李海生，寇菲菲，蔡 強(qiáng)，李 楠，姜同強(qiáng)

（1.北京工商大學(xué) 計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院，北京 100048；2.北京郵電大學(xué) 計(jì)算機(jī)學(xué)院，北京 100876；3.北京工商大學(xué) 材料與機(jī)械工程學(xué)院，北京 100048）

0 引言

沖壓模具的設(shè)計(jì)要考慮許多方面的情況，如沖壓力的計(jì)算、模具結(jié)構(gòu)的選擇、標(biāo)準(zhǔn)件與非標(biāo)準(zhǔn)件的選擇、零件之間的互相約束、零件的尺寸參數(shù)、刃口間隙等，是一項(xiàng)非常復(fù)雜的過程［1］。如果設(shè)計(jì)過程中的豐富經(jīng)驗(yàn)和規(guī)則能夠轉(zhuǎn)化成顯性知識(shí)［2］，則將大大降低設(shè)計(jì)的難度和對設(shè)計(jì)人員的要求，從而提高設(shè)計(jì)效率。

模具設(shè)計(jì)知識(shí)來源很廣，設(shè)計(jì)過程中要考慮設(shè)計(jì)理論、行業(yè)規(guī)定和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)等［3］許多方面因素，既有尺寸計(jì)算公式又有選型規(guī)則，設(shè)計(jì)過程既遵循一定規(guī)則又可以靈活地對已完成的設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行修改。因此，如何對模具設(shè)計(jì)知識(shí)進(jìn)行表示并將知識(shí)融合到動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)過程中，成為一個(gè)難點(diǎn)。

目前常用的知識(shí)表示方法有框架表示法、產(chǎn)生式規(guī)則法、語義網(wǎng)絡(luò)表示法、謂詞表示法和面向?qū)ο蟊硎痉ǖ?，與這些方法相比，本體在知識(shí)共享和系統(tǒng)互操作等方面具有顯著的優(yōu)勢［4］。如文獻(xiàn)［5-7］分別對沖壓工藝知識(shí)領(lǐng)域、夾具設(shè)計(jì)領(lǐng)域、幾何學(xué)領(lǐng)域的領(lǐng)域知識(shí)以本體的形式進(jìn)行了表達(dá)，文獻(xiàn)［8］建立了一個(gè)基于本體驅(qū)動(dòng)的鐵路框架系統(tǒng)，文獻(xiàn)［9］提出基于本體的協(xié)同產(chǎn)品開發(fā)的界面設(shè)計(jì)和控制方法。基于本體對領(lǐng)域知識(shí)進(jìn)行表示［10］，可以提高知識(shí)共享和重用的程度，因此本體表示法在模具設(shè)計(jì)中有很大的應(yīng)用潛力。然而本體僅能表示事實(shí)性知識(shí)，對于過程性知識(shí)，還需要采用其他表示方法，其應(yīng)用仍存在一定局限性。

本文針對模具設(shè)計(jì)知識(shí)復(fù)雜、設(shè)計(jì)過程動(dòng)態(tài)決策的特點(diǎn)，提出一種基于設(shè)計(jì)過程知識(shí)元的沖壓模具設(shè)計(jì)方法，即基于本體和規(guī)則對模具設(shè)計(jì)知識(shí)進(jìn)行表示，構(gòu)建沖壓模具領(lǐng)域本體來組織和描述沖壓模具領(lǐng)域的概念及概念之間的關(guān)系，以產(chǎn)生式規(guī)則和公式表示設(shè)計(jì)規(guī)則；在分析各結(jié)構(gòu)組件特征聯(lián)動(dòng)性的基礎(chǔ)上，建立關(guān)聯(lián)矩陣和關(guān)聯(lián)模型，并將知識(shí)元［11］的概念引入設(shè)計(jì)過程中。根據(jù)本體術(shù)語構(gòu)建其設(shè)計(jì)過程知識(shí)元，在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中與相應(yīng)的關(guān)聯(lián)矩陣和推理規(guī)則匹配，完成每個(gè)設(shè)計(jì)過程。最后，基于該沖壓模具設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)開發(fā)了針對定子切邊沖槽模的專用沖壓模具設(shè)計(jì)系統(tǒng)，成功地將沖壓模具設(shè)計(jì)領(lǐng)域的知識(shí)融合到系統(tǒng)中，并以設(shè)計(jì)過程知識(shí)元為驅(qū)動(dòng)動(dòng)態(tài)地決策出設(shè)計(jì)結(jié)果，最終輸出設(shè)計(jì)圖紙和模具配置文件等，有效地提高了設(shè)計(jì)人員的工作效率。

