一、開(kāi)展概略和使用布景

    塑料工業(yè)近20年來(lái)開(kāi)展非常敏捷，早在7年前塑料的年產(chǎn)量按體積核算曾經(jīng)超越鋼鐵和有色金屬年產(chǎn)量的總和，塑料成品在汽車、機(jī)電、儀表、航天航空等國(guó)度支柱財(cái)產(chǎn)及與人民日常生涯相關(guān)的各個(gè)范疇中獲得了普遍的使用。塑料成品成形的辦法固然良多，但最首要的辦法是注塑成形，世界塑料成形模具產(chǎn)量中約折半以上是注塑模具。

    跟著塑料成品復(fù)雜水平和精度要求的進(jìn)步以及出產(chǎn)周期的縮短，首要依托經(jīng)歷的傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)辦法已不克不及順應(yīng)市場(chǎng)的要求，在大型復(fù)雜和小型精細(xì)打針模具方面我國(guó)還需求從國(guó)外進(jìn)口模具。

    二、要害技能和適用功用

    1．用三維實(shí)體模子替代中間層模子

    傳統(tǒng)的注塑成形仿真軟件基于成品的中間層模子。用戶起首要將薄壁塑料成品抽象成近似的平面和曲面，這些面被稱為中間層。在這些中間層上生成二維平面三角網(wǎng)格，應(yīng)用這些二維平面三角網(wǎng)格進(jìn)行有限元核算，并將最終的剖析后果在中面上顯示。而注塑產(chǎn)物模子多采用三維實(shí)體模子，因?yàn)閮烧吣Ｗ拥募娖缰?，二次建模不成防止。但因?yàn)樽⑺墚a(chǎn)物的外形復(fù)雜多樣、千變?nèi)f化，從三維實(shí)體中抽象出中間層面是一件好不容易的任務(wù)，提取進(jìn)程十分繁瑣費(fèi)時(shí)，因而設(shè)計(jì)人員對(duì)仿真軟件有畏難心情，這已成為注塑成形仿真軟件推行使用的瓶頸。

    HSCAE 3D首要是承受三維實(shí)體/外表模子的STL文件花樣。目前主流的CAD/CAM系統(tǒng)，如UG、Pro/ENGINEER、CATIA和SolidWorks等，均可輸出質(zhì)量較高的STL花樣文件。這就是說(shuō)，用戶可借助任何商品化的CAD/CAE系統(tǒng)生成所需成品的三維幾何模子的STL花樣文件，HSCAE 3D可以主動(dòng)將該STL文件轉(zhuǎn)化為有限元網(wǎng)格模子，經(jīng)過(guò)外表配對(duì)和引入新的鴻溝前提包管對(duì)應(yīng)外表的協(xié)調(diào)活動(dòng)，完成基于三維實(shí)體模子的剖析，并顯示三維剖析后果，免除了中間層模仿技能中先抽象出中間層，再生成網(wǎng)格這一復(fù)雜步調(diào)，打破了仿真系統(tǒng)推行使用的瓶頸，大大減輕了用戶建模的擔(dān)負(fù)，降低了對(duì)用戶的技能要求，對(duì)用戶的培訓(xùn)工夫也由曩昔的數(shù)周縮短為幾小時(shí)。圖1為基于中間層模子和基于三維實(shí)體/外表模子活動(dòng)剖析模仿?tīng)顩r比照?qǐng)D。

    2．有限元、有限差分、節(jié)制體積辦法的綜合運(yùn)用

    注塑成品都是薄壁成品，成品厚度偏向的尺寸遠(yuǎn)小于其他兩個(gè)偏向的尺寸，溫度等物理量在厚度偏向的轉(zhuǎn)變又十分大，若采用純真的有限元或有限差分辦法勢(shì)必形成剖析工夫過(guò)長(zhǎng)，無(wú)法知足模具設(shè)計(jì)與制造的實(shí)踐需求。我們?cè)诨顒?dòng)平面采用有限元法，厚度偏向采用有限差分法，辨別樹(shù)立與活動(dòng)平面和厚度偏向尺寸相順應(yīng)的網(wǎng)格并進(jìn)行耦合求解，在包管核算精度的前提下使得核算速度知足工程的需求，并采用節(jié)制體積法處理了成形中的挪動(dòng)鴻溝問(wèn)題。關(guān)于表里對(duì)應(yīng)外表存在差別的成品，可劃分為兩局部體積，并各自構(gòu)成節(jié)制方程，經(jīng)過(guò)在交代處進(jìn)行插值比照包管這兩局部的協(xié)調(diào)。

