答辩博士：王静
指导老师：周来水教授/博导
论文题目：注塑模具结构智能设计技术研究
答辩委员会：
主席：汤文成 教授/博导 东南大学
委员：李东波 教授/博导 南京理工大学
殷晨波 教授/博导 南京工业大学
安鲁陵 教授/博导 南京航空航天大学
张丽艳 教授/博导 南京航空航天大学
秘书：陆俊华 副教授/硕导 南京航空航天大学
答辩时间：2020年07月26日 09：00
答辩地点：远程视频答辩（腾讯会议 ID: 505471190）
学位论文简介：
注塑制品具有结构复杂、外观质量要求高、尺寸精度要求高、容易产生质量缺陷等特点，需要应用大量的模具来保证注塑制品的顺利成型。注塑模具设计是整个注塑产品制造过程中的关键环节，它直接影响了模具制造的质量和研制周期。模具设计是一个复杂的系统工程，涉及到零件加工、成本控制、塑件成型工艺等多方面的因素，当前注塑模具设计主要依赖于设计人员的设计经验，设计者经验水平的高低会导致所设计的模具质量参差不齐；另一方面，不同类型塑件的模具设计许多操作步骤是相同的，即存在大量的重复性设计，这必然会导致设计效率的低下。如何充分有效利用企业长年累积的设计案例和熟练设计人员的丰富经验，提升注射模具设计的智能化水平，从而缩短塑料制品的研发周期，是当前模具企业需要解决的问题之一。面对当前模具企业对注塑模智能设计的具体需求，论文在大量分析国内外模具CAD技术和智能设计技术研究文献的基础上，重点针对注塑模具设计环节中的型腔结构设计、模架结构设计、顶出结构设计、冷却系统设计等关键内容进行了深入的研究，采用包括基于规则推理、基于几何推理、特征识别技术与神经网络技术等在内的智能技术，提出了各部分的智能化设计方法。在此基础上研发了注塑模具智能设计系统，并在模具制造企业实际应用中得到了良好的实践验证。全文的主要研究成果和创新点如下：
论文的主要研究工作包括：
1、针对当前的基于曲面分模法型腔设计技术容易导致分模失败，操作繁琐，且对设计人员的经验水平要求较高的问题，分析了实体分模法的型腔设计原理，结合几何推理技术，提出了基于几何推理的注塑模具型腔结构设计方法。该方法首先自动搜索出塑件分模线，并对分模线的类型进行判断，然后据此通过几何推理快速生成模具的体积块，经过模具体积块之间的布尔运算完成型腔的结构设计，大大提高了实体化分模的设计效率，降低了对设计人员经验水平的依赖程度。
2、针对模架自动设计时模架型号难以精确确定的问题，分析了模架设计的诸多相关参数，提出了一种基于深度学习与规则推理的注塑模架设计方法。即首先经过基于规则的推理确定模架的形式与型号；对于模板厚度等不适合用规则推理得出的关键模架参数，则通过深度置信网络预测得出，以此计算出模架的规格。通过深度置信网络与基于规则推理的结合，发挥两者的优势，提高了模架设计系统的决策效率和准确性。
3、针对模具顶出系统设计时，顶针的自动排位问题，通过分析模具顶出的具体结构形式，结合基于规则的特征识别技术，提出了一种基于特征识别的注塑模具顶针与司筒的快速设计方法。首先通过基于规则的特征识别技术自动识别出模具型芯中存在的窄槽及BOSS柱特征，提取其坐标信息；通过对塑件最大轮廓线的识别，从而得出顶针坐标轨迹线，以此获取顶针排位信息，通过调用顶针和司筒的模型模板，快速生成顶出结构。大幅度的节省了设计时间，减少了出错，提高了设计效率。
4、针对注塑模具冷却系统的自动设计问题，提出了一种基于模型模板的冷却系统设计方法。首先根据冷却系统的典型结构，构建冷却系统回路结构的模型模板库，通过基于射线扫描的干涉检查方法获取冷却回路结构关键驱动参数。该方法有效避免了冷却系统设计时的盲目性，加快了设计速度，提高了设计效率。
5、根据本文的研究成果，以西门子公司的NX软件作为开发平台，开发了注塑模具智能设计系统。这套系统包括分模设计子系统、模架设计子系统、顶出设计子系统和冷却设计子系统，应用实践验证了本论文所阐述的相关方法的正确性和可行性，能够满足企业对模具设计系统自动化和智能化的需求，具有很好的工程应用价值。
主要创新点：
1、结合实体化分模设计技术，提出了一种基于几何推理的注塑模具型腔结构设计方法，提高了实体化分模的设计效率，降低了对设计人员经验水平的依赖程度。
2、针对传统模架设计无法精确给出模架型号的问题，提出了一种基于深度学习与规则推理的注塑模架设计方法，提高了模架设计系统的决策效率和准确性。
3、结合注塑模具顶出结构分析，针对顶针的自动排位问题，提出了一种基于特征识别的注塑模具顶针与司筒的快速设计方法。大幅度的节省了顶针排位设计时间，减少了出错，提高了设计效率。
4、基于注塑模具冷却系统的分析，提出一种基于模型模板的冷却系统设计方法，该方法有效避免了冷却系统设计时的盲目性，加快了设计速度，提高了设计效率。
