模具三維仿真系統(tǒng)的開發(fā)與研制

卞宏山

【摘 要】 將三維仿真技術(shù)有效的應(yīng)用于模具制造和應(yīng)用中，構(gòu)成模具三維仿真系統(tǒng)，將會(huì)大大提高模具的應(yīng)用水平，促使其有效的應(yīng)用于機(jī)械制造中，為建設(shè)高質(zhì)量的機(jī)械創(chuàng)造條件。為此，本文就三維仿真系統(tǒng)的開發(fā)與研制進(jìn)行分析和探究。

【關(guān)鍵詞】 模具 三維仿真系統(tǒng) 開發(fā) 研制

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)械制造水平越來(lái)越高。在機(jī)械制造中，機(jī)械模具相較以前有很大程度的發(fā)展和進(jìn)步，更加精確、規(guī)范、科學(xué)。目前，我國(guó)正在致力于機(jī)械模具三維仿真系統(tǒng)的開發(fā)與研制，希望通過(guò)三維仿真技術(shù)來(lái)提高機(jī)械模具的水平，促使機(jī)械模具向精確化、智能化、科學(xué)化的方向發(fā)展。為此，本文從以下幾個(gè)方面詳細(xì)探討模具三維仿真系統(tǒng)的開發(fā)與研制。

1 三維仿真系統(tǒng)的開發(fā)步驟

計(jì)算機(jī)仿真學(xué)是以多種科學(xué)理論為基礎(chǔ)、以計(jì)算機(jī)及其軟件為工具進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的方法體系。三維仿真技術(shù)正是以計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)為理論基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)的，相應(yīng)的要想構(gòu)建有效的模具三維仿真系統(tǒng)一定要以計(jì)算機(jī)仿真學(xué)為前提，結(jié)合模具實(shí)際需要，合理的、科學(xué)的進(jìn)開發(fā)。從對(duì)三維仿真技術(shù)的認(rèn)識(shí)出發(fā)，對(duì)于三維仿真系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)基于生命周期法，按照從認(rèn)識(shí)到實(shí)現(xiàn)這過(guò)程來(lái)開發(fā)三維仿真模系統(tǒng)。具體的開發(fā)步驟：軟件分析→軟件框架設(shè)計(jì)→軟件設(shè)計(jì)程序編程→系統(tǒng)集成。

2 模具三維仿真系統(tǒng)功能與開發(fā)內(nèi)容的分析

明確模具三維仿真系統(tǒng)具有的功能是在開發(fā)此系統(tǒng)前需要完成的工作。只有了解模具三維仿真系統(tǒng)的作用及具體的功能，將其作為模具三維仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)，設(shè)計(jì)出最佳的三維仿真系統(tǒng)方案，才能夠更好的進(jìn)行是模具三維仿真系統(tǒng)的開發(fā)。就以往機(jī)械模具的應(yīng)用情況來(lái)看，三維仿真系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)以往模具作用的基礎(chǔ)上還要進(jìn)行優(yōu)化。所以模具三維仿真系統(tǒng)具有的主要功能為設(shè)計(jì)、仿真、預(yù)報(bào)、尋優(yōu)。

模具三維仿真系統(tǒng)開發(fā)的內(nèi)容是實(shí)現(xiàn)此系統(tǒng)的功能，促使系統(tǒng)能夠合理的應(yīng)用。模具三維仿真系統(tǒng)開發(fā)的具體內(nèi)容為：

（1）設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)三維仿真系統(tǒng)能夠進(jìn)行設(shè)計(jì)這項(xiàng)功能需要多種與設(shè)計(jì)相關(guān)的技術(shù)合理的結(jié)合，進(jìn)而構(gòu)建設(shè)計(jì)平臺(tái)和產(chǎn)品庫(kù)，促使新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和模具的設(shè)計(jì)能夠在設(shè)計(jì)平臺(tái)上完成，直接存儲(chǔ)在產(chǎn)品庫(kù)中，工作人員可以隨時(shí)從產(chǎn)品庫(kù)中提取模型，進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)。

（2）仿真。仿真是三維仿真系統(tǒng)最基本的功能。在開發(fā)此系統(tǒng)時(shí)需要通過(guò)構(gòu)建力學(xué)模型、模具裝配過(guò)程、參數(shù)檢測(cè)過(guò)程以及拉鏈拉向過(guò)程，從而有效的進(jìn)行模具仿真。

（3）預(yù)報(bào)。所謂預(yù)報(bào)就是對(duì)模具的各個(gè)方面進(jìn)行提前的預(yù)報(bào)，以保證模具標(biāo)準(zhǔn)性。在開發(fā)系統(tǒng)時(shí)是通過(guò)拉鏈拉合程度、拉合輕滑度、拉頭拉片張強(qiáng)力等方面有效結(jié)合實(shí)現(xiàn)的。