1 沖壓模具設(shè)計(jì)知識(shí)分析

1.1 沖壓模具設(shè)計(jì)知識(shí)內(nèi)容

在沖壓模具的設(shè)計(jì)中，由于模具結(jié)構(gòu)類型較多、模具零件紛雜，對模具結(jié)構(gòu)和模具零件的圖形信息進(jìn)行總結(jié)，并融合行業(yè)規(guī)定與設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對模具結(jié)構(gòu)和模具零件的各種選擇規(guī)則和尺寸計(jì)算原理方法進(jìn)行歸納，是非常必要的。沖壓模具設(shè)計(jì)知識(shí)的總結(jié)歸納如圖1所示。

從圖1可以看出，模具設(shè)計(jì)知識(shí)主要來源于理論概括、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，具有多源性、異構(gòu)性和多樣性的特點(diǎn)。從宏觀的角度出發(fā)，可以將沖壓模具看作一個(gè)整體，沖壓模具的整體結(jié)構(gòu)包含許多知識(shí)，根據(jù)知識(shí)的不同作用可以將沖壓模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)知識(shí)分為模具結(jié)構(gòu)圖形知識(shí)、模具結(jié)構(gòu)選擇知識(shí)和模具信息管理知識(shí)。其中，模具結(jié)構(gòu)圖形知識(shí)指模具結(jié)構(gòu)的幾何信息、相關(guān)參數(shù)、公差系數(shù)等；模具結(jié)構(gòu)選擇知識(shí)指在選擇模具結(jié)構(gòu)時(shí)所遵循的規(guī)則，如模具結(jié)構(gòu)內(nèi)部之間的尺寸關(guān)聯(lián)規(guī)則、位置約束規(guī)則等；模具信息管理知識(shí)是指采用某種形式或者幾種形式的組合對模具的設(shè)計(jì)信息進(jìn)行管理，如采用明細(xì)表和可擴(kuò)展標(biāo)記語言（eXtensible Markup Language，XML）配置文件對模具信息進(jìn)行管理。另外，沖壓模具還可以被看作為許多零件的一種有機(jī)組合，這些零件都包括各自的圖形信息和選擇各零件的規(guī)則，因此又可把零件設(shè)計(jì)知識(shí)劃分為零件圖形知識(shí)和零件選擇知識(shí)。沖壓模具的設(shè)計(jì)涉及大量的公式、經(jīng)驗(yàn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等，以此為依據(jù)可以對整個(gè)模具的壓力中心線、各功能零件的尺寸進(jìn)行計(jì)算。

1.2 領(lǐng)域本體的建立

本文在分析沖壓模具設(shè)計(jì)知識(shí)的基礎(chǔ)上，采用Gruber等［12］對本體定義方法，對沖壓模具設(shè)計(jì)領(lǐng)域本體的定義如下：沖壓模具設(shè)計(jì)領(lǐng)域本體是用于描述沖壓模具設(shè)計(jì)領(lǐng)域知識(shí)概念的一種專用本體，它精確地反映了概念自身的特征以及概念和概念之間的關(guān)系。由于沖壓模具設(shè)計(jì)的領(lǐng)域知識(shí)復(fù)雜多樣且來源廣，如何在復(fù)雜的知識(shí)中抽象出概念集合，提取和分析概念的特征屬性以及概念間的關(guān)系，就成為一個(gè)難點(diǎn)。目前構(gòu)建領(lǐng)域本體比較常用的方法主要有Uschold［13］本體建立法、多倫多虛擬企業(yè)本體（TOronto Virtual Enterprise，TOVE）法和Meth本體法等，幾種方法共有的構(gòu)建原則為：必須確定本體應(yīng)用的領(lǐng)域、本體構(gòu)建的目的、本體的表示形式，而且本體中的概念應(yīng)該足夠小，以避免概念的冗余。因此本文首先確定了本體應(yīng)用的領(lǐng)域，即沖壓模具設(shè)計(jì)領(lǐng)域；定義了本體所有術(shù)語的意義及其之間的關(guān)系，并采用三元組DO=｛CS，AS，RS｝對領(lǐng)域本體進(jìn)行表示，最終建立沖壓模具設(shè)計(jì)領(lǐng)域本體。其中：DO 表示沖壓模具設(shè)計(jì)的領(lǐng)域本體；CS 表示沖壓模具設(shè)計(jì)領(lǐng)域的概念集合，概念的實(shí)例化就是具體的對象；AS 表示概念自身的特征，即屬性；RS 表示概念之間的關(guān)系。圖2給出了以定子切邊沖槽模具為例建立的定子切邊沖槽模具設(shè)計(jì)領(lǐng)域本體的部分模型。

