游戲機(jī)手柄注塑模具成型部件數(shù)控加工編程,游戲機(jī),手柄,注塑,模具,成型,部件,數(shù)控,加工,編程 塑料注射模的同步設(shè)計系統(tǒng) 摘要 :傳統(tǒng)上，塑料注射模設(shè)計一般以線性的方式進(jìn)行。 這種線性的工藝過程中，有些設(shè)計活動可以同時進(jìn)行，因此形成了一個長期的循環(huán)過程。但是由于不同的步驟設(shè)計缺乏協(xié)調(diào)性和設(shè)計者之間的相互溝通。因此錯誤是不可避免的。通過分析模型過程和模型設(shè)計中模件的設(shè)計，在當(dāng)前模型設(shè)計基礎(chǔ)上，本文章提出了同步設(shè)計系統(tǒng)(SDS)。SDS主要包括下列功能： （1）設(shè)計者之間可以通過使用客戶機(jī)/服務(wù)器技術(shù)實現(xiàn)設(shè)計者之間的相互聯(lián)交流；(2)提供當(dāng)前的設(shè)計狀況和背景資料，并為下一步的設(shè)計提出可行性方案；( 3 )找出不同的設(shè)計者之間的不同點，提出解決這些爭議的意見，以便這項任務(wù)能給在同一時間被不同的專家設(shè)計(4)不斷地檢查模型設(shè)計模件以保持設(shè)計的一致性。而且SDS系統(tǒng)能夠在模型設(shè)計過程中減少人為的錯誤。因此，SDS系統(tǒng)的開發(fā)能夠縮短產(chǎn)品研制周期和減少開發(fā)費用，使產(chǎn)品盡快投入市場。 關(guān)鍵字： 同步設(shè)計系統(tǒng)（SDS） 并行工程 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和注射模具設(shè)計。 1、簡介 塑料模具的設(shè)計是為了生產(chǎn)出不同的塑料產(chǎn)品。傳統(tǒng)上，塑料注射模的設(shè)計通常由人工繪圖，隨著CAD技術(shù)的出現(xiàn)，近來計算機(jī)輔助注射模的設(shè)計(計算機(jī)輔助設(shè)計)技術(shù)也不斷的發(fā)展。IMOLD [1 ]就是第一個這樣系統(tǒng)，它所需的時間是通常設(shè)計時間的80%。系統(tǒng)提供不同的模型，而每個模型又是由不同的模件組成，即填料、滑塊、澆口道、型芯、型腔、型機(jī)體、凸模、注射機(jī)和通氣孔。設(shè)計者通?？梢酝瑫r運用這些模件。由于一些輔助元件設(shè)計必須同時進(jìn)行，因此這種線性的設(shè)計方法效率較低。當(dāng)兩個或更多設(shè)計者同時對同一模具的輔助元件進(jìn)行設(shè)計時，而協(xié)調(diào)性和相互之間的溝通只是口頭上的，這樣效率較低和極易出現(xiàn)錯誤。因此信息的交換是必要的[2][3]，而一個自動的設(shè)計監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)然也是必不可少的。 最近并行工程結(jié)合產(chǎn)品設(shè)計和相關(guān)的工藝過程，已成為一種有條不紊的設(shè)計方法，得到支持并已被運用于生產(chǎn)之中，這種方法縮短設(shè)計時間，降低產(chǎn)品開發(fā)成本，并且改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量 [4].曾經(jīng)前人使用過的設(shè)計方法在此系統(tǒng)中已被使用[5].新的報告也將并行工程用于注射模型設(shè)計過程。Lee et al 提出一個當(dāng)前的模具的概念設(shè)計[6]。不過這個概念，因設(shè)計過程仍然是線性的，所以知識庫和數(shù)據(jù)的分享都受到限制。而且，在實際應(yīng)用中并沒有被承認(rèn)。其他研究如建立在注射模具設(shè)計基礎(chǔ)上的CAD知識庫系統(tǒng)已不斷的發(fā)展[7][8][9 ][10]。 但是這些報導(dǎo)工作卻有以下幾點被限制： ●他們僅有當(dāng)前的設(shè)計規(guī)章和知識。在線形方式中很多功能被限制。 ●雖然單用戶允許使用此系統(tǒng)，但是多個用戶在不同的位置同時存取使用這些系統(tǒng)進(jìn)行處理則是不允許的[7]。 ●設(shè)計者之間缺少相互的結(jié)合，即設(shè)計者需要經(jīng)歷整個設(shè)計過程。這不同于公司的實際后產(chǎn)情況，在這里任務(wù)被分配給不同的專家同時做。 ●他們只集中于特別的部分，例如過程設(shè)計[8]局部設(shè)計和整體設(shè)計[9]。 因此，他們不能處理復(fù)雜的注射模具設(shè)計。 通過分析模具的設(shè)計過程，這篇文章在IMOLD系統(tǒng)的基礎(chǔ)上不斷研發(fā)和實施，得到了當(dāng)前注射模具設(shè)計的新方法——同步設(shè)計系統(tǒng)(SDS)。 