一种工作镶件的设计实现方法与流程

本发明涉及智能模具设计与制造技术，尤其涉及一种工作镶件的设计实现方法。

背景技术：

现有模具设计中的镶块设计，又称工作镶件，一般由设计人员根据工艺和工业需求人工划分镶块，而这些镶块的分割方式和尺寸完全由人工主观判定，同时需要多次修改之后，才能得到相对完善的镶块方案。目前还没有自动识别设计元素，自动分割镶块，自动交互零件间关系的进行工作镶件设计的技术。

目前最先进的模具设计技术，只是针对某些知识点进行一些散碎的参数化模型，对于输入的随机性，以及因此带来的环境(相对某个部件而言)的复杂性，并没有采用数学模型去解决，还是只能通过人工判定，人工循环试错来得到最终的结果。因此，目前尚未有针对工件镶件进行自动参数化设计的解决方案。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种工作镶件的设计实现方法，通过将输入的原始设计元素，代入到废料排出模块的数学模型中，通过提取特征，采样计算等一系列过程，实现从原始设计元素—衍生设计元素—零部件所需的参数集、图形集等的变化。再通过与三维设计软件的接口，进行数据交互，在设计软件中生成可见的零部件三维模型。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种工作镶件的设计实现方法，包括如下步骤：

a、输入图形元素、相关参数；

b、进行特征提取，得到符合镶块计算规则的图形集；

c、对所述图形集进行微分处理，得到便于描述的点、有限元的图形集；

d、根据镶块设计规则进行采样计算，得到符合特征条件的图形集；

e、进行形、位计算，获得满足约束条件的解集，实例化镶块所需的参数、特征、图形的集合；

f、进行实例前交互处理的步骤；

g、判断零件间相互逻辑和形位关系是否符合标准，如果是，则执行步骤h；

h、输出符合标准的实例化所需的参数、特征、图形的集合；

i、进行实例化处理，得到可视的镶块方案、装配的结果；

j、进行实例后交互处理，得到最终镶块方案及其相关特征、图形、体、树状图叶节点。

其中：步骤a所述图形元素、相关参数，包括：工序信息、工作型面、分模线、坯料线、压料器分割曲线和凸模分割曲线。

步骤b所述进行特征提取得到符合镶块计算规则的图形集，具体包括：根据镶块设计规则的相关性、空间分布的一般性，对原始图形进行特征提取，经计算规则计算，将可能涉及到的所有图形或元素分类输出到图形集中。

步骤c所述对所述图形集进行微分处理，具体为：对所述图形集按分类进行微分处理。

步骤d所述根据镶块设计规则进行采样计算，得到符合特征条件的图形集；具体为：将上级集合中对象的空间坐标、曲率及其导数代入根据镶块设计规则、特点建立的系列数学模型中，排除掉无解或非最佳解的情况，将最佳解输出到集合中；所述符合特征条件的特征集，包括镶块分割特征集、镶块覆盖特征集、镶块工作特征集。

步骤d之后还包括：

k、进行相关性交互计算，得到与镶块计算有关联的节点，然后再执行步骤e；具体为：根据逻辑规则和空间位置分布因素，检索并分析与镶块有关的若干节点，检测尺寸，计算权值，若达到预设标准，则按对应规则分类标记。

步骤e所述进行实例前交互处理，具体为：按上级输出进行镶块虚拟模型计算，为替代特征、工具特征赋值。

所述步骤f之后还包括：

l、检索并标记出不符合数据的相关节点，并回溯至存在问题的节点进行修正计算，然后再返回执行步骤g进行再次判断。

步骤h所述输出符合标准的实例化所需的参数、特征、图形的集合，具体包括：输出符合设计标准的实例化所需的参数、特征、图形的集，还包括修正后符合的设计标准的实例化所需的参数、特征、图形的集。

步骤i所述进行实例化处理，得到可视的镶块方案、装配的结果；具体为：根据上述输出的实例化所需的参数、特征、图形的集，驱动设计软件生成可视化的镶块模块，所述镶块模块包含其相关修饰特征和实体。

本发明的工作镶件的设计实现方法，具有如下有益效果：

1)相对于人工设计：大量消除设计人员的重复劳动，提高设计效率。可以更快地验证产品(及产品工艺)设计的正确性。

2)相对于传统设计：输入元素的改变牵一发而动全身，只需带入替换、计算、更新即可，无需另起炉灶，费时费力。

3)自身学习和升级的能力：不需要人工试错，提高设计效率和合理性的同时，系统将以极快的速度和效率进行学习和知识积累，可以更快更好地输出设计结果。

附图说明

图1为本发明实施例的工作镶件的设计实现方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图及本发明的实施例对本发明的方法作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例的工作镶件的设计实现方法流程示意图。如图1所示，该工作镶件的设计实现方法，主要包括如下步骤：