本文定義的沖壓模具設(shè)計(jì)領(lǐng)域本體中主要有如下關(guān)系集：①組成關(guān)系part＿of／has＿part，表示概念之間部分與整體的關(guān)系；②屬性關(guān)系attribute＿of／has＿attribute，表示某個(gè)概念是另外一個(gè)概念的屬性；③同類關(guān)系sibling＿of，表示一個(gè)概念是另一個(gè)概念的同類，同屬一個(gè)分類；④繼承關(guān)系kind＿of／has＿kind，表示一個(gè)概念是另一個(gè)概念的子類；⑤實(shí)例關(guān)系instance＿of／has＿instance，表示一個(gè)概念是另一個(gè)概念的實(shí)例。

1.3 沖壓模具設(shè)計(jì)規(guī)則表達(dá)

沖壓模具設(shè)計(jì)領(lǐng)域存在大量的設(shè)計(jì)規(guī)則。作為設(shè)計(jì)原則和經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的濃縮與升華，這些規(guī)則大多以邏輯判斷或者公式的形式出現(xiàn)。本文以產(chǎn)生式規(guī)則和公式知識(shí)表示法對沖壓模具設(shè)計(jì)領(lǐng)域內(nèi)的規(guī)則類知識(shí)進(jìn)行表示。產(chǎn)生式規(guī)則的一般形式為“規(guī)則號(hào)IF〈前提〉Then〈結(jié)論〉”，表示了A 和B的因果關(guān)系。沖壓模具設(shè)計(jì)規(guī)則主要包括尺寸計(jì)算公式、裝配結(jié)構(gòu)選擇規(guī)則、結(jié)構(gòu)組件選擇規(guī)則。其中裝配結(jié)構(gòu)選擇規(guī)則和結(jié)構(gòu)組件選擇規(guī)則采用產(chǎn)生式規(guī)則表示，零件尺寸計(jì)算公式用公式知識(shí)表示法表示，公式中的參數(shù)用變量表示。以定子切邊沖槽模具設(shè)計(jì)規(guī)則的表示為例，其產(chǎn)生式規(guī)則如表1所示。

在表1中，mode表示凸模的不同方式，x 表示槽形長度，y 表示槽形寬度，依據(jù)x 和y 的不同取值范圍，可以選取相應(yīng)的凸模方式，不同凸模方式的圖形不同，凸模方式又影響著裝配結(jié)構(gòu)的選擇。選擇模架時(shí)，condition為模架選擇的條件，三個(gè)條件分別從幾何尺寸、位置約束和特征輪廓的角度給出了模架選擇的規(guī)則約束。

2 結(jié)構(gòu)組件的特征相關(guān)性

根據(jù)本體中的概念集，本文依據(jù)沖壓模具的各組成部分構(gòu)建結(jié)構(gòu)組件。在沖壓模具設(shè)計(jì)過程中，采用分治法的思想，對不同的結(jié)構(gòu)組件分別建模，從而完成整個(gè)沖壓模具的設(shè)計(jì)過程。在構(gòu)建組件時(shí)，如果組件的粒度過大，則會(huì)導(dǎo)致概念上的混淆冗余，而粒度過小又將增加不必要的組件管理信息，因此在粒度的選取上應(yīng)遵循在保證概念無交叉重復(fù)的基礎(chǔ)上降低組件管理信息的原則。結(jié)構(gòu)組件具有如下特性：①包含工程特性，如材料特征、表面粗糙度、公差等；②具有一定幾何特征和拓?fù)涮卣?；③可以?shí)現(xiàn)某種功能。結(jié)構(gòu)組件之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系有很多種表現(xiàn)形式，結(jié)構(gòu)上的關(guān)聯(lián)表現(xiàn)為位置約束，參數(shù)上的關(guān)聯(lián)表現(xiàn)為尺寸關(guān)聯(lián)，形狀上的關(guān)聯(lián)表現(xiàn)為特征輪廓的關(guān)聯(lián)。