2、當(dāng)前的模具設(shè)計過程 隨著全球化的發(fā)展，產(chǎn)品面臨的壓力不斷增長，因此產(chǎn)品應(yīng)盡快進(jìn)入市場，模具設(shè)計中，分工合作已成為發(fā)展趨勢。 模具設(shè)計過程可以定義為以下幾點。 （1）相關(guān)模型：一對模型(例如Pmodule-x. Pmodule-y)如果一個模件所需的信息通常是來自另一個已存在的模件，則稱相關(guān)模型。信息要求一個完整的輸出量轉(zhuǎn)移或者只描述部分的轉(zhuǎn)移量，他們通常在此系列方面運用。如圖1（a）所示。 （2）獨立模型：一對模型如果其中一個模件的信息量與另一個無關(guān)或者要求同時完成一對模型則稱為獨立模型。圖1(b)顯示了獨立模型Pmodule-x和Pmodule-y (3)其它模型：這是一個決策者(參閱圖1(c))。由圖（1）可以看出相關(guān)模型串行連接而獨立模型則是并聯(lián)堆積。 注射模型設(shè)計程序的分解展示了它的獨立性和相互依靠特性。 IMOLD系統(tǒng)有10個設(shè)計模件：數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、澆注系統(tǒng)、分型系統(tǒng)、模具底部，滑塊設(shè)計、頂出裝置設(shè)計、冷卻系統(tǒng)、注射系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計和排氣系統(tǒng)設(shè)計。每一個操作都有一個具體的部分設(shè)計。這些設(shè)計模件的先后順序關(guān)系如圖2中所示。 3、在裝配過程中各部分之間的樹形關(guān)系。 一個注射模型是幾個附屬組件通過配合被連結(jié)起來。在IMOLD里，一個動態(tài)的裝配樹形結(jié)構(gòu)用來描述并且組織模具設(shè)計。如圖3所一個組裝樹的模型示例，它顯示了起動在一模型設(shè)計給一部分中，整個結(jié)晶器裝置樹創(chuàng)造每節(jié)點的零內(nèi)容。 模件被使用和那些附屬裝配的通訊記者和/或組成部分被建立，在裝配樹過程中的他們的通訊記者節(jié)點被充滿。 在模型設(shè)計過程中，我們?yōu)榱藳Q定模型設(shè)計在并行工程中下一步是什么，因此了解模型設(shè)計當(dāng)前的善是十分必要的。在裝配樹中機(jī)械裝置的不斷增加，提供了動態(tài)的模具設(shè)計。 在我們的方法中，模具設(shè)計狀況設(shè)計通過核對裝配樹中結(jié)點的情況不斷的檢索，要先前關(guān)系的基礎(chǔ)上提出下一步或者數(shù)步之后的方案。如圖2所示的圖表。 4、同步設(shè)計系統(tǒng) 本文章提出了同步設(shè)計系統(tǒng)(SDS)能夠在計算機(jī)輔助注射模型設(shè)計方面達(dá)到一致性，SDS的整體結(jié)構(gòu)如圖4所顯示。SDS占有一個接口，四個主要功能和數(shù)據(jù)庫。 四個主要功能是知識功能，協(xié)調(diào)功能，監(jiān)控功能和網(wǎng)絡(luò)功能。 (1)界面 設(shè)計者使用SDS通過界面來實現(xiàn)。SDS系統(tǒng)不斷發(fā)展以便僅僅通過對SDS的提供就能完成注射模具設(shè)計過程。設(shè)計者可以使用他們自己的電腦終端機(jī)(主機(jī))通過此界面進(jìn)行設(shè)計和相互之間的交流。 (2)網(wǎng)絡(luò)功能 為了使不同地方的設(shè)計者能夠同時進(jìn)行工程設(shè)計協(xié)作。SDS對不同的用戶提供了有效的聯(lián)系。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將執(zhí)行這項任務(wù)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備使用服務(wù)器/客戶技術(shù)使不同的用戶之間可以進(jìn)行相互聯(lián)系?？蛻?服務(wù)器主要功能是使工藝過程相互在獨立的機(jī)器上運行。一臺服務(wù)器能同時向多個客戶提供服務(wù)并且控制他們的共享資源、數(shù)據(jù)和信息的入口。附在物理網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備都有主機(jī)和IP(網(wǎng)際協(xié)議)地址。IP是整個傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議(傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議)協(xié)議重點的。TCP將信息通過局域網(wǎng)的IP地址傳送給不同的主機(jī)(主要是指客戶機(jī)) (參閱圖5)。