林杰

（博世汽車部件(蘇州)有限公司，江蘇蘇州 215021）

基于事例推理遙控船船體模具UG分模設(shè)計框架的研究

林杰

（博世汽車部件(蘇州)有限公司，江蘇蘇州 215021）

分模設(shè)計的好壞直接影響模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計及加工，它是一個典型的強經(jīng)驗、弱理論的工作?；谑吕评恚–BR）方法，是解決強經(jīng)驗、弱理論問題的有效方法之一。針對遙控船船體模具UG分模問題，提出了一種基于CBR的船體模具UG分模設(shè)計框架。

事例推理；遙控船船體；UG分模設(shè)計框架

某產(chǎn)品模型是一個自主創(chuàng)新設(shè)計的遙控玩具船（圖1），該玩具名稱為球類互動游戲遙控玩具船，已獲得實用新型專利。其船體尺寸長350 mm、寬100 mm、高150 mm，采用優(yōu)質(zhì)工程塑料ABS制造而成。為了將其商業(yè)化，需設(shè)計相應(yīng)的模具。本文采用UG NX 5.0軟件進行遙控船船體的注塑模設(shè)計。

圖1 玩具遙控船示意圖

在注塑模三維設(shè)計過程中，其關(guān)鍵技術(shù)是分模設(shè)計。在模具CAD/CAM中，可由零件產(chǎn)品的造型獲得模具型腔和型芯。模具分模面的構(gòu)建，對于簡單零件分模面可直接選取產(chǎn)品最大輪廓線實現(xiàn)，而對于復(fù)雜曲面零件分模面的構(gòu)建，目前還沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)資料可供參考。對于遙控船體這種多曲面造型模具，采用傳統(tǒng)分模設(shè)計方法很難對其進行分模。本文擬采用基于事例推理（CBR）的方法，來解決遙控船體多曲面造型分模設(shè)計的問題[1-2]。

1 建立基于事例推理的UG分模法的模型

CBR技術(shù)借鑒人類處理問題的方式，運用以前積累的知識和經(jīng)驗直接解決問題，已逐漸成為當(dāng)前人工智能領(lǐng)域的一個研究熱點。該技術(shù)避免了專家系統(tǒng)中規(guī)則等知識的獲取，直接利用相似事例的解來求解當(dāng)前任務(wù)[3-4]。從本質(zhì)上看，CBR是一種通過對過去類似經(jīng)驗的回憶和適配，并生成新任務(wù)求解策略的類比推理方法，更符合實際過程中設(shè)計人員的設(shè)計習(xí)慣和方式。本文根據(jù)船體模具的結(jié)構(gòu)形狀特點,提出了一個基于事例推理的UG分模方法的模型。

1.1 船體模具UG分模過程

UG軟件Mold Wizard模塊的分模原理是用產(chǎn)品模型的分模面和產(chǎn)品模型外表面組成的切割面去分割成形鑲件，從而分割出型腔零件；用產(chǎn)品模型分模面與產(chǎn)品模型內(nèi)表面做成的切割面去分割成形鑲件，從而分割出型芯零件[5]。

本文的船體模具UG分模設(shè)計過程為：加載產(chǎn)品和項目初始化、定義模具坐標(biāo)系、設(shè)置收縮率、定義零件成形鑲件、產(chǎn)品模型修補、確定脫模方向、創(chuàng)建分模線、創(chuàng)建分模面、創(chuàng)建型芯與型腔。

1.2 基于事例的推理過程（CBR）

在基于事例的推理中，用事例來表示經(jīng)驗。當(dāng)需要求解新任務(wù)時，從事例庫中查找與當(dāng)前任務(wù)最相似的事例，通過改寫事例的解來得到新任務(wù)的解。其基本思路是：在進行同類或略有變化的問題求解時，應(yīng)用先前求解問題的經(jīng)驗和知識來進行推理決策，而不必一切都從頭開始。基于事例推理的基本過程可歸納為：①指定索引。識別新任務(wù)的特征，并指定一個索引；②檢索。根據(jù)索引從事例庫中檢索相似的事例；③改寫。改寫事例的解，以得到適于新任務(wù)的解；④存儲。將新的解存入事例庫（包括新任務(wù)的求解策略及相關(guān)解釋）。

