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2022/11/04

【技术】天洑数据建模实施案例集锦(7) - 玻璃模具快速设计

技术背景

在玻璃的生产过程中,玻璃模具对于玻璃的成型非常重要,而玻璃和对应模具的几何特征和形状并不完全一致。因此需要依据玻璃曲面对相应的玻璃模具进行设计。目前玻璃模具的型面设计多采用试错法,具有效率低、耗时长、成本高等缺点,采用数据驱动和优化相结合的方法能够为模具的设计提供新思路,并有效降低玻璃模具的设计成本。

问题与挑战

1. 试错的玻璃模具设计方法通常需要对模具进行反复修正并经过多轮的玻璃试制,具有较高的设计成本和较长的设计周期

2采用玻璃曲面离散+几何特征提取+模具预测的数据建模方法可以有效缩短模具的设计周期,但是预测出的仅为模具的离散点,需要做进一步的模具重构;

3. 通过数据建模方法预测出的模具离散点,其“协整”性通常较差,不利于重构出光滑的模具曲面,优化的方法可以为该问题提供新的解决思路。
解决方案 

试错的玻璃模具设计方法难以满足玻璃行业日益变化的发展需求,因此本案例总体上采用数据驱动和优化相结合的方法为玻璃模具的设计提供一种新思路:对历史的玻璃模具对进行曲面离散、几何特征提取和模型训练;然后基于训练得到的模型对新玻璃的模具离散点进行预测;最后采用优化重构的方法用以协整模具面离散点的非光滑性,并以此进一步降低预测误差

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图1 船型智能优化设计解决方案

1. 对玻璃曲面进行离散,然后提取离散点的坐标、法向量、曲率和拱高等特征作为数据模型的输入变量,提取离散点到对应模具的距离作为输出变量,以此构建训练数据集;
2. 结合DTEmpower数据建模工具,综合采用多种拟合算法完成数据集的回归训练,得到高精度的模具离散点预测模型
3. 考虑到直接通过数据模型预测得到的模具离散点,通常“协整”性较差,本案例通过曲面优化重构的方法,设计出光顺的模具曲面

4. 结合AIPOD优化平台在优化重构时引入模具曲面的凸性约束,保证了模具设计的实用性,最终的重构结果满足了模具设计的精度要求。

应用价值 

1.缩短模具设计周期

通过数据驱动和曲面重构优化的技术方案,模具的自动化设计时长为:5min(特征参数提取)+10s(数据模型预测)+10s(曲面重构)+4h(优化,可选),大大缩减了玻璃模具的设计周期,减少试制迭代次数,提高设计效率。

2.节省模具设计成本

本方案仅以历史的设计数据作为输入,节省了玻璃试制过程中消耗的人力和物力成本。

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