基于知识的精铸模具智能化设计方法
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CAE技术实现先进铸造设备的远程智能监控CAE技术实现先进铸造设备的远程智能监控随着科技的发展,先进铸造设备的远程智能监控引起了人们的广泛关注。
在传统的铸造过程中,操作员需要亲身前往设备现场进行监测和控制,不仅费时费力,而且存在一定的安全隐患。
而借助于计算机辅助工程(Computer-Aided Engineering, CAE)技术,可以实现铸造设备的远程智能监控,提高生产效率、降低生产成本、提升产品质量和生产安全。
一、CAE技术概述CAE技术是指利用计算机辅助进行工程分析和设计的一种方法。
它通过数值模拟、计算机仿真等手段,实现对物理过程的预测、优化和控制。
在铸造领域,CAE技术可以模拟铸造过程中的流体力学、传热学、固相变形学等物理现象,帮助工程师更好地理解和控制铸造过程。
二、远程智能监控的意义远程智能监控是指通过远程控制和监测设备,在不同的时间和空间,实现对先进铸造设备的操作和管理。
它可以提供实时数据、检测设备状态和故障预警等功能,有效地提高了生产效率和设备利用率。
远程智能监控还可以减少人为因素对铸造过程的干扰,提高产品质量和生产安全。
三、CAE技术在远程智能监控中的应用1. 数值模拟与优化通过CAE技术,可以对铸造设备进行数值模拟,预测和优化铸造过程中的温度、流速、气流等参数。
同时,借助于优化算法,可以寻找最佳的工艺参数组合,提高铸件的成形质量和机械性能。
这些模拟和优化结果可以通过远程智能监控系统进行实时更新和传输,为操作员提供及时的参考和决策依据。
2. 传感器与数据采集远程智能监控系统通过传感器可以实时采集铸造设备的工作状态和环境参数,如温度、压力、振动等。
这些数据经过采集、处理和传输后,可以在远程终端进行监测和分析。
在发生异常或故障时,系统可以通过警报和预警信息通知操作员,及时采取措施,减少停机时间,提高生产效率。
3. 远程控制与故障诊断在远程智能监控系统中,操作员可以通过终端设备远程控制铸造设备的开关、运行状态等。
铸造加工在智能制造中的应用随着科技的不断发展和智能化方向的不断深入,铸造加工作为一种传统工艺被不断赋予了新的生命力。
在智能制造的过程中,铸造加工成为了一个必不可少的环节,大大推动了工业的发展。
本文将会阐述铸造加工在智能制造中的应用,探究铸造加工在智能化领域的优势和发展方向。
1. 铸造加工在智能制造中的优势铸造加工在智能制造中具有多个优势,其中最显著的一个是铸造加工具有高度的自动化程度。
在传统的铸造加工过程中,往往需要人工进行各种操作才能够完成制造,效率低下且受制于工人技术水平。
但是在智能化制造中,铸造加工使用数字化信息化技术,从制造流程的概念设计到数控加工的各项参数都可以通过计算机进行自动化管理,不仅实现了生产过程的高度自动化,同时也提升了生产效率和生产质量。
另一个优势是铸造加工可以快速适应生产速度和生产量的变化。
作为工业制造的一个重要环节,铸造加工需要能够应对生产过程中产量、型号、品质等多方面的不确定性。
在智能化制造的过程中,不仅可以根据生产需要及时的进行生产调整,更可以进行数量的快速扩张和变更,满足市场的需求,快速响应市场的变化。
2. 铸造加工在智能化制造中的发展方向随着工业的不断发展,铸造加工在智能化制造中的应用也在不断的创新和发展。
在智能制造领域发展的过程中,铸造加工除了在生产流程和生产技术上在不断进行优化,还是在不断地推动产业转型和升级。
其一,虚拟化的铸造加工技术。
虚拟化技术是一种应用广泛的数字化技术。
应用虚拟化技术可以通过软件模拟仿真,在计算机上对整个生产过程进行模拟、优化,实现生产过程的全数字化和自动化。
在智能化制造中,虚拟化的铸造加工技术可以通过人工智能、机器学习等技术,让整个生产过程更加自主、高效和智慧化。
其二,与大数据的融合。
