一种注塑装备工艺和性能要求向设计参数快速转换的方法

摘要

本发明公开了一种注塑装备工艺和性能要求向设计参数快速转换的方法。对需要加工的各种注塑件建立三维模型并进行数值模拟分析，获得注塑装备工艺要求；集合注塑装备工艺要求或者注塑装备性能要求建立注塑要求-设计参数集合，通过多色集合表示注塑要求与设计参数的相互关系，对布多色尔矩阵进行行变换排序，再将注塑要求-设计参数集合依次排序并进行参数计算，获得注塑装备设计参数的结果。本发明实现了对注塑装备注塑要求的转换分析，解决了现有注塑装备设计无法针对注塑要求进行合理定制设计的问题。

说明书

技术领域

本发明涉及复杂注塑装备概念设计方法类，尤其涉及一种注塑装备工艺和 性能要求向设计参数快速转换的方法。

背景技术

设计参数获取是产品方案与结构设计的提前。注塑装备只有在确定设计参 数后，才能进一步对其进行详细结构设计。因此如何快速、准确获得设计参数 是注塑装备设计的一个重要问题。

注塑装备设计需满足注塑要求，注塑装备设计参数需根据注塑要求来确 定。由于注塑要求的多元化与个性化的发展，目前的注塑要求分析方法主要有 质量功能展开、实例推理、神经网络优化等，但这些方法仍具有以下不足：

1、仅停留在注塑要求与设计方案间的定性映射，不能详细至设计参数的 取值。

2、不但过于依赖专家主观评价而且难以适应客户多元化的要求。而且缺 乏对注塑装备具有强耦合性的设计参数进行规则映射。

3、当设计规则变更时，难以做到快速响应，需要对设计过程重新分析与 修正，使得设计效率低下。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供了一种注塑装备 工艺和性能要求向设计参数快速转换的方法，将注塑要求-设计参数与公式转换 和映射转换相互结合，进一步通过多色集合处理将注塑工艺、性能要求转换为 注塑装备设计参数。

为了实现上述目的，本发明采用技术方案步骤如下：

第一步，对需要加工的各种注塑件建立三维模型并进行数值模拟分析，获 得注塑装备工艺要求；

第二步，建立注塑要求-设计参数集合，注塑要求为注塑装备工艺要求或者 注塑装备性能要求，注塑要求-设计参数集合包含有注塑装备工艺要求或者注塑 装备性能要求通过公式转换计算或者通过映射转换关系统一表达向设计参数的 转换关系；

第三步，通过多色集合表示注塑要求与设计参数的相互关系，将注塑要求 作为统一输入颜色，设计参数作为统一输出颜色构建多色布尔矩阵；

第四步，对布多色尔矩阵进行行变换排序，使得具有唯一参数项的注塑要 求-设计参数集合位于矩阵的行前部，再将其余包含已求得参数项的注塑要求- 设计参数集合依次排序并进行参数计算，获得注塑装备设计参数的结果。

所述的注塑装备工艺要求包括注塑件长宽高、注塑件最大截面积、注塑件 最小截面积、注塑件体积、注塑件密度、注塑件组分、注塑件材料、注塑件初 始温度和注塑件成形压力等。

所述第一步中获得注塑装备工艺要求的具体步骤如下：建立各种加工注塑 件的三维模型，将三维模型导入注塑过程分析软件，并将三维模型划分网格， 设置进出口边界条件、环境温度、压力等参数，经过数值仿真分析得到包含注 塑件压力场、温度场、注塑周期在内的注塑装备工艺要求数据。

所述的注塑装备性能要求包括注塑件出件效率、注塑件合格率、无故障工 作时间、注塑机价格、注塑机整机能耗、零件可回收率和回收总效益。

所述第二步的注塑要求-设计参数集合表示为u_i＝{Id,N,P,Flag,Trans}，其中 u_i表示第i个注塑要求-设计参数集合，Id表示生成元编号，N为转换关系下的 要求项集合，P为转换关系下的参数项集合，Flag为转换关系标识，Trans为转 换关系。转换关系Trans包含两种形式，一种为公式转换，另一种为映射转 换；当Flag＝1时，转换关系为公式转换，当Flag＝0时，转换关系为映射转换。

所述的转换关系Trans采用公式转换或者映射转换，当转换关系Trans采用 公式转换，则转换关系标识Flag＝1；当转换关系Trans采用公式转换或者映射 转换，则转换关系标识Flag＝0。

所述第三步的多色布尔矩阵建立步骤如下：

第一步，将注塑要求-设计参数集合作为多色集合中的元素，构建多色集合 A＝{u₁,u₂,...,u_i,...u_n}，其中n为所有注塑要求-设计参数集合的数量；

第二步，设定多色集合A的整体颜色集合为F(A)，其中 F(A)＝{F_i(A),F_o(A)}，F_i(A)为工艺和性能要求整体颜色作为统一输入颜色，F_o(A) 为设计参数整体颜色作为统一输出颜色；

第三步，通过Q(u)＝{q(u₁),q(u₂),...,q(u_i),...,q(u_m)}表示集合A中元素的个性颜 色，其中个性颜色用所有要求项与参数项表示，m为要求与设计参数项数量之 和，q(u_i)表示注塑要求-设计参数集合各项元素的个性颜色值；