1.3 基于CBR的船體模具UG分模設(shè)計框架

對于船體模具的三維設(shè)計和后續(xù)數(shù)控加工來說，分模是一個既復(fù)雜、又關(guān)鍵的問題。因為船體的形狀、壁厚、尺寸精度、表面粗糙度、船體在模具中的成形位置等因素都會影響其分模面的構(gòu)建，所以除了要熟悉UG Mold Wizard模塊的相應(yīng)功能外，還要有豐富的設(shè)計經(jīng)驗，并遵守相應(yīng)的設(shè)計規(guī)范[6]。

本文根據(jù)船體模具的結(jié)構(gòu)和設(shè)計特點，綜合上述對船體模具分模過程的分析，提出了基于CBR的UG分模設(shè)計框架（圖2）。

圖2 基于事例推理的UG分模設(shè)計框架

（1）類型事例檢索

該模塊的功能是檢索新任務(wù)的類型。在對新任務(wù)的類型進行分析后，即可確定新任務(wù)是否具有這些特性。其特點狀態(tài)只有兩種：存在或不存在。若利用權(quán)值表示，其權(quán)值只能為0或1。由于這些特征的特殊性，不能利用權(quán)值與其他特征一起處理。

（2）總體事例檢索

該模塊的功能是檢索與新任務(wù)在結(jié)構(gòu)和尺寸等方面相近的事例。由于該模塊是在類型事例檢索模塊之后進行的，故包含的主要特征為結(jié)構(gòu)形式、尺寸形狀等。其中，主要特征的形狀與定位特征及其之間的集合運算關(guān)系決定了分模面的位置。如：首先對船體進行三維造型，與所選定的模架結(jié)合，再進行詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計。建模既是模具成形零件設(shè)計的基礎(chǔ)，也是模具分型面設(shè)計的唯一依據(jù)。船體建模時，通過自動記錄組成各主形狀特征，并將其存儲在事例庫和專家知識庫中；求解時，只需以特征名作為檢索標(biāo)記，即可快速識別出船體的形狀特征。

（3）功能事例檢索

該模塊是檢索新任務(wù)的組成部分。針對具體任務(wù)，有些組成部分是不一樣的。如：檢索船體是否設(shè)計有加強肋或支承面等組成部分。由于這些組成部分的功能只能有兩種狀態(tài)：存在或不存在，因此不能利用權(quán)值與其他特征一起處理。

（4）部件事例檢索

該模塊的功能是檢索與新任務(wù)的某一部件在結(jié)構(gòu)和尺寸上相近的事例。這一模塊所包含的主要特征為部件的結(jié)構(gòu)形式、尺寸形狀等。

（5）總體與部件事例修改

該模塊主要是對新任務(wù)的總體結(jié)構(gòu)及部件的總體結(jié)構(gòu)進行改寫，使其具有完成新任務(wù)所需的全部功能。如：在創(chuàng)建船體產(chǎn)品模具的分模線時，一旦檢索到相似事例，就可依據(jù)相似事例提供的脫模方向生成分模線。若事例庫沒有相似事例，則根據(jù)船體的形狀特征、幾何特征、定位特征及其之間的拓?fù)潢P(guān)系，利用事例庫得到候選分模線，并根據(jù)分模線優(yōu)化準(zhǔn)則進行優(yōu)化，選擇其中的最佳分模線，并最后檢驗分模線的合理性。若不合理，則調(diào)用知識庫提供的專家知識及經(jīng)驗公式進行修改。

