基于协同设计的塑料模具设计研究

    协同设计指的是由众多设计师共同组成的设计团队，通过协同合作，将各自对于设计的理念和想法进行融合与优化，最终完成设计目标。在塑料模具设计当中，这种设计模式具有很多的优势。在实际应用中，要充分的掌握塑料模具协同设计的关键性技术，设计师之间进行良好的合作，最终完成塑料模具的协同设计。

一、塑料模具协同设计的关键性技术

    （一）异构知识表达和语意一致化。在塑料模具产品的协同设计中，信息共享和决策是两个最为重要的问题。在协同设计过程中，设计小组对其它小组的设计决策、设计知识、设计方案等进行获取，从而完成自己的设计目标。同时，其它设计小组中产生的工程参数，也会对设计过程产生一定得影响，导致设计进程的变化，甚至需要重新进行设计。所以，在实际的塑料模具协同设计时，设计过程将会受到信息与知识的频繁交换而变得复杂。

    在进行塑料模具设计的时候，有三种方式能够对协同设计计算环境的知识表达框架进行实现。一是同质知识表达机制；二是异构知识表达的包装实现模式；三是异构知识的转换实现模式。在实际生产中，塑料模具的协同设计通常采用异构知识表达模式，但是在设计当中需要满足一定的要求，才能完成设计。

    （二）冲突检测与消解。在塑料模具协同设计中，需要多个设计主体共同参与，而不同设计主体之间往往存在着设计对象、设计方案、设计目标等方面的矛盾和冲突。因此，塑料模具协同设计中的一个重要问题就是要及时检测和消解这些矛盾和冲突。对于不同设计小组之间的冲突，可以利用系统或领域内的知识，来进行检测和消解。在系统的不同阶段，可以分别进行冲突消解。例如，在开发阶段，将系统开发中存在的潜在的系统内冲突进行挖掘，同时编译成显式的知识结构，然后进行消解。在运行过程中，可采用强知识和弱知识两种方式进行冲突消解。强知识是用于解决问题领域，而弱知识则可以处理冲突知识不足的问题。

    （三）系统结构与管理。塑料模具协同设计中的系统结构和管理是具有十分紧密的联系的，如果结构不合理，将会对主体功能造成限制，从而使系统管理负担加重。如果结构合理，那么提供的有机协调和主题的高度智能化都会得到很大的促进。主体系统的开放性决定了系统的结构选取。同时，主体同构性与异构性、满足同一目标或满足自身利益、利用何种规定和协议进行交互、数量大小和子任务的耦合程度、自动主体组成或人与主体混合构成、通信的可行性、计算能力和带价等诸多方面的因素，也都是由主体系统的开放性所决定的。而在实际工作中，塑料模具协同设计系统的构成是智能主体和设计师，其目的是满足同一目标。因此，尽管之前列举的各项因素都可能产生不同的效果，但是各个因素之间仍然存在着相互制约、相互影响的关系。

二、基于协同设计的塑料模具设计

    （一）塑料模具协同设计系统的结构。有三个层次上的系统共同构成了塑料模具协同设计系统的结构，它们分别是应用层、通信层和数据层。其中，应用层是由于支持各个功能小组利用自身的软硬件条件，实现系统任务的完成。在协同设计塑料模具的时候，可利用三坐标扫描仪来对已有的塑料模具进行扫描，从而获得相关数据，进而实现产品的反求。在实际应用中，CAE软件采用的是Moldflow，而CAD、CAM软件采用的则是UG。同时利用LOM快速原型制造设备，对塑料模具进行快速原型制造。通信层是利用网络技术，让各个功能小组在设计塑料模具的系统过程中，得以进行信息交流。数据层是利用统一的产品信息模型，对产品进行多视图表达，以满足产品的信息共享和应用需求。

    （二）塑料模具协同设计任务的关联和分解。在协同设计塑料模具的过程中，应当按照设计任务的要求，将其分解为多个子任务，分别由不同的设计组协同完成。所以，在协同设计塑料模具之前，一定要先进行任务分解。对于一件产品来说，它是按照一定的关系，将一些零部件进行组合而产生的，同时其开发过程也是由多个子过程共同构成。而对于塑料模具来说，则可以分解为塑料模具的设计、开发、分析、方案、型芯型腔、模架、浇注系统、温控系统、辅助机构、脱模机构、抽芯机构、以及制造和生产等诸多子任务。在进行协同设计的时候，这些子任务之间存在着先序、互斥、并发、并行等关系，对于这些子任务之间，应当采取二元组的形式进行描述。

    （三）塑料模具协同设计的约束求解。各个设计组在协同开发塑料模具的时候，相互之间往往存在着一定的依赖、制约等关系，具体包含了用户需求、资源限制、技术水平、一致性要求、涉及对象规律、以及设计规范等方面。正是这些方面的问题，对协同设计产生了约束。在塑料模具的设计中，主要包含三种类型的约束。第一种是工程约束，利用过程式表达方法，对设计要求和设计过程进行表达。第二种是几何约束，限制了几何实体的自由度。几何约束也表达了几何实体之间的关系，它是一种双向的约束，包括了尺寸约束、形位约束、拓扑约束等方面。第三种是知识约束，利用IF-THEN的表达方式，对设计过程中的规则进行表达。

    （四）塑料模具协同设计的冲突消解。站在冲突的整个生命周期上来说，在进行协同设计时，对于检测到的冲突，应当及时的进行分类和归档，建立冲突消解系统的模型。其中主要包括了冲突的管理、检测、归档、消解等内容。对于不同类型的冲突，应当采取相应的消解策略，而不同的消解策略之间，也可以互相进行补充。其中，冲突管理是对协同设计过程中的冲突信息进行管理，对消解历史进行储存，同时与消解知识库、实例库等进行连接。冲突检测是利用约束传播对设计结构进行检查，判断其是否满足约束网格的要求。对于违反约束的情况，要及时进行冲突的捕获和登记。冲突归档是对上一步捕获的冲突进行分析，从而在各个冲突之间建立联系，给出关联图。最后，根据以上的信息和分析结果，采用知识推理、约束松弛、仲裁等方式，进行冲突消解，以维持塑料模具的协同设计。

三、结论

    在塑料模具产品的设计开发过程中，个人的设计理念和设计思路难免过于主观化，可能会导致产品存在一定程度上的缺陷或问题。因此，就需要采用协同设计的方式进行塑料模具的设计，这种设计模式会为整个设计过程带来很多的便利性。在实际应用的过程中，应当充分把握其中的关键性技术，重点对设计过程中的几个关键点进行细致的处理，最终达成塑料模具的协同设计。