一种弹性元件模块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，尤其涉及一种弹性元件模块的设计实现方法。

背景技术：

现有模具设计技术中，一般是对弹性元件做参数化需要人工通过dl图，计算模具所需力大小，判断所需弹性元件型号，在弹性元件标件库里面选型，由人工导入到模具图，再移动到合适的位置，这些操作需要由设计人员人工主观计算判定移动。存在工作重复性高、效率低的问题。在现有方案，还没有自动识别弹性元件设计元素，自动计算形位尺寸，自动选型，自动交互零件间关系的技术。目前最先进的模具设计技术，也只是针对某些知识点，做了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，并没有应用数学模型去解决；仍然还是只能通过人工判定，人工循环试错来得到最终的结果。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种弹性元件模块的设计实现方法，通过将输入的原始设计元素，代入到弹性元件的数学模型中，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—弹性元件所需的参数集、图形集等等的变化。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：

一种弹性元件模块的设计实现方法，包括：

a、输入图形元素、相关参数；

b、进行特征提取，得到压料力f所需弹性元件计算规则轮廓线图形集；

c、对所述图形集按分类进行微分处理，对几何图形集进行方向判定和区域集计算；

d、从外部引用黑区集，并对黑区集进行分布处理；

e、根据上述微分处理结果和黑区集分布处理结果，得到便于描述的点、有限元的区域，将可分布区域集转换为若干点的集合；

f、进行约束分布计算，得到符合条件的图形集；

g、判断零件间相互逻辑和形位关系是否符合标准，如果符合，执行步骤h；

h、进行形位计算，实例化弹性元件模块所需的参数、特征、图形集，得到符合实例化所需参数、特征、图形的集合；

i、进行实例化处理，得到可视化的弹性元件方案、装配结果；

j、进行实例后交互处理，得到最终的弹性元件方案及其相关特征、图形、体、树状图叶节点。

其中：步骤a所述图形元素、相关参数，包括上压料器分割曲线csup、工作型面sw、冲孔集ps、整形集bs、翻边集dfs、行程st和零件料厚pt。

步骤b所述特征提取过程，具体为：根据弹性元件设计规则的相关性，空间分布的一般性，对原始图形进行提取；经规则计算，将可能涉及到的所有图形或元素，分类输出到所述集合中。

步骤d所述所述黑区集，包括固定座黑区集、导板黑区集和侧销黑区集。

步骤f所述进行约束分布计算，具体包括：将上级集合中对象的空间坐标、黑区区域集及其导数，代入根据弹性元件设计规则、特点建立的系列数学模型中，排除掉无解或解不佳的，将有解的输出到集中。

6.根据权利要求1所述的弹性元件模块的设计实现方法，其特征在于，步骤f所述符合条件的图形集，包括弹性元件力大小特征集，弹性元件布置均匀特征集，弹性元件占地区域特征集(as)和弹性元件控制区域集。

步骤g之前还包括：步骤k：进行相关性交互计算，得到与弹性元件计算有关联的节点；具体包括：根据逻辑规则和空间位置分布的因素，检索并分析与弹性元件有关的若干节点，检测力大小、行程、分布轮廓尺寸，对各象限建立的基本分布规则计算权值，若达到预设的标准，则按对应产生分布规则分类标记，产生选点及排序规则；所述与弹性元件计算有关联的节点，是指与弹性元件计算有关的，但不由该设计实现过程中得到的其他节点，包括其他零件、图形和参数。

步骤h所述进行形位计算，实例化弹性元件模块所需的参数、特征、图形集，得到符合实例化所需参数、特征、图形的集合；具体包括：通过形位计算，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、传播的算法组合，得到满足约束条件的解集；然后，输出符合预设弹性元件模块标准的实例化所需的参数、特征、图形的集合；即，输出符合设计标准的和经修正后符合的实例化所需的参数、特征、图形的集合。

所述步骤h还包括步骤l：进行实例前交互，检索并标记出不符合数据的相关节点，并回溯至问题节点进行修正计算，然后再执行步骤f；所述进行实例前交互，具体为：对弹性元件虚拟模型按上级输出进行计算，为替代特征、工具特征赋值；对所述替代特征、工具特征按模具设计逻辑及空间形位因素，与其他零部件交互，判断零件间相互逻辑和形位关系是否符合标准。

步骤j所述进行实例后交互处理，得到最终的弹性元件方案及其相关特征、图形、体、树状图叶节点；具体包括：对经实例化处理后的弹性元件本体及其修饰特征，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。

本发明的弹性元件模块的设计实现方法，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为实施例弹性元件模块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为实施例弹性元件模块的设计实现方法流程示意图。

如图1所示，该弹性元件模块的设计实现方法，主要包括如下步骤：

步骤101：输入图形元素、相关参数。所述输入的图形元素、相关参数，包括上压料器分割曲线(csup)、工作型面(sw)、冲孔集(ps)、整形集(bs)、翻边集(dfs)、行程(st)和零件料厚(pt)等。