大数据以其高速度、高容量、高复杂性、高价值的特点,成为新技术、新商业模式、新应用场景的重要支撑。
在智能化制造中,铸造加工与大数据的融合将成为一个热点,可以通过数据的收集、分析、挖掘,提高生产过程的智能化、高质量、高效率。
模具设计与制造中的智能化技术应用随着科技的不断发展,智能化技术在各个行业中得到了广泛应用,模具设计与制造也不例外。
智能化技术的应用使得模具设计与制造更加高效、精确,并且大大提高了生产效率。
本文将从智能化技术在模具设计与制造中的应用入手,探讨其对行业的影响。
首先,智能化技术在模具设计中的应用使得设计更加精确。
传统的模具设计往往需要经验丰富的设计师进行手工绘图,容易出现尺寸不准确、结构复杂等问题。
而智能化技术的应用,如计算机辅助设计(CAD)软件,能够帮助设计师更加准确地绘制模具图纸,避免了人为因素的干扰,提高了设计的精度。
其次,智能化技术在模具制造中的应用使得生产更加高效。
在传统的模具制造中,需要大量的人力、时间和物力投入,生产周期长,成本高。
而智能化技术的应用,如数控机床、机器人等设备的使用,使得模具制造过程自动化程度更高,能够大大提高生产效率,减少人力和物力的浪费,降低生产成本。
此外,智能化技术在模具设计与制造中的应用还带来了更多的创新。
传统的模具设计与制造往往受限于人力和设备的限制,创新性不高。
而智能化技术的应用,如虚拟现实技术、3D打印技术等,使得设计师能够更加自由地进行创意设计,并且能够快速制造出模具样品,验证设计的可行性。
这种创新性的应用使得模具设计与制造更加灵活多样,能够满足各种不同需求。
然而,智能化技术在模具设计与制造中的应用也面临一些挑战。
首先是技术更新换代的问题。
智能化技术的发展非常迅速,新技术层出不穷,模具设计师和制造者需要不断学习和更新知识,以适应新技术的应用。
其次是安全性的问题。
智能化技术的应用需要涉及到大量的数据和信息,如果不加以保护,就有可能被黑客攻击或者泄露,造成严重的损失。
为了克服这些挑战,模具设计与制造者需要加强技术培训,提高自身的技术水平和应用能力。
同时,加强信息安全意识,加强网络安全防护,保护好企业的核心技术和数据。
综上所述,智能化技术在模具设计与制造中的应用带来了诸多的好处,使得设计更加精确,生产更加高效,创新更加多样。
模具设计制造过程的智能化技术1 .智能CAD 和智能NC 的实质传统的CA 瓜心AM 系统仅仅是趁立在计算机图形学的基础上的。
随着人工智能技术的发展,人们就试图用它来解决以前无法解决的工程领域问题,智能CAD ( Intelligence CAD , ICAD )和智能NC ( Intelligence NC , INC ;也称Intelligence CAM , ICAM )就是在这种背景下提出的。
如果说传统CAD / CAM 是解决工程问题的一种简化方法,那么智能CAD 和智能NC 实质就是在计算机处理过程中考虑了各种复杂的工艺问题,力图在一种拟实环境下用计算机处理原来只有人类才有可能解决的问题。
模具CAD / CAM 是CAD / CAM 技术最早的应用领域之一,由于模具设计制造技术是一门经验性很强的技术,涉及许多专业领域的经验知识,这一过程的智能化技术研究也是人工智能技术的一个很重要的分支。
2 .产品建模过程中工艺特征模型的表示、抽取与识别技术产品建模就是通过某种模式将设计过程计算机化,依靠计算机进行分析和计算,最后获得设计结果的过程。
产品模型的建立是CAD 的关键技术之一,实际上也是实现模具设计制造智能系统的关键,是设计制造过程中各个环节的知识与信息传递的基础。
当前产品信息模型正沿着几何模型、特征模型和集成化产品模型等方向发展。
特征定义一个零件(或部件)的几何描述的工程意义,它们可以是关于功能、行为或制造的定义等。
特征是与应用相关的,它们可以支持产品活动不同过程、不同层次的需求,实现这些过程之间的信息传递。
