模具设计与制造商取得成功的基本因素是它的竞争力。对于全球参与竞争的模具设计制造商来说，它必须能够以尽快的速度设计和生产出高质量的模具，并把它们发布出去。如果希望走在当今世界市场前沿，那么对于任何制造公司来说，时间都是至关重要的。在这种背景下，我们的战略目标是开发出一套智能的模具设计与装配软件，以缩短所有的设计投产准备阶段，并在很大程度上提高设计质量。
KIMDS系统的开发就是为了提高注塑模的设计速度和质量。由于越来越多的产品采用三维设计，为了增强系统的模具设计与制造能九KIMDS系统也采用了三维实体设计方法。本系统的开发平台是美国UGS公司的unigraphics软件。
1系统功能模型注塑模的设计过程是非常复杂的，每一个注塑件都有一套相应的注塑模具，设计结果也会因模具条件和设计者的经验而异。在开发一个CAD系统的过程中，要尽可能多地收集设计知识，还要尽量使设计过程标准化，以使得计算机在模具设计工作中真正起到辅助作用。
系统开发之前，首先用IDEF0方法建立一个功能模型来描述设计过程。在这个功能模型中，把设计过程分为一系列的功能模块，这一系列的功能模块构成一个层级结构。功能模块之间的关系用方向线来表示。系统顶级功能模型（即A0图）如所示。
从图中可看出系统的目标是：基于用户要求和注塑件信息，生成模具详细工程图和NC代码。把顶级功能盒严格按照自顶向下逐层分解得到各系统的顶级模型级功能盒，就可以对模型中具体的功能进行描述。
2产品模型产品模型是系统的一个知识模型，是构成知识库的核心。设计知识用面向对象的方法来表示，以产品模型的方式来存储。在产品模型中，对象是基本单元，模具的每一个零件都有自己的对象类，不同的对象，其结构自然也不同。每一个对象都是一个独立的单元，能够表达相应模具零件的完整信息。对象模型包括属性、规则、方法和关系。
21属性对象的属性有三个方面，即名称、类型和值，用来存储每一个零件的信息，属性的值可由方法和规则来改变。属性包括以下一些类型：整型、实型、字符串型、链表型等，用来描述标准件。属性的值可以是静态数据，如每个零件的层和颜色，但更多的时候，其值是动态的。所以，为了适应动态变化值的要求，常常采用数据库查取、方法计算和交互输入三种方法获取属性的值。其中数据库查取的方法是最常用的，因为数据库中有大量的标准件数据，通过程序设计接口，很容易对这些数据进行检索和查取。有时候，属性中的有些值必须运行某一功能程序经计算而得，如设计顶杆时，顶杆的长度就要通过顶杆固定板的厚度、支承块的厚度、动模垫板（可能没有）的厚度和动模型板的厚度经过和差运算而得到。还有些数据是系统不能够决定的，这时系统会自动提示用户输入这些值。
22规则模具的设计知识既有经验知识，也有事实和计算公式4，其中大部分只是一些经收集而来的经验规则和经验方式，要用数学公式准确的表达表示这些经验知识是非常容易的。系统载入内存运行时，就会查找到这些规则来决定属性的值或控制设计流程。
3方法方法（methods）是一些米用对象属性完成某项功能并返回计算结果的子程序，或者更通俗地说，方法就是对象的成员函数的集合。在面向对象语言中，对象属性及其方法封装于对象之中，形成对象类。装配管理方法存储在一个为装配过程特别指定的对象类中，称为辅助对象。装配方法包括配合（mate）、对齐（align）、定向（orient）、旋转（rotate）、移动（transform）等。通过这些方法，两个相关的零件就可以按设计要求进行装配。
24关系对于装配设计来说，关系是对象中一个非常重要的部分。一套模具包括上百个零件，这些零件通过各种不同的约束互相依赖，如果能够建立这些模具零件的约束模型，就能够实现模具结构的自动设计。关系正是用来定义不同零件之间的关系和约束类型，从而获得约束模型的工具。
在模具装配中，各个零件是相互依赖的，这些依赖关系可以经提取而形成一棵装配树。根据模具结构，零件之间的关系可分为父子关系和兄弟关系。父子关系是一对多的关系，父节点可以有不止一个子节点，但是每一个子节点只能有一个父节点。兄弟关系主要体现在功能和几何形状相当的成组零件上，例如四个导向装置就是兄弟关系。为了减少系统的工作量，这类零件可以作为一个零件来对待。
父子关系是模具结构中的基本形式。一套模具由动模部分和定模部分构成，动模部分又由动模型板、垫板、顶出装置等构成，而顶出装置又由顶板固定板、顶板垫板、复位杆、顶杆等组成。父子关系是一种递归关系，这就意味着每一个子节点还可以细分为更基本的单元。不同的模具结构，其关系也不同，所以关系结构并不是一个静态的结构，它会随着模具类型的改变而自动改变。装配设计完成以后，所有的零件构成一棵装配树，如所示。
