基于CBR和KBE的拉深模设计系统2切砖机钢材塑料泵学习机干扰机

基于CBR和不锈钢轴KBE的拉深模设计系统(2)

3 基于知识的模具结构建模与知识库的建立

3．1拉深模具结构

典型拉深模结构如图3所示。

模具设计中的产品建模，大致可分为两部分：一部分是压边碎石机圈、凸凹模、凹模固定板等与产品尺寸、形状直接相关的工作部件。另一部分是上下模座、导套、导柱等标准件。

对于第二部分标准件，根据一定参数进行参数化设计。采用拉深件毛欧式插头坯长、宽、高以及拉深件厚度参数作为主要参数，用电子表格保存零件的特征尺寸系列。在选定拉深模结构原型后，对参数驱动进行零件几何尺寸的更新。与产品形状、尺寸直接相关的工作部件与专业知识、产品特征信息等内容有关，采用基于知识参数化设计方法，在形成拉深件特征骨架基础上，与模具标准装配结构一起生成相关模具零部件。

3．2基于电子表格的装配结构及标准件设计

在一套模具中，有许多标准化零件，这些标准件的尺寸参数，都可以用表格的形式存储。使用时采用拉深件毛坯的长、宽、高以及拉深件厚度参数作为主要参数，用参数查表得到一系列据作为驱动标准件原型的参数。

针对模具的设计特点，分别建立模具零部件的电子表格和模具装配结构数据电子表格，装配数据电子表同时格内容包括模具长、宽、闭合高度、装配零部件名称和主要几何参数等，用表达式提取凹模周界尺寸和闭合高度，作为查询的参数；模具的零部件数据电子表格所包含内容，为零部件参数时所需要的几何参数。

3．3模具设计专家知识库

上述方法可以用于设计公式、数据等简单的知识或经验引入到设计过程，并且能够在一定程度上

通过表达式中的条件语句，来实现参数的选择。但存在以下两大缺点：

(1)各组件之间尺寸，可以通过表达式进行关联和计算，但驱动这些尺寸的产品中，各尺寸之间没有相互的关联和制约，产品中的尺寸应用范围没有限定。

(2)上述方法虽然可以实现特征的驱动，但却无法满足由不同产品材料、生产批量等内容引起的工序特征变化。

因此，用于检验产品设计是否合理的各种检验、推理、纠错等内容所涉及的知识和经验，必须由知识库完成。

知识库是由大量的专家经验、知识以及行业规范等内容组成，通过检验、推理、纠错等方式，来辅助产品当采取热塑性B1级材料时的设计与分析的系统。主要是根据产品的输入信息，按一定的推理方式，来检验产品设计的合理性，如果发现有不合理的内容，则给出产生错误的原因和修改意见。

为了实现知识库与产品设计软件的有机结合，首先对设计软件进行二次开发，将产品的信息提到知识库；然后采用一定方法，对产品信息进行表示；最后将专家经验、知识、行业规范等与产品信息相结合，形成对产品信息进行知识的推理，实现对产品设计的检验与设计的纠错。

拉深件产品的信息，不仅包括产品的长、宽、高及料厚等特征信息，还包括产品材料、产品特征、生产批量等非尺寸信息。所以基于知识的模具设计系统，不但可以实现合理的尺寸驱动产品设计，还可根据不同的产品成形特征、生产批量等内容，进行合理的工序安排和模具装配结构原型的选择，实现非尺寸信息驱动的产品设计。

为实现上述功能，采用C++与UG／Open APl函数结合的方法，对UG软件进行二次开发。对需要交互修改的尺寸，用Ui Style制作成用户的输入界面。对尺寸信息， 用表达式进行关联。再用函数UF—MODL—eval—exp 0、UF—STYLER—ask_valu e 0的模型特征值和交互修改值提取到知识库。

由于非尺寸信息中的产品材料、生产批量等内容，在模型中没有相关信息，所以只有通过用户界面输入。因建模时采用Wave方法引用的特征形状、结构等内容已进行关联，不需进行提取，但特征的有无(如矩形盒凸缘的有无)需要通过用户界面进行输入。非尺寸信息是通过输入界面的交互，并且通过函数UF STYLER ask value,()提取到知识库。