特征建模技术实际上就是在非几何的工艺信息和几何信息之间建立起可以沟通的信息桥梁,是工艺特征模型自动抽取与识别的基础。
它也是〔’Ax 智能化集成过程中工艺集成的关键,并为集成化产品建模提供重要的愈考。
而集成化产品建模的一个主要方面就是将专家的设计经验和设计过程的有关知识,表示在产品信息模型中,为实现模具设计制造智能化、自动化提供足够的信息.因此在模具设计制造智能系统中应采用集成化产品模型,而其甲工艺特企模型的表示、抽取与识别技术是关键。
模具的发展以及智能制造的实现
随着现代工业的发展,模具已成为我们日常生活中不可或缺的一部分。
模具的发明改变了我们从事制造和加工的方式,使得塑料和金属件的生产
更加高效、更加精确。
早期模具由木头和石头制成,并不具有精确的结构,不能够满足大规
模生产的要求。
然而,随着科技发展,人们开始使用铸造和锻造等方法制
备更精确的模具,并使用模具来生产零件,以达到大规模生产的要求。
而后,随着计算机辅助设计和制造技术(CAD/CAM)的出现,模具的
精确度和精度得到了大大的提高,使得模具能够更好地满足大规模生产的
要求。
随着激光制造技术的出现,模具的精度也得到了极大的改善。
智能制造
智能制造是当今工业界的一项重要技术,它将人工智能、机器人、自
动化技术和工艺技术等集成在一起,实现大规模生产的目的。
智能制造技术可以实现模具的自动加工,自动控制和模具测试等。
在
自动加工方面,它可以实现高度精确的切削加工,大大提高了加工的效率
和精度。
提高铸造工艺自动化水平的设计方案提高铸造工艺自动化水平的设计方案1. 引言铸造工艺是制造业中重要的加工方法之一,然而传统的铸造工艺存在着工人劳动强度大、生产效率低、质量难以保证等问题。
为了解决这些问题,提高铸造工艺的自动化水平显得非常重要。
本文将介绍一种设计方案,旨在提高铸造工艺自动化水平,从而提高生产效率和质量稳定性。
2. 设备自动化首先,对铸造工艺的设备进行自动化改造是非常重要的一步。
可以引入自动化设备,如机器人、自动化传送带等,来替代传统的人工操作。
这样可以降低工人劳动强度,提高工作效率。
此外,还可以利用传感器和控制系统对设备进行监测和控制,实现铸造工艺参数的自动调整,并及时报警处理异常情况,以提高质量稳定性。
3. 数据采集与分析其次,通过采集和分析数据,可以对铸造工艺进行优化和改进。
利用传感器和数据采集系统,实时采集设备运行状态、温度、压力等各方面的数据,并将其存储在数据库中。
然后,通过建立合适的数据分析模型,对数据进行分析和挖掘,找出影响铸造质量和生产效率的关键因素。
基于这些分析结果,可以针对性地调整铸造工艺参数,提高产品质量和生产效率。
4. 远程监控与控制此外,借助互联网和信息技术的发展,可以实现对铸造工艺的远程监控和控制。
通过网络连接设备和控制系统,可以实时监控铸造工艺的各项指标,并实现远程控制和调整。
这样,不仅可以减少人工巡检和调整的工作量,还可以及时响应和处理异常情况,提高生产效率和产品质量的稳定性。
5. 人机协作虽然设备的自动化能够提高铸造工艺的效率和质量,但完全依赖自动化设备也会存在一些问题。
因此,人机协作也是提高铸造工艺自动化水平的重要方面。
在设计方案中,可以充分考虑工人与自动化设备的配合,如提供人机界面,使工人能够方便地监控和调整设备运行状态;同时提供培训和技术支持,使工人能够掌握自动化设备的操作技能。
这样可以最大程度地发挥人和机器的优势,提高铸造工艺的生产效率和稳定性。
知识系统设计及其在压铸模智能cad中的应用
一、知识系统设计
知识系统设计是一种十分有效的让计算机获得信息和智能、模式识别和判断能力的高
级信息技术,指令计算机是有关知识,把相关知识组织在一起,形成一个模式,然后再利
用这个模式进行推理和处理,得出某些结论来。
它可以代表知识的发现、学习、表达、应
用和总结等诸方面的内容与技术。