SDS可以通過Inthernet傳給不同的計算機(jī)和不同的用戶從而被不斷的使用。例如，設(shè)計者希望設(shè)計頂出裝置，但是部分模件尚未運行就可對所要求的部分模件對網(wǎng)絡(luò)發(fā)出請求，則網(wǎng)絡(luò)就會把它寄給所需的要的設(shè)計者。之后模件將被設(shè)計，前設(shè)計者將會得到部分模件已經(jīng)被其他設(shè)計者完成的信息，以便更好的利用。 (3)知識功能 隨著降低模具設(shè)計者的專業(yè)化趨勢的發(fā)展，SDS一個主要目標(biāo)是向沒有經(jīng)驗的設(shè)計者提供信息。 因此SDS主要提供關(guān)于當(dāng)前的設(shè)計問題和文獻(xiàn)資料，同時提供了專家指導(dǎo)，而這個指導(dǎo)是關(guān)于整個設(shè)計過程的。例如，一個設(shè)計者登錄后，SDS將會通知將他/她當(dāng)前的實際水平，即模件是否已被其他設(shè)計者完成，和根據(jù)當(dāng)前的模具設(shè)計過程向他/她提供下一步的可行方案。 與在數(shù)據(jù)庫里的靜態(tài)數(shù)據(jù)不同，SDS里的信息具有自動更新的性能；即它通過模型設(shè)計過程自動產(chǎn)生新信息。計算機(jī)輔助設(shè)計的關(guān)鍵是能夠及時的為模型設(shè)計提供信息，SDS不僅僅提供了信息，而且SDS利用知識庫給那些設(shè)計者智能化的幫助。 (4)協(xié)調(diào)功能 現(xiàn)實公司的實際情況中，那些任務(wù)在相同的時間分配給不同設(shè)計者。而分工合作最關(guān)鍵的因素是設(shè)計者之間的協(xié)調(diào)性，它可以減少人為的錯誤。例如，兩個設(shè)計者可能同步設(shè)計相同的模件。其中一設(shè)計者在當(dāng)前模型設(shè)計過程中，由于母模件不能被執(zhí)行，可能選擇執(zhí)行水平較低的子模件(低水平)處理。而以上面則會引起沖突的上升。 因此，SDS能夠檢查沖突和提出沖突的解決辦法，使不同模型設(shè)計模件和不同的設(shè)計者相互協(xié)調(diào)。首先，SDS將判斷哪個模件必須被首先執(zhí)行和哪個模件可以被同時做。根據(jù)當(dāng)前模具設(shè)計處理，母模件必須被首先執(zhí)行，子模件能被不同的設(shè)計者同時在不同的主機(jī)上完成。其次，如果一個模件是修改，相關(guān)的子模件就必須被更新。例如，任何模具庫相關(guān)參數(shù)據(jù)的改變都需要設(shè)計者重新進(jìn)行滑塊設(shè)計和頂出裝置的設(shè)計。第三，如果一些設(shè)計者正在進(jìn)行模件的設(shè)計，SDS將會同其他的設(shè)計者相互協(xié)調(diào)。 換句話說，SDS能夠提供設(shè)計模件的次序并且保持模件適合單個設(shè)計者，并提供適合多個設(shè)計者的設(shè)計次序以保持他們設(shè)計結(jié)果的一致性。而協(xié)調(diào)功能將支持此項功能。 (5)監(jiān)控功能 SDS對全部模具在整個期間設(shè)計問題進(jìn)行評論。SDS對模型設(shè)計進(jìn)行周期性的核對，以保持模件的一致性，以便SDS能提供最新和最及時的信息給不同的設(shè)計者。例如，SDS向設(shè)計者報告模件有哪些被其他設(shè)計者完成，或者哪些模件已被其他設(shè)計者修改。SDS通知設(shè)計者可以下載已被完成的模件或者更新相關(guān)的模型，因此SDS向設(shè)計者提供了監(jiān)控信息。這個功能由監(jiān)控設(shè)備來完成。 (6)在SDS的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫 一個網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中能夠提供相當(dāng)多的幫助。因此，SDS也提供一個網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫。一個網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫由全球數(shù)據(jù)庫即許多當(dāng)?shù)氐臄?shù)據(jù)庫通過一個數(shù)據(jù)接口程序組成。 （a）全球數(shù)據(jù)庫里的數(shù)據(jù)對全部需求都來說都十分清晰，任何意見都很容易修改并適合新的需求都。應(yīng)用者所需的普通數(shù)據(jù)。并行設(shè)計模型設(shè)計過程被存儲在全球數(shù)據(jù)庫中。 (b)短暫的信息，例如在運行分析中間產(chǎn)生的結(jié)果一般是儲存在本地數(shù)據(jù)庫中。