    3．?dāng)?shù)值核算與人工智能技能的連系

    優(yōu)選注塑成形工藝參數(shù)不斷是廣闊模具設(shè)計(jì)人員存眷的問(wèn)題，傳統(tǒng)的CAE軟件固然可以在核算機(jī)上仿真出指定工藝前提下的注塑成形狀況，但無(wú)法主動(dòng)對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。CAE軟件運(yùn)用人員必需設(shè)置分歧的工藝前提進(jìn)行屢次CAE剖析，并連系實(shí)踐經(jīng)歷在各方案之間進(jìn)行比擬，才干得出較稱心的工藝方案。還，在對(duì)零件進(jìn)行CAE剖析后，系統(tǒng)會(huì)發(fā)生有關(guān)該方案的很多信息(成品、工藝前提、剖析后果等)，個(gè)中剖析后果往往以各類數(shù)據(jù)場(chǎng)的方式呈現(xiàn)，要求用戶必需具有剖析和了解CAE剖析后果的才能，所以傳統(tǒng)的CAE軟件是一種被動(dòng)式的核算東西，無(wú)法供應(yīng)給用戶直觀、有用的工程化結(jié)論，對(duì)軟件運(yùn)用者的要求過(guò)高，影響了CAE系統(tǒng)在更大局限內(nèi)的使用和普及。針對(duì)以上缺乏，HSCAE 3D軟件在原有CAE系統(tǒng)精確的核算功用根底上，把常識(shí)工程技能引入系統(tǒng)的開(kāi)拓中，應(yīng)用人工智能所具有的思想和推理才能，替代用戶完成很多信息的剖析和處置任務(wù)，直接供應(yīng)具有指點(diǎn)意義的工藝結(jié)論和建議，有用處理了CAE系統(tǒng)的復(fù)雜性與用戶運(yùn)用要求的簡(jiǎn)略性之間的矛盾，縮短了CAE系統(tǒng)與用戶之間的間隔，將仿真軟件由傳統(tǒng)的“被動(dòng)式”核算東西提拔為“自動(dòng)式”優(yōu)化系統(tǒng)。HSCAE 3D系統(tǒng)首要將人工智能技能使用于初始工藝方案設(shè)計(jì)、CAE剖析后果的分析和評(píng)價(jià)、剖析方案的改良與優(yōu)化3個(gè)方面。

    三、在基于常識(shí)的仿真系統(tǒng)中首要采用的優(yōu)化辦法：

    (1) 基于實(shí)例推理的優(yōu)化。首要使用于具有離散取值空間的成形工藝初始設(shè)計(jì)。成品外形和澆注系統(tǒng)構(gòu)造采用編碼方法，而尺寸信息采用特征參數(shù)描繪。在對(duì)以往成功工藝設(shè)計(jì)的搜集和抽象的根底上，樹(shù)立以框架方式描繪的實(shí)例庫(kù)索引和檢索機(jī)制。

    (2) 基于人工神經(jīng)收集的優(yōu)化。對(duì)工藝設(shè)計(jì)中如打針工夫、打針溫度如許具有延續(xù)取值空間的參數(shù)，采用基于人工神經(jīng)收集的辦法來(lái)優(yōu)化。應(yīng)用優(yōu)化目的函數(shù)并在必然的優(yōu)化戰(zhàn)略下，獲得優(yōu)化系統(tǒng)確認(rèn)的最優(yōu)參數(shù)。

    (3) 基于規(guī)矩推理的優(yōu)化。首要用于對(duì)剖析后果的分析和評(píng)價(jià)。本系統(tǒng)所樹(shù)立的專家系統(tǒng)規(guī)矩庫(kù)是以注塑模范疇的專家常識(shí)為根底的，涵蓋了有關(guān)短射、活動(dòng)均衡、熔體降解、溫差節(jié)制、保壓工夫、答應(yīng)剪切應(yīng)力、剪切速度、鎖模力等方面的常識(shí)，在對(duì)核算后果進(jìn)行剖析和提煉的根底上，驅(qū)動(dòng)專家系統(tǒng)進(jìn)行推理，對(duì)成形方案進(jìn)行剖析評(píng)價(jià)，并給出詳細(xì)的優(yōu)化改良建議。

    4．成品與流道系統(tǒng)的三維活動(dòng)保壓集成剖析

    流道系一致般采用圓柱體單位，而成品采用的是三角形單位，HSCAE 3D系統(tǒng)采用半解析法處理夾雜單位的集成求解問(wèn)題，如許，HSCAE 3D系統(tǒng)不只能剖析一模一腔大型復(fù)雜的成品，并且可以剖析一模多腔小型精細(xì)成品，大大拓寬了系統(tǒng)的運(yùn)用局限。當(dāng)前HSCAE 3D系統(tǒng)是世界上進(jìn)步前輩的可以剖析一模多腔活動(dòng)均衡問(wèn)題的三維仿真軟件。

    5．塑料成品熔合紋猜測(cè)的高效算法

    熔合紋對(duì)成品的強(qiáng)度、外觀等有主要影響，精確猜測(cè)熔合紋地位是仿真軟件的難題。HSCAE 3D系統(tǒng)經(jīng)過(guò)節(jié)點(diǎn)特征模子辦法大大進(jìn)步了熔合紋猜測(cè)的精確性和效率，其精確度到達(dá)國(guó)際同類產(chǎn)物的進(jìn)步前輩程度。并應(yīng)用神經(jīng)收集辦法對(duì)熔合紋的影響水平作出定性評(píng)價(jià)，為用戶對(duì)成形質(zhì)量的評(píng)價(jià)供應(yīng)了直接的判別根據(jù)。
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