知识系统设计是一个系统化的方法,借助这种方法,可以用结构化科学的方法来存储,管理和分享相关的知识,如基础知识、方法、技术、流程等,以便合理的使用或组合它们,以产出新的知识。
二、压铸模智能CAD中的应用
压铸模是一种非常复杂的部件,它的设计通常需要反复修改才能得到一个满意的结果。
在这种情况下,知识系统设计技术尤其有效。
知识系统设计允许分析压铸模结构(如冷芯、冷垫和模块),并具有建立工程分析模型这一功能,并可以利用系统知识将其反馈到压铸
模设计过程中。
此外,CAD系统也可以根据客户提供的加工要求,自动找到压铸模的最合
理方案。
结合知识系统设计和CAD技术,可以实现预测和优化的功能,为客户提供高质量的压
铸模。
它可以有效的简化设计过程,大大改善模具的设计与制造的效率,有效的降低客户
的成本。
总之,知识系统设计技术是实现智能压铸模CAD的重要技术,它可以有效运用于整个
压铸模设计和制造生产过程中,为客户提供高效、高质量的产品服务。
航空制造技术・2008年第6期学术论文RESEARCH基于知识的精铸模具智能化设计方法*MethodofKnowledge ̄basedIntelligentizedDesignforPrecisionCastingMold西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室王爱贤卜昆张琦[摘要]在原有标准件建库工具的基础上,引入知识工程,结合特征技术,介绍了模具知识分类及其表示方法,并提出了合理的推理机制,使系统智能生成用户所需模具。
建立了基于知识的精铸模具智能生成系统,提高了设计质量和效率。
关键词:基于知识模具特征智能化[ABSTRACT]Basedontheoriginaltoolforbuildingstandardpartlibrary,theknowledgeengineer-ingisintroduced.Combiningwiththefeaturetechnolo-gy,themoldknowledgeclassificationanditsrepresen-tationareintroduced.Areasonablereasoningmecha-nismisputforward,sothattheintelligentizedsystemgeneratesthemoldrequiredbyusers.Theknowledge ̄basedintelligentgenerationsystemfortheprecisioncastingmoldisestablished.Thedesignqualityandeffi-ciencyareimproved.Keywords:Knowledge ̄basedMoldFeatureIntelligentization涡轮叶片精铸模具的设计与制造是当代航空发动机研制生产中的关键技术难题,它的优化设计,是进一步缩短研制周期、提高产品精度、保证质量的关键。
而模具设计是一种经验性较强的设计,设计人员在长期工作中积累的经验、知识对模具设计有重要影响,所以在通用标准件库中不能完全体现模具知识。
在模具设计中引入知识工程可以消除单独的标准件库在模具设计使用中的不足,结合设计经验进行组合、提炼,建立基于知识的模具设计系统是现代模具设计的发展方向。
叶片精铸模具中常用件和标准件的形状、尺寸选取、空间相对位置关系和结构本身都体现了一定的模具设计知识;通过对大量的叶片模具结构进行分析,提取特征,利用西北工业大学卜昆老师开发的建库工具[1]建立叶片零件的标准件库和常用件库,并对公式、表格、图形、规则等各种表示形式的精铸模具知识(包括理论知识和设计经验)进行处理,运用合理的推理机制,结合“中小型航空发动机信息集成技术应用研究”项目中基于知识的精铸模具优化设计导向软件开发及应用,建立了模具标准件智能化设计的整体框架,进而实现了精铸模具的智能生成。