为了便于进行管理与操作，采用面向对象的方法表示知识库。典型的产品信息表示方法如下：

Class Case{

Case Dimension： 数值 ／／产品尺寸

Case Code ： 字符串 ／／产品编码清单

Case Quantity： 数值 ／／生产批量

Case Material： 字符串 ／／材料及其参数

) ；

对于分类产品的信息，根据不同信息类型采用不同知识与经验对其进行推理。本文将专家经验、知识、行业规范等内容概括为IF……THEN……形式，进行基于规则的推理。

对产品尺寸等在设计过程中受一些标准约束的变量，或有一定的范围限制，以及有些变量的突变，会引起其他的变量甚至整个模型发生畸变。对于这类参数，应设置报错信息和修改意见，并提前定义范围和约束关系。

由于生产批量、产品材料、产品特征的有无等信息改变，引起装配部件、生产工序、零件特征等模型内容相应变化，所以应该对相应模型或特征设置特定的属性。产品设计时，知识库根据专家经验、知识等进行推理，当模型的属性为false时，采用函数tJ F PART 关闭不同的工序模型，或者采用函数 ．d ine0UF ASSEM suppress instance0抑制不必要的模型特征； 当模型的属性为true时， 采用函数t／F PART opm 0打开不同的工序模型，或者采用函数UF ASSEM unsuppress instance0取消抑制的模型特征，通过这样来实现知识库的辅助模具装配结构设计与修改功能。

3．4基于知识的拉深件特征骨架设计

拉深件特征骨架的尺寸特征和结构特征，都间接或直接地由拉深件的尺寸和结构以及模具总体尺寸决定。在拉深件特征骨架设计时，采用拉深件几何形状，并通过参数化的建模方法，将其与模具零部件尺寸及总体尺寸相互关联。

在UG中进行具体实施时，尺寸用表达式(Ex-pressi c釉进行引用和关联；形状特征用Wave几何连接器引用，Wave几何连接器可以引用组件间的点、曲线、面、体、草图等几何特征。表达式可以根据一定的条件进行选择，还可以引用其他组件的尺寸，并进行函数计算，其语法为

VA T Fif(e冲1)(vale)else(val2)。

这样得到的拉深件特征骨架，能根据拉深件的模具结构尺寸和几何、尺寸特双头螺丝征的变化而变化。

3．5基于知识的模具结构设计

基于知识的模具设计，是将产品信息、专家经验、领域知识等内容，按一定方法封装到模型或知识库，从而达到辅助设计人员进行分析、判断、推理和决策，实现设计过程的自动化、智能化的技术。

充分考虑到拉伸模的设计特点及目前三维CAD软件功能，本文采用拉深模三维设计的构造关系如图4。

在完成模具三维设计时，系统主要涉及的功能有：模具标准结构原型库、知识库、拉深件特征骨架设计、零部件辅助设计及修改。

其中，知识库主要用来分析和检验其他模块设计的合理性，同时处理和管理产品信息、参数传递和配合关系，管理和辅助拉深件的特征骨架，调用模具的标准结构原型库，参数驱动生由于这些领域里需要耐疲劳性好的结构部件成所需拉深模结构及零部件。

零部件辅助设计及修改，是在模具知识库的辅助设计完好后，模具设计人员进行局部修改，进一步细化设计的工具。

在矩形盒拉伸实例中，若进入系统的新产品为不带凸缘的矩形盒，通过CBR系统进行相似度的判断后，从产品库中找到的相似产品为带有凸缘的矩形盒，知识库就会根据函数UF ASSEM suppress in—struck61 mcIe)抑制矩形盒凸缘，并且驱动相关参数修改模具装配体，从而实现新产品自动设计。

4结束语

本文采用CBR与KBE相结合的技术，构造了拉深模设计系统。在研究拉深件描述方法的基础上，通过构造相似度函数，判断当前的拉深件与产品实例库中检索到的拉深件相似程度。用最近邻法检索产品库中的实例，确定新产品在系统中的成形相似性。研究了模具的零件、标准装配结构原型等参数化实施方法。在知识库的支撑下，根据拉深件尺寸特征生成拉深件骨架特征，并形成最终的拉深模具结构。系统根据拉深件特征和尺寸，基于产品材料、生产批量等内容进行模具结构原型的选择并进行驱动，完成模具的设计与修改过程。本文所研究、开发的拉深设计系统有效地采用已有的成功的拉深实例，合理利用现有的零件标准化资料和模具结构，缩减和简化

了模具典型结构库和拉深件产品库。为降低模具设计开发成本，提高拉深件设计、分析效率，提供了有效的方法和手段。

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