步骤102：进行特征提取，得到压料力(f)所需弹性元件计算规则轮廓线图形集。

这里，所述特征提取过程，具体为：根据弹性元件设计规则的相关性，空间分布的一般性等，对原始图形进行提取；经规则计算，将可能涉及到的所有图形或元素，分类输出到所述集合中。所述压料力(f)所需弹性元件计算规则轮廓线图形集，如，f(f)＝f(ps,bs,pt,dfs)。

步骤103：对所述图形集按分类进行微分处理，对几何图形集进行方向判定和区域集计算。

具体为：对上级各个图形集按其分类进行微分处理，对几何图形集进行方向判定和区域集等计算，如f(a)＝f(ps,bs,dfs)。

步骤104：从外部引用黑区集，并对黑区集进行分布处理。所述黑区集，包括固定座黑区集x1、导板黑区集x2、侧销黑区集x3等。

步骤105：根据上述微分处理结果和黑区集分布处理结果，得到便于描述的点、有限元等区域，将可分布区域集转换为若干点的集合。

例如，将可分布区域集(ae)转换为若干点的集合，即ae＝a-f(ba)；f(ba)＝f(x1,x2,x3)。

步骤106：进行约束分布计算，得到符合条件的图形集。

这里，令弹性元件占地区域集f(as)＝πr²，弹性元件控制区域集f(ac)＝f(as)。所述约束分布计算，具体包括：将上级集合中对象的空间坐标、黑区区域集(ba)及其导数等，代入根据弹性元件设计规则、特点建立的系列数学模型中，排除掉无解或解不佳的，将有解的输出到集中。

所述符合条件的图形集，包括弹性元件力大小特征集，弹性元件布置均匀特征集，弹性元件占地区域特征集(as)、弹性元件控制区域集(ac)等。

例如，n1＝a/ac,n2＝ae/as；若n1<n2，表面安装区域集适合，n1>n2，表面安装区域集紧张，弹性元件控制区域集(ac)不足，需减小弹性元件控制区域集，用可容许式搜索算法，对多种分布方案的控制区域集最大化情况进行选择，产生算法和约束规则结果。

步骤107：判断零件间相互逻辑和形位关系是否符合标准，如果否，执行步骤108；否则，执行步骤109。

较佳地，所述步骤107之前进一步包括先执行步骤112：进行相关性交互计算，得到与弹性元件计算有关联的节点，然后再执行步骤107。具体包括：根据逻辑规则和空间位置分布等因素，检索并分析与弹性元件有关的若干节点，检测力大小、行程(st)、分布轮廓尺寸，对各象限建立的基本分布规则计算权值，若达到预设的标准，则按对应产生分布规则分类标记，产生选点及排序规则。例如，冲头固定座轮廓集按规则旋转自己所需的角度。

所述与弹性元件计算有关联的节点，是指与弹性元件计算有关的，但不由本设计实现流程得到的其他节点(其他零件、图形、参数等)，然后对部分特征进行再次优化。

步骤108：进行实例前交互，检索并标记出不符合数据的相关节点，并回溯至问题节点进行修正计算，然后再执行步骤106。

这里，所述进行实例前交互，具体为：对弹性元件虚拟模型按上级输出进行计算，为替代特征、工具特征等赋值。所述的这些特征按模具设计逻辑及空间形位等与其他零部件交互，判断零件间相互逻辑和形位等关系是否符合标准。

步骤109：进行形位计算，实例化弹性元件模块所需的参数、特征、图形集，得到符合实例化所需参数、特征、图形等集合。

这里，所述形位计算，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。然后，输出符合预设弹性元件模块标准的实例化所需的参数、特征、图形等的集合；即，输出符合设计标准的(包括经步骤108处理修正后符合的)实例化所需的参数、特征、图形等集。

步骤110：进行实例化处理，得到可视化的弹性元件方案、装配结果。

步骤111：进行实例后交互处理，得到最终的弹性元件方案及其相关特征、图形、体、树状图叶节点等。具体包括：对经实例化处理后的弹性元件本体及其修饰特征，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。

本发明实施例的弹性元件模块的设计实现方法，有如下特点：

1)不需要人工去识别和设计计算，弹性元件会根据不同的输入，经过一系列数学模型计算，自动产生模具所需弹性元件力的大小，弹性元件型号，弹性元件数量，并确定其位置关系。

2)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。如提取出来的未确定方向的工作型面的对应特征，再衍生出与绝对轴系z轴正方向一致的衍生型面，并以此进行一系列运算得到弹性元件所需要的参数集、图形集等。而这种计算(以及基于这种计算的衍生)是适用于弹性元件设计中的绝大部分场景的。

3)能适应设计环境的复杂性，空间中并不是只有弹性元件，还有很多其他零部件(如镶块、导板等)，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)，因为弹性元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。

4)输出的弹性元件“形”、“位”、“力大小”、和“数量”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。