1基于知识的系统流程基于知识的模具智能生成系统,是在卜昆开发的建库工具的基础上,应用C语言,结合UG二次开发技术UG/OpenAPI,在VC++环境下实现的。
由用户输入毛坯尺寸和模具种类信息,系统通过建立的知识库,提取出与相应毛坯和模具种类相关的知识,并经过推理,自动计算出所需零件的参数,运用建库工具和UG用户操作界面接口,自动生成零件实体(利用UIstyler实现),再根据知识库中空间位置关系,生成用户所需模具,系统流程见图1。
系统的知识库包括零件的属性、特征、参数信息、空间位置关系等,分别以表格、图形、公式的形式体现,推理机制是针对不同模具的类型和尺寸,经过大量的实例模具研究,由提取的知识规则而编制的选取原则,经过推理,很快找到与所需模具相匹配的零件*本课题为航空科技任务:中小型航空发动机信息集成技术应用研究(项目编号:41801150202)。
西安导航技术研究所第一研究室推理机制设计用毛坯用户界面标准件实体建库工具传送标准件参数叶片模具设计系统内部接口模具标准件设计知识图1系统流程图Fig.1Systemflowchart82学术论文RESEARCH参数,利用由建库工具生成的标准件库,系统读入参数,自动生成零件实体,再根据知识库中零件扫描文件信息(包括零件的空间位置关系),进而生成模具。
2精铸模具知识分类和表示2.1知识分类在航空发动机叶片精铸模具设计过程中,可以根据模具设计特点将知识分为:数据层次上相关领域的描述性知识、设计经验中的规则、客观事实性的常识性知识和具体系统运行中的过程性知识。
描述性知识指的是各种对象及其类型和性质,如模具零件名称、属性等;规则是指与模具设计过程相关联的因果关系的动态知识,一般以“if…then…”形式出现,如“if(模具为导向叶片内型)then(模具结构为锁紧机构)”;另外还有常识性知识,例如在导向叶片内型模具设计中上下盖板要比模具毛坯长度宽,主要是为了便于操作;过程性知识为零件在设计过程中的构形信息以及与用户的交互信息等,体现在程序设计中。
2.2知识表示(1)描述性知识表示。
描述性知识在概念上和功能上的层次深浅是不一样的,而框架式表示方法能够层次化、模块化地表示了对象的所有属性及所处的状态以及与其他对象的关系,所以采用框架式表示方法表示描述性知识。
系统中标准件(常用件)的框架构造如下:框架名:<标准件或常用件名称>;参数名称:标准件描述文件所需参数名称;参数值数组:存储描述文件中需要赋值的参数;参数尺寸系列数组:存储标准件尺寸系列数据(仅标准件中存在);标准件的主参数尺寸(系列)数据:存储于标准件库数据表格文件中。
标准件框架中的参数值由两部分组成:一部分参数是从内部系统中获得的零件毛坯尺寸;另一部分参数是由推理机制根据产生式规则知识推理得出的。
例如,关于“导向叶片内型模具上盖板”的框架描述如下:框架名:<tcover>(上盖板);类属:<内型模具锁紧机构>;类型:(常用件,标准件);参数名称:<L,B,H,d1,d2,uh,…>(其中L、B、H分别为毛坯的长、宽、高,d1指上盖板直径,d2指上盖板内径,uh指上盖板厚度);参数值数组:对<L,B,H,d1,d2,uh,…>的赋值;结构类型:(非槽腔结构)。
(2)规则知识的表示。
由于规则知识具有因果性,并且模具设计中主要的规则是根据模具毛坯尺寸以及其他辅助信息来获得所需标准件的参数值,有其不确定性,所以一般采用产生式规则中的“if…then…”形式表示。
例如:If(模具毛坯高度为H)then(锁紧块高度为ceil(2H/3)……),表示为了确保锁紧,锁紧块的高度必须要大于等于模具毛坯高度的2/3,类似的规则还包括内型模具的锁紧机构中上下盖板的厚度等参数的选择。
(3)过程性知识表示。
过程性知识包括不同模具的零件和结构种类知识、典型结构的零件种类知识。
结合UG二次开发函数功能和界面设计,对不同类型的模具在不同的对话框中分开考虑和处理;典型结构零件的种类知识则是在程序内部对其各组成零件依次通过推理生成。