第四步，以注塑要求-设计参数集合作为列，以多色集合A中元素的个性颜 色集合Q(u)作为行，构建多色布尔矩阵A×Q(u)，注塑要求-设计参数集合中 要求项集合N与参数项集合P所对应处的个性颜色值q(u_i)为1，其余个性颜色 值q(u_i)为0，即注塑要求-设计参数集合中的其他元素或者注塑要求-设计参数集 合中要求项集合N与参数项集合P非对应处的个性颜色值q(u_i)为0。

所述多色布尔矩阵行变换步骤如下：

第一步，初始化行变换指针s＝1；遍历所有注塑要求-设计参数集合，判断 各个注塑要求-设计参数集合的转换类型Flag，若Flag＝0，则将该注塑要求-设 计参数集合所在的行移动至最后一行；

第二步，依次遍历各个Flag＝1的注塑要求-设计参数集合：对于每个注塑 要求-设计参数集合，若参数项集合P中元素数量等于1，则将该注塑要求-设计 参数集合所在的行换至第一行并将参数项集合P中的元素移至集合X中；将 s＝t+1，t为参数项集合P中元素数量等于1的注塑要求-设计参数集合总数；

第三步，遍历所有包含集合X中元素对应的注塑要求-设计参数集合：对于 每个注塑要求-设计参数集合，若参数项集合P中元素数量等于1，则将该注塑 要求-设计参数集合移至第s行并将该参数项集合P中的唯一元素移至集合X 中，然后将s＝s+1。

所述第四步中的参数计算是指在完成行变换基础上，按照行的得排列顺 序，依此计算注塑要求-设计参数集合中的转换关系，获得注塑装备的设计参数 集合。

所述的公式转换通过注塑装备设计过程物理计算公式将要求数据转换为设 计参数，具体可利用国标、手册中的计算公式和参数。例如要求数据“注塑件 长Lw”与设计参数“顶出行程Ls”之间的转换公式如下：

L_s＝k_αL_w

式中，k_α为转换系数，取值为1.2。

所述的映射转换通过要求数据与设计参数数据间的对应关系进行转换，其 映射函数结构形式如下：

$f\left(x\right)=\left(\begin{array}{cc}{p}_1& x\in R_1\\ p_2& x\in R_2\\ & ...\\ p_i& x\in R_i\\ & ...\\ p_n& x\in R_n\end{array}\right)$

式中，f(x)为映射函数；n为映射单元的维度，R为要求数据的取值空间， p_i为设计参数数据的相应取值(i＝1,2,…,n)。

当公式转换进行计算时，可直接从设计知识库中读取相应中间参数数据， 所述设计知识库包含了计算公式中的中间参数和注塑机制造标准数据，以数据 集的形式存储与数据库中，方便添加与修改。

本发明针对注塑装备注塑要求分析难以转换为注塑装备设计参数，设计参 数往往凭借设计经验赋值或参考相似设计机型的问题，提出了将数值模拟分 析、理论或经验公式计算、要求-参数规则映射和先验设计知识相互结合的注塑 要求向设计参数转换的方法，解决了现有注塑装备设计无法针对注塑要求进行 合理定制设计的问题，并实现了结合数值模拟、公式推导、设计经验于一体的 注塑装备注塑要求转换分析。

本发明的有益效果是：

本发明方法实现了注塑装备工艺模块的智能化，将抽象的注塑装备工艺要 求通过模型与云图的方式转换为具象的体积、质量、压力场、温度场等工艺参 数信息，提高了设计效率及准确性。

本发明方法实现了将注塑要求转化为设计参数的过程，依据公式计算与规 则映射的方式，避免了经验设计、类比设计的主观因素，得到更加合理的转换 结果。

附图说明

图1是本发明方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图和实例对本发明作进一步的详细描述，图中涉及信息为本发 明在注塑装备设计中的实际应用数据。

如图1所示，是本发明转换过程的总图。

本发明的具体实施例及其过程如下：

第一步，根据注塑要求的各种注塑件，建立三维模型并进行数值模拟分 析，获取注塑装备工艺要求；

第二步，根据用户输入的要求信息，在消除要求中冲突、不足、冗余数据 后映射为注塑装备性能要求，和注塑装备工艺要求一起作为注塑要求，见表 1；

表1注塑装备工艺和性能要求

第三步，根据注塑装备计算公式与映射关系建立注塑要求-设计参数集合， 见表2；

表2注塑要求-设计参数集合列表

第四步，定义多色集合的统一颜色与个人颜色，并建立多色布尔矩阵，多 色布尔矩阵如下：

第五步，通过矩阵行变换获得参数计算顺序，并通过注塑要求-设计参数集 合中的转换单元完成要求向设计参数的转换。其中中间系数数据见表3；

表3默认参数列表

第六步，将注塑机制造标准数据加入转换结果的设计参数数据集中形成得 到总体设计参数数据集，见表4。

表4总体设计参数数据集

由此本发明解决了现有注塑装备设计无法针对注塑要求进行合理定制设计 的问题，实现了结合数值模拟、公式推导、设计经验于一体的注塑装备注塑要 求转换分析。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本 发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落 入本发明的保护范围。