料模具；设计；KBE

制造业是我国经济建设、国家基础设施建设的关键，落实制造业的稳定发展，有利于国计民生。我国制造业正朝着快速、稳定、高科技的方向发展。虽然我国制造业与国外发达国家相比还有一定距离，但现代中国的制造业已经在创新上获得优势，因为技术的创新，不仅提高了生产效率，还提高了生产质量。新产品代表着新知识，知识实现了产品的创新设计，这也是21世纪知识经济的重要力量与驱动因素。

1 KBE在塑料模具设计中的应用现状

国内KBE的研究尚处于起步阶段，把KBE应用于注塑模具设计制造方面更是如此。目前把KBE技术应用于模具设计制造的主力军是上海交通大学模具CAD国家工程研究中心，他们在这方面做了大量工作，是国内应用KBE技术于模具设计制造最成熟的科研单位。并成功构建塑料成型缺陷诊断专家系统，可以帮助工艺师准确可靠地完成这项工作。

知识表达是基于规则和过程，使用了不精确推理和混合推理技术。系统具有良好的用户界面，操作方便，易于使用与维护（如图1）。行业内的各专家通过事例推理技术在注塑模具设计中的应用研究提出，通过对基于事例推理技术及注塑模具设计过程分析的方法，构建了一个基于事例推理的注塑模具结构设计系统，讨论了基于事例推理在注塑模具结构设计系统的应用中关于事例的表示、事例的检索、事例的修改等方面的问题。基于WEB的注塑模具知识库系统作了大量工作，并开发出相关的系统，来帮助工程师高效率地设计注塑模具。

图1 用户界面示意图

2 塑料模具设计中应用KBE技术存在的问题

当前制造业领域的竞争压力越来越大，企业要想保持竞争的优势，除了需要在较短的时间内推出高质量、低成本的产品，并提供优质的服务以外，企业的知识资产所起的作用越来越重要。然而，目前制造业普遍存在的问题是，传统的设计采用阶段性流程进行。各阶段的工作，按企业部门组织顺序进行，上层中的错误往往要在应用后期才被发现，形成“设计-制造-变更-重新制造”的不良循环，在产品设计初期，这种情况影响了设计者的创新性工作。而早起的智能系统也存在一些缺陷：①缺乏对数值计算的集成；②缺乏对众多领域知识的集成；③缺乏对多种任务和功能的集成，设计对象的水准受到限制。

3 塑料模具设计中应用KBE技术对策

为了使设计者集中精力进行创新性工作，设计系统应帮助设计者从重复性的工作中解脱出来。如今，智能技术得到快速发展，人类将知识运用到智能技术中，改变了传统落后的生产模式，创造了生产的胜利基于知识的工程（Knowledge-based Engi-neering，KBE）正是面向现代设计要求而产生、发展的新型智能设计方法和设计决策自动化的重要工具，是现代智能化设计的关键内容。

3.1 知识的表示

将现有知识运用到实际操作中，首先要把知识完整的表达出来，提高其影响力和使用效率。在塑料模具中所使用的知识之间有着各种各样的联系，整体系统性强，但有的系统链接较弱，所以，要先选择一种较好的表达方式，根据塑料模具制作的特点，以及所要服务的对象，可以用产生式和过程式的混合知识表达方法进行知识表示。塑料模具设计的知识分为4部分。

（1）注塑模具总体结构知识：这种知识的整体性较差，一般是用定性去阐述知识，存在很多不确定性和复杂性，所以在塑料模具的设计方面多使用启发性规则来表示。

（2）注塑模各系统知识：这种知识各系统间的联系紧密，整体结构完整，且阐述内容也很清晰，并且用到很多定量计算的公式，易于使用面向对象与过程为主的知识表示方式，内嵌启发式规则的表示方式。

（3）注射工艺环境知识：在知识推理中常用这种模式，它系统间联系不强，内容简单，将这些知识编制成表，在使用中根据表的主键直接查找，不仅提高了效率，还能对其它知识进行扩充。

（4）塑料制品的特征知识：塑料模具的出现是为了制造塑料制品，这种知识与制品之间有很多联系，知识信息也与制品基本信息相关。通过运用这些知识，可以对某一项任务进行整体设计，完成塑料模具的设计，也便于对其进行整体维护和推理。

3.2 知识的维护

注塑模设计所用的知识数据库信息量庞大，将所有模具设计的知识不仅集中管理，不仅会降低工作效率，难易完整维护，还会引发塑料模具设计所需要的知识有效率降低，将塑料模具设计按照知识分类，切割成几个部分，分出一系列知识子空间，如规则库、对象库、案例库、数据表库。在对现有的知识空间进行管理，构成各个独立的知识体系，如果模具设计并不复杂，不需要用到知识体系，那分割出来的知识体系也可以对整体知识数据库进行管理。

3.3 有效利用其它程序与设备作为辅助

计算机网络技术是各生活行业必不可少的技术，模具设计加上网络技术，能提高效率和精确度，设计人员在使用相关设备和程序时，也是对自身技能的一种提高。目前常见的设备和程序有CAD，设计人员可以通过CAD系统计算出准确的模腔的尺寸，缩短设计的计算时间，进而提高设计效率。此外，如果出现误差，还可以通过程序及时修改，并依据提供的收缩率、热膨胀系数等给出相应的计算数据。

4 塑料模具设计中应用KBE技术的注意事项

4.1 做好设计前的材料收集工作

每一次设计，设计人员必须先对设计数据等信息进行收集、整理、确定，前期的材料总结工作尤为重要，这个过程包括收集会影响模具设计的因素、设计技巧、过程中应注意的事项等等，要生产出高水平的模具，前期工作必不可少，也只有对问题提前预设和控制，才能提高生产效率。

4.2 根据实际情况选择公差标注

不同的公差标注对塑料模具的影响是不同的，精度高的模具要选择合理的公差标注，最重要的是达到顾客的要求，如果是对精度要求不高，那就可以使用相对较低标准的公差标注。另外，设计之前还应考虑模具生产过程中的收缩膨胀问题，针对不同类型的模具提供不同的设计方案，提高生产的精确度。

5 结语

塑料模具的多样性代表着塑料制品的多样性，这是现代制造工业发展的结果，但塑料模具的基本结构基本上是一致的，在塑料模具设计过程中，有许多因素需要考虑，涉及到的设计知识也是方方面面，在设计中，要根据具体情况合理运用知识开展设计，对于重点部件及系统进行充分的关注，按照科学合理的模具设计程序和设计方法来进行塑料模具的设计，从而提高塑料制品的质量和效率。

［1]单方，陈璞，李美村. 事例推理技术在注塑模设计中的应用研究［J］. 广东工业大学学报，2001（03）.

［2]赵震，彭颖红. KBE在冲压工艺设计中的应用［J］. 模具技术，2001（04）.

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1009-797X（2016）04-0013-02

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10.13520/j.cnki.rpte.2016.04.007

吴小江（1985-），男，助理讲师，本科学历，研究方向为模具设计与制造。

2015-12-31