步骤101：输入图形元素、相关参数。

这里，所述的图形元素、相关参数，包括：修边、整形等集(fs)、废料刀线(lsc)、拉延收缩线(cbd)、产品周切线(ccp)、前工序轮廓(sfp)和主体框架类型(wpname)等。

步骤102：进行特征提取，得到符合镶块计算规则的图形集。具体过程为：根据镶块设计规则的相关性、空间分布的一般性，对原始图形进行特征提取，经计算规则计算，将可能涉及到的所有图形或元素分类输出到图形集中。

步骤103：对所述图形集进行微分处理，得到便于描述的点、有限元的图形集。具体过程为：对所述图形集按分类进行微分处理。例如，将曲线进行微分处理后，得到若干点的集合；将曲面进行微分处理后得到若干有限元(三角形或四边形)的集合。

步骤104：根据镶块设计规则进行采样计算，得到符合特征条件的图形集。具体为：将上级集合中对象的空间坐标、曲率及其导数等代入根据镶块设计规则、特点建立的系列数学模型中，排除掉无解或非最佳解的情况，将最佳解输出到集合中。所述符合特征条件的特征集，包括镶块分割特征集，镶块覆盖特征集，镶块工作特征集等。

较佳地，步骤104后，进一步还包括步骤111：进行相关性交互计算，得到与镶块计算有关联的节点，然后再执行步骤105。具体为：根据逻辑规则和空间位置分布等因素，检索并分析与镶块有关的若干节点，检测尺寸，计算权值，若达到某种标准，则按对应规则分类标记。所述有关联的节点，是指与镶块计算有关的，但不由本流程得到的其他节点；所述其他节点，如其他零件、图形、参数等。

步骤105：进行形、位计算，获得满足约束条件的解集，实例化镶块所需的参数、特征、图形等集合。具体为：将上级输出按其分类对应代入到不同分类和层级的数学模型中计算，根据不同初始解，经不同的搜索、传播等算法组合，得到满足约束条件的解集。

步骤106：进行实例前交互处理。具体包括：按上级输出进行镶块虚拟模型计算，为替代特征、工具特征等赋值。所述特征按模具设计逻辑及空间形、位等与其他零部件交互。

步骤107：判断零件间相互逻辑和形位关系是否符合设计标准，如果是，则执行步骤108；否则，执行步骤112。

步骤108：输出符合标准的实例化所需的参数、特征、图形等的集合。具体为：输出符合设计标准的(包括修正后符合的)实例化所需的参数、特征、图形等集。

步骤109：进行实例化处理，得到可视的镶块方案、装配等的结果。具体为：根据上述输出的实例化所需的参数、特征、图形等集，驱动设计软件生成可视化的镶块模块，所述镶块模块包含其相关修饰特征、实体。

步骤110：进行实例后交互处理，得到最终镶块方案及其相关特征、图形、体、树状图叶节点等。具体为：实例化后的镶块本体及其修饰特征，与相关的其他零部件之间进行布尔运算、升降级、特征转移、节点转移等操作，融合应一体化的零件，并使显式节点树符合一般模具设计的习惯。

步骤112：检索并标记出不符合数据的相关节点，并回溯至存在问题的节点进行修正计算，然后再返回执行步骤107进行再次判断。

在本发明实施例工作镶件的设计实现过程中，特征集的分类无处不在，每一层级的元素或输出的解很多都要经过分类输出到不同集中，才便于之后步骤利用。分类涉及方法较多，常见的应用，如按规则、按决策树、贝叶斯分类算法、神经网络等。对不同问题，分类方法的应用程度深浅不一，具体方法构成也有不同。

本发明实施例的工作镶件的设计实现方法，有如下特点：

1)不需要人工去识别和设计计算，镶块模块设计程序会根据不同的输入，经过一系列数学模型计算，自动产生模具所需的镶块，并确定其位置关系。

能适应设计原始输入的随机性，各步骤算法有较强的适应性，特别微化和采样算法普适性强。例如，提取出来的用于分类的特征集，是在一定数学模型下经过大量运算得到的，而这种计算(以及基于这种计算衍生的)是适用于模具设计中的绝大部分场景的。

能适应设计环境的复杂性，空间中并不是只有镶块模块，还有很多其他零部件，例如：筋、螺钉、主体等，都与镶块模块有不可分割的关系，这时要通过一系列计算判断，得到哪些零部件之间有逻辑或形位上的关联(或冲突)，因为其他与镶块模块相关或冲突的零部件也是随输入变化而变化的，对算法本身而言也就是随机的，所以计算、检索、判断的方法都有普适性。单一数学模型的适应性都是有限的，底层系统得出某一步的输出结果，其实是若干数学模型综合计算的结果。

2)输出的零部件“形”和“位”的合理性，可随着对数学模型的监督，修正提高。随着系统所知的样本增多，通过学习过程，系统输出的适应性和合理性会不断提高。可以不断解决系统的不适应问题，知识积累更为容易。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。