这些知识是很困难的但是用疗品规则的方式bli柳件的数据就可以解决问题h42中若。net装配树不但提供了一个很直接的装配概念，而且提供了一种方法。在模具设计过程中，一个零件的尺寸或位置可能会由装配树不同分枝上的其它零件来决定，这时只要通过树结构引用动模型板的厚度与定模型板的厚度相等，则动模型板的尺寸可以表示为：总装※动模部分※动模型板。厚度=总装※定模部分※定模型板。厚度把树枝的名称当作路径，不同树枝上的所有数据都可以互相进行调用，而零件之间的关联通过数据调用得以实现，当某个零件的尺寸改变的时候，与其相关的零件的尺寸也会自动改变。
3系统的结构和实现KIMDS系统是基于三维实体操作的软件系统。在启动KIMDS系统之前，注塑产品应该处于三维实体格式。如果产品是在另外一个CAD系统上设计的，则要首先进行数据转换。是KIMDS系统模具设计过程示意图。系统选择UGNIGRAPCIS作为进行产品设计以及与产品形状相关的零件设计的几何造型软件包。UG/OPEN++是一个基于C++语言的、与UGNI-GRAPCIS软件无缝集成的面向对象的程序设计接口，用来建立知识库和开发软件包。它提供一个类层次结构（classhierarchy）允许开发方访问UGNIGRAPCIS对象模型，通过对象操作（methods），开发方可以读取象模型，或者植入新的对象模型。KIMDS系统用到的所有数据由一个数据库管理系统进行管理。
根据设计数据的性质，可以把数据分为非几何数据和几何数据。KIMDS集成系统非几何数据信息由数据库管理系统（DBMS）进行传送，由集成，所以UGNIGRAPCIS系统与KIMDS系统之间几何数据信息（如三维实体模型）的传送就显得很容易。
一套模具中只有两类零件，一类是依赖于产品的零件（件的形状和尺寸由产产品直接决柯也比较简单的零件在实际模具设计过程中由于产net装配树结构定，如型芯、型腔、嵌件、斜导柱和滑块工作部分等。另一类零件是标准件，零件的形状对于任何产品都一样，只是零件的尺寸依赖于产品，如模座、导柱等。KIMDS系统采用不同的方法处理这两类零件：依赖于产品的零件是案例设计中的一个案例，系统会提供一些工具来使设计工作变得快捷。有时候，用户需要做一些交互式的选择例如在型芯和型腔的设计过程中，用户需要交互式的选择分模面。对于一个标准件，零件的类型和尺寸由知识库来决定。模具设计经验经过收集、总结以及规范化后，就作为规则、方法保存在产品模型的对象中。
在模具设计中，产品模型是在标准件的基础上建立起来的，但是往往会有一些零件的设计依赖于产品的几何形状，如型芯和型腔的设计、滑块和斜导柱的设计等。而且这类设计相比之下更困难，但在模具设计中的地位却相当重要；由于不能标准化，在模具设计的实际操作中，设计者需要更多的时间来完成这些零件的设计。下面将介绍与此类设计相关的主要模块。
3.1分型模块型芯和型腔是模具设计中的主要零件，分型的重要性就不言而喻了。分模面的选择不但要考虑产品的几何形状，还要考虑注塑工艺。尽管有许多研究者试图实现自动分型，但只是针对结构KEMDS系统结构图品的复杂性，没有一家CAD/CAM系统敢说能全自动的生成型芯和型腔。在KIMDS中，系统提供了一个分型功能模块，用户可以选择平面（planarsurface）或提取广品特征面（featuresurface）作为分模面。更多的时候，分型面并不如此简单，这时系统会引导用户自作辅助分型面。分模面生成以后，很容易把一个箱体（box）劈分成型芯和型腔。
3.2侧抽机构大多数的注塑件都会有沟槽，使得注塑件在注塑成型后难以顶出，这就需要侧抽装置，滑块和斜导柱是侧抽装置中最常用的核心部件。由于同时激活了竖直和水平两个方向上的机械运动，因而滑块和斜导柱体的设计正好用来成型产品沟槽区域。滑块和斜导柱的设计可以分为两步来完成，一步是依赖于产品的滑块和斜导柱工作部位设计，另一步是滑块体和斜导柱的设计。滑块体和斜导柱体定制成标准件，可以从系统的标准件库调用，通过自动装配功能与滑块和斜导柱工作部位连接在一起。滑块和斜导柱工作部位设计类似于型芯和型腔的设计：用户一旦给定沟槽区域系统会生成一个带有锥度的箱体与产品实体做布尔交运算然后从产品实体减得滑块和斜导柱工作部位。系统还允许用户对滑块和斜导柱工作部位进行修改。
3.3标准件库除了一些依赖于产品的零件外，大多数模具都是标准件。标准件的形状在不同的模具中是相同的，只是尺寸不同而已，所以在KIMDS系统中，建立了一个标准件库来存储这些标准件。这些零件以参数驱动的方式生成，装配时，知识库系统从标准件库中查取标准件，根据产品形状和模具类型确定其类型、位置和约束，然后自动的把它们装配在一起。
4结论KIMDS系统是新一代智能注塑模专用CAD系统。本文叙述了KIMDS系统所采用的方法学和程序原理，并对系统模型、产品模型和系统结构进行了详细的阐述。由于采用面向对象的程序设计方法，系统具有开放性、继承性和可扩展性。实践表明，采用KIMDS系统进行模具设计，设计效率和质量将大大提高，该系统有较高的实用价值。
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