3关键技术3.1典型结构处理模具中有一些典型结构,即指设计人员在长期工作中总结出的完成某一种或几种独立功能模具零件的组合形式。
为了处理方便,把各类组合件按其完成的功能分成各类典型结构,其蕴含的知识具有层次性,它由标准件、非标件按照一定的空间位置关系组合而成,同时典型结构与模具毛坯也具备一定的位置关系。
因此典型结构设计中的知识包括具体零件的描述性知识、零件的结构性知识和过程性知识,在系统中分别体现在框架结构体、零件特性文件和主控程序中,由这些知识综合作用共同生成典型结构。
例如,在内型模具的典型结构———锁紧机构中,上盖板、底板、套筒、螺杆属于非标常用件,定位销属于标准件,由它们按照一定的空间位置关系组合而成典型结构。
其中各零件均由若干特征组合而成,其知识用结构和零件特性文件表示出来;并且上盖板和底板的空间位置要分别位于模具毛坯的上下两端,它们的参数值受模具毛坯尺寸的约束而唯一确定。
对于定位销来说,它的尺寸选取受到底板参数的限制,同时还应该是定位销标准件尺寸系列中存在的值。
系统在生成锁紧机构时,根据过程知识依次推理生成锁紧机构的零件。
3.2标准件和非标件选取时的处理在系统自动生成模具零件过程中,由模具毛坯到832008年第6期・航空制造技术航空制造技术・2008年第6期学术论文RESEARCH成形模具,是一种正向推理机制。
系统首先搜索生成模具的条件,根据条件属性检索与之相适应的规则,再将设计条件值与该规则的条件值相匹配,最终的解是建库工具所需的标准件型号和参数值。
系统搜索到模具所需零件后,首先要判断该零件是否为标准件。
标准件在行业标准中有尺寸系列,参数值是离散的,所以在系统中经过推理机制得到的参数值,除了要与其他零件尺寸配合外还必须要选取尺寸系列中的值;而非标件得到尺寸后只要经过圆整即可。
标准件与非标件选取示意图见图2。
4运行实例系统智能生成模具过程如图3所示。
用户在选择不同的模具种类后系统弹出对话框,提示用户选择毛坯,用户输入毛坯的长、宽、高参数后,系统会自动生成与之相应尺寸的模具实体。
图4为系统生成的锁紧机构。
当选择所要建立的模具为内型模具锁紧机构后,系统调用获取模具毛坯尺寸参数的程序,按照用户输入的毛坯尺寸参数,自动生成符合要求的锁紧机构。
5结论本课题在标准件的建库工具基础上,引入了知识,并用产生式与框架式相结合的方法来表示模具蕴含的规则,系统经过推理,智能化生成用户所需模具,实现了模具的智能化设计。
本系统有其扩展性,并已应用到基于知识的精铸模具优化设计导向软件开发及应用项目中,在模具设计中大大提高了设计效率。
参考文献[1]卜昆,王金凤.基于CATIA的三维参数化图形库建库工具设计与开发.机械科学与技术,1999,18(1):170 ̄172.[2]陈靖芯,李红,徐晶,等.基于知识的智能化设计方法及其实现.农业机械学报,2003,34(4):109 ̄112.[3]陈军,石晓祥,赵震,等.KBE关键技术及其在现代模具智能设计中的应用.锻压技术,2003,28(4):47 ̄50.[4]赵震,彭颖红.KBE在冲压工艺设计中的应用.模具技术,2001(4):59 ̄61,64.[5]李凯岭,张月蓉.基于KBS的注射模具CAD技术的研究.模具技术,2004(3):3 ̄6.(责编晓霏)图3系统智能生成模具过程Fig.3Intelligentmoldgenerationprocessofthesystem图4系统生成的锁紧机构Fig.4Lockmechanismgeneratedbythesystem图2系统对标准件与非标件的处理Fig.2Standardpartsandnon ̄standardpartsprocessedbythesystem计算零件参数尺寸系列值获取模具毛坯尺寸零件是否标准件?零件尺寸圆整将参数写入相关的零件描述文件建库工具生成所要的零件实体标准件尺寸系列参数知识查找标准件尺寸系列参数中匹配的尺寸系列是标准件参数值与毛坯的尺寸间的关联知识非84。