（4）尋優(yōu)。模具三維仿真系統(tǒng)的尋優(yōu)是尋求參數(shù)最優(yōu)解、拉頭關(guān)鍵參數(shù)最優(yōu)的狀態(tài)、鏈牙關(guān)鍵參數(shù)給定后的最優(yōu)解。在進(jìn)行此項(xiàng)功能開發(fā)的過(guò)程中需要構(gòu)建權(quán)限管理。圖檔管理、設(shè)計(jì)庫(kù)、靜態(tài)尋優(yōu)、動(dòng)態(tài)尋優(yōu)、模具裝配三維CAD設(shè)計(jì)系統(tǒng)、拉鏈產(chǎn)品設(shè)計(jì)品平臺(tái)，各個(gè)部分合理的結(jié)合與運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)模具三維仿真系統(tǒng)尋優(yōu)功能的應(yīng)用。

3 主要模塊的設(shè)計(jì)思想

模具三維仿真系統(tǒng)的開發(fā)與研制是非常復(fù)雜、繁瑣、技術(shù)性強(qiáng)、問(wèn)題多的一項(xiàng)工程。在進(jìn)行此項(xiàng)工程的過(guò)程中充分的表現(xiàn)三維仿真技術(shù)的交叉性、高科技、高難度等特點(diǎn)。因此，在構(gòu)想主要模塊設(shè)計(jì)時(shí)需要特別慎重。應(yīng)當(dāng)從以下兩方面展開。

3.1 模具裝配過(guò)程干涉現(xiàn)象檢測(cè)八叉樹算法的思想

八叉樹算法是指若不為空樹的話，樹中任一節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)恰好只會(huì)有八個(gè)，或零個(gè)，也就是子節(jié)點(diǎn)不會(huì)有0與8以外的數(shù)目。應(yīng)用此算法對(duì)整個(gè)仿真過(guò)程進(jìn)行分析，確定模具裝配整個(gè)過(guò)程是否合理，再對(duì)模塊的主要功能進(jìn)行分析，為構(gòu)建具有應(yīng)用價(jià)值的主要模塊做鋪墊。

3.2 力學(xué)模型與人工智能模型組合的思想

有效的將力學(xué)模型與人工智能模型有效的組合在一起，為構(gòu)建仿真、設(shè)計(jì)、預(yù)報(bào)及尋優(yōu)模塊有很大幫助。然而，要想有效的將力學(xué)模型與人工智能模型組合，就需要建設(shè)合理的力學(xué)模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、人工智能模型，才能實(shí)現(xiàn)兩者模型合理的、標(biāo)準(zhǔn)的、有效的、正規(guī)的組合，為四個(gè)模塊的形成及優(yōu)化創(chuàng)造條件。

（1）力學(xué)模型的建立。建立合理的、有效的力學(xué)模型需要對(duì)拉鏈在拐角、扭曲等情況下進(jìn)行受力分析，并確定不同環(huán)境對(duì)拉鏈?zhǔn)芰Φ挠绊懀源俗鳛榱W(xué)模型構(gòu)建的依據(jù)，進(jìn)而合理的構(gòu)建力學(xué)模型。

（2）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的構(gòu)建是為建設(shè)出有效的人工智能模型而做鋪墊。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的構(gòu)建主要應(yīng)用神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)對(duì)模具仿真過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)的分析，確定整模具仿真所有的網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)，并構(gòu)成集合，再次應(yīng)用神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu)和權(quán)重規(guī)劃，從而構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。

（3）人工智能模型。利用力學(xué)模型就模具三維仿真系統(tǒng)中所應(yīng)用的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，準(zhǔn)確的判定實(shí)時(shí)仿真情況。利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型就模具三維仿真系統(tǒng)所應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析，從而明確高度非線性和系統(tǒng)建模的控制能力。為此，在明確人工智能模型構(gòu)建條件的情況下，有效的合理的構(gòu)建人工智能模型。

4 結(jié)語(yǔ)

受我國(guó)經(jīng)濟(jì)、科技蓬勃發(fā)展的影響，機(jī)械制造有很大程度的進(jìn)步和發(fā)展。當(dāng)然，目前機(jī)械制造并未到達(dá)非常完善的程度，還需要不斷的采用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)對(duì)機(jī)械制造進(jìn)行創(chuàng)新。目前，我國(guó)正在致力于模具三維仿真系統(tǒng)的開發(fā)和研制，其目的主要是為了能夠促使模具的生產(chǎn)和應(yīng)用能夠更加精確、合理、規(guī)范，從而建設(shè)更加精確的機(jī)械。本文筆者對(duì)于模具三維仿真技術(shù)的開發(fā)和研制主要是通過(guò)三維仿真系統(tǒng)的開發(fā)步驟、模具三維仿真系統(tǒng)功能與開發(fā)內(nèi)容的分析、主要模塊的設(shè)計(jì)思想這幾方面展開的，希望能夠?qū)τ跇?gòu)建有效的模具三維仿真系統(tǒng)有一定幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]王喆，楊青，查建中.基于八叉樹的三維干涉檢驗(yàn)系統(tǒng)[J].機(jī)械設(shè)計(jì)，2002，12（12）：26-28.

[2]曹曉華，蔣衛(wèi)華，沈繼紅.一種基于混沌的優(yōu)化算法[J].黑龍江商學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2000，16（1）：57-59.

[3]黃曉春，茅明睿，王碧輝.三維仿真虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在城市規(guī)劃中的應(yīng)用[A].中國(guó)城市規(guī)劃學(xué)會(huì)2002年年會(huì)論文集[C]，2002.

[4]徐寅.基于OGRE的壓延塑化三維仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].南京理工大學(xué).endprint