SDS存儲模具的當(dāng)前狀態(tài)信息設(shè)計最初產(chǎn)品信息存入本地數(shù)據(jù)庫，本地數(shù)據(jù)庫能夠?qū)ψ钚碌脑O(shè)計數(shù)據(jù)的立即錄入。 四個設(shè)備與數(shù)據(jù)庫相互作用。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備幫助設(shè)計者在模具期間相互交流；知識設(shè)備幫助設(shè)計者正確地選擇設(shè)計模件；協(xié)調(diào)設(shè)備提供了所選擇的模型之間的協(xié)調(diào)；監(jiān)控設(shè)備不斷地檢查正在運行的模件。這四個設(shè)備之間是相互聯(lián)系并且是相互作用以達(dá)到計算機(jī)輔助注射模設(shè)計的一致性。這四個設(shè)備活動的順序如圖6所示。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以被任何設(shè)計者隨時使用。當(dāng)設(shè)計者登錄并且想要選擇設(shè)計模型時，提供智能化幫助。設(shè)計者選擇模件之后，協(xié)調(diào)設(shè)備提供不同模具設(shè)計的沖突察覺和提出解決沖突的辦法和不同模具設(shè)計的相互溝通，監(jiān)控設(shè)備周期性的檢查模型設(shè)計模件。 5、示例 下列例子是一個底盤的模型設(shè)計。設(shè)計者起初使用IMOLD系統(tǒng)而且SDS系統(tǒng)也同時進(jìn)行。 由SDS提供建議/指示在IMOLD(見圖7)基礎(chǔ)上屏幕上顯了整個設(shè)計過程。 設(shè)計者A在主機(jī)上下載了產(chǎn)品模型后，SDS將會提出下一步進(jìn)行數(shù)據(jù)準(zhǔn)備的建議，當(dāng)這個模件的完成時，則下一步可進(jìn)行的設(shè)計是澆注系統(tǒng)或者分型系統(tǒng)。設(shè)計者A選擇分型系統(tǒng)。與此同時，設(shè)計者B在主機(jī)B上開始澆注系統(tǒng)和模具其體的設(shè)計，SDS就會告訴A澆注系統(tǒng)和模 具基體已被另一設(shè)計者進(jìn)行設(shè)計。設(shè)計者A則可更新總裝配，然后去下載那兩個已被設(shè)計的模件(如圖8a所)。當(dāng)前狀況下，SDS建議設(shè)計者A進(jìn)行滑塊設(shè)計或者頂出裝置的設(shè)計，若模具的邊緣具有空刀槽，則設(shè)計者A將進(jìn)行滑塊設(shè)計。但是在執(zhí)行之后，設(shè)計者A若查明滑塊設(shè)計在模架之外(如圖8b所)。因此，設(shè)計者A可通過SDS寄電子郵件給設(shè)計者B(如圖7)。設(shè)計者B得到電子郵件后，修改模具和基本部分。根據(jù)SDS 指示，設(shè)計者B應(yīng)寄給A一個改進(jìn)后的滑塊設(shè)計。因此，如圖8所示，在主機(jī)A中不斷的更新數(shù)據(jù)，最后設(shè)計者A依照SDS指示進(jìn)行冷卻系統(tǒng)的設(shè)計。同時，其它設(shè)計者也將注射系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)在不同的計算機(jī)上完成。這時，設(shè)計 者A更新那些裝配樹下載其他模件，最后在主機(jī)A上完成模具的裝配，如圖8d所示。 在沒有SDS的情況下即設(shè)計以線的方式的模具運行IMOLD和注射模的并行設(shè)計比較的結(jié)果如下，結(jié)果分別如圖9a和圖9b所示：沒有SDS系統(tǒng)時，總設(shè)計時間是2920小時，當(dāng)用SDS時，總設(shè)計時間是1630小時，節(jié)省了44.2%。 6、結(jié)論 模具同步設(shè)計是有利的，其中最關(guān)鍵的是能夠更進(jìn)一步縮短設(shè)計時間，因此并行設(shè)計過程已經(jīng)被提出使用。SDS的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計已經(jīng)被開發(fā)，引導(dǎo)設(shè)計者在不同模具設(shè)計領(lǐng)域的專業(yè)化，并同時適用于整個模具的裝配。SDS通過設(shè)計者的努力和保持模具設(shè)計的一致性，以達(dá)到模具設(shè)計工作可以分配給不同專家同時去做。設(shè)計者在不同的地方對于工程設(shè)計可以相互協(xié)作。一個簡單的例子表明并行設(shè)計過程已經(jīng)被完成，并且設(shè)計時間與傳統(tǒng)的線性設(shè)計實踐相比較能夠顯著縮短。 7、參考文獻(xiàn) 1. k.S. 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