（6）新事例

該模塊將按事例庫的要求對新得到的設(shè)計結(jié)果進行處理，然后添加到動態(tài)事例庫中存儲，作為下次檢索之用。

2 分模設(shè)計實例

本文以遙控船船體為例，根據(jù)上述建立的分模設(shè)計框架，首先提取該產(chǎn)品的典型特征、用戶交互輸入零件的材料特征和技術(shù)特征等，然后進入船體模具分型面設(shè)計模塊，系統(tǒng)依據(jù)提取的零件特征信息及用戶輸入的零件特征信息，利用事例庫中的事例相似性判斷進行分型線生成，再調(diào)用專家知識庫進行分型線修正，最終生成模具分型面（圖3）。

圖3 船體模具分型面

3 結(jié)論

本文在對船體模具UG分模過程進行分析的基礎(chǔ)上，通過將CBR方法運用到分模計算機輔助設(shè)計中，根據(jù)相似度進行計算機輔助檢索、推理及修改，進而完成新分模面的設(shè)計，并提出了一種基于事例推理的船體模具UG分模設(shè)計框架。通過研究，可有效地提高類似復(fù)雜曲面零件模具分模面設(shè)計的質(zhì)量和效率。只有合理地進行分模，才能為后續(xù)基于實體的數(shù)控加工提供正確的三維模型，使注射模的動、定模表面都具有良好的加工工藝性，增加模具壽命，同時也為善于思考的工程技術(shù)人員提供了廣闊的想象空間。

[1]李新華.基于事例的推理（CBR）及其在注塑模具分型面設(shè)計中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2006（1）：49-51.

[2]李柏林.基于事例推理的塑料模具設(shè)計模型[J].機械科學(xué)與技術(shù)，2002（6）：890-891.

[3]楊應(yīng)昌，汪文虎，雋英昌，等.基于事例與特征的渦輪葉片精鑄模分型面生成技術(shù)[J].鑄造，2007（9）：948-951.

[4]史永勝，宋云雪.設(shè)計型專家系統(tǒng)中的基于事例推理技術(shù)研究[J].計算機工程與應(yīng)用，1998（6）：28-30.

[5]殷國富，徐雷.基于實例推理方法的液壓缸智能CAD系統(tǒng)研究[J].計算機輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報，1998（6）：541-546.

[6]Fu M W，Nee A Y C，F(xiàn)uh J Y H.The application of surface visibility and moldability to parting line generation[J]. Computer-Aided Design，2002，34（6）：469-480.

第十二屆中國國際機床工具展覽會在京舉辦

本刊訊由中國機械工業(yè)集團有限公司及所屬中國機床總公司、勵展博覽集團共同主辦的“第十二屆中國國際機床工具展覽會”(CIMES 2014)于2014年6月18～22日在北京中國國際展覽中心隆重舉行。

本屆展覽會的展出規(guī)模達(dá)12萬平方米，美國、德國、意大利、英國、法國、瑞士、日本、韓國及中國等30個國家的近1300余家知名企業(yè)參展，國際展商比例高達(dá)46%。來自70多個國家和地區(qū)的近14萬名專業(yè)觀眾到會參觀，展會期間總成交額達(dá)28.4億元。無論展出規(guī)模還是參觀人數(shù)，均創(chuàng)下展會舉辦以來的歷史新高。

通過本次展會，CIMES進一步鞏固和提高了在國際機床展覽領(lǐng)域的地位，并將在中國機床工具技術(shù)進步、中外技術(shù)交流、世界先進制造技術(shù)和機床工具展示等方面發(fā)揮更加積極的作用。

Study on Parting Design Frame of Telecontrolled Boat Hull by UG on Case-based Reasoning

Lin Jie
（Bosch Automotive products Co.,Ltd，Suzhou 215021，China）

Parting design，a classic work of strong experience and weak theory，has a direct impact on mold structure design and tooling.The method on the basis of case-based reasoning called CBR is one of the effective methods to solve problems of strong experience and weak theory.Aimed at parting problems of telecontrolled boat hull bu UG，a frame of mold parting design of boat hull by UG on casebased reasoning is proposed.

case reasoning；telecontrolled boat hull；parting design frame by UG

TG702

A

1009－279X（2014）04－0044-02

2014-03-06

林杰，男，1980年生，工程師。