沖壓模具設(shè)計(jì)過程中，由于結(jié)構(gòu)組件間具有關(guān)聯(lián)關(guān)系，選取或修改某一結(jié)構(gòu)組件時(shí)將會(huì)影響其他結(jié)構(gòu)組件的選擇。以定子切邊沖槽模具設(shè)計(jì)為例，由于凸模與凹模是吻合的關(guān)系，如果改變凸模尺寸，則凹模尺寸也要隨之變化。若改變的尺度超過所在型號(hào)設(shè)定的誤差范圍，則凸模與凹模的型號(hào)都將發(fā)生變化，而又由于組件之間存在位置約束，當(dāng)凸模凹模的型號(hào)發(fā)生變化時(shí)，需要重新依據(jù)選型規(guī)則判斷其他（如固定板等）組件是否需要改動(dòng)。因此，在設(shè)計(jì)沖壓模具時(shí)，通過分析各組成部件的特征聯(lián)動(dòng)性來指導(dǎo)模具設(shè)計(jì)非常必要。

表1 定子切邊沖槽模具設(shè)計(jì)部分規(guī)則

為了能夠清楚明了地表示結(jié)構(gòu)組件間的復(fù)雜關(guān)系，本文采用關(guān)聯(lián)矩陣描述結(jié)構(gòu)組件間的關(guān)聯(lián)關(guān)系與類型，從而實(shí)現(xiàn)沖壓模具的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。關(guān)聯(lián)矩陣結(jié)構(gòu)形式如圖3所示。

圖3中：SC 表示結(jié)構(gòu)組件，結(jié)構(gòu)組件間的關(guān)聯(lián)類型取值范圍為｛0，1，2，3，4｝，取值代表結(jié)構(gòu)組件之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。當(dāng)關(guān)聯(lián)類型為0時(shí)，表示結(jié)構(gòu)組件間不存在關(guān)聯(lián)關(guān)系；1表示存在位置約束，如結(jié)構(gòu)組件間存在干涉，且不能和導(dǎo)向元件相碰；2表示存在尺寸關(guān)聯(lián)，即如果改變一個(gè)結(jié)構(gòu)組件的尺寸參數(shù)，則另一個(gè)結(jié)構(gòu)組件的尺寸參數(shù)也會(huì)隨之改變，例如固定板尺寸變化時(shí)，卸料板尺寸也會(huì)相應(yīng)變化；3表示存在特征輪廓關(guān)聯(lián)，即一個(gè)結(jié)構(gòu)組件的特征輪廓改變時(shí)，另一個(gè)結(jié)構(gòu)組件的特征輪廓也會(huì)隨之改變，例如凸模特征輪廓改變時(shí)，凹模的特征輪廓也會(huì)改變；4表示特征組件本身的特征關(guān)聯(lián)關(guān)系。

3 動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)過程

沖壓模具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于如何將知識(shí)應(yīng)用到設(shè)計(jì)過程，并以知識(shí)為驅(qū)動(dòng)對設(shè)計(jì)過程中的問題給出最佳的解決方案。設(shè)計(jì)中的每個(gè)過程都會(huì)調(diào)用與之對應(yīng)的模具設(shè)計(jì)知識(shí)，并依據(jù)本體、規(guī)則和關(guān)聯(lián)關(guān)系進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)。完成每個(gè)過程后都會(huì)形成中間過程知識(shí)，以該知識(shí)為依據(jù)依次進(jìn)行下面的設(shè)計(jì)過程，從而完成整個(gè)模具設(shè)計(jì)過程。沖壓模具設(shè)計(jì)中有時(shí)會(huì)根據(jù)設(shè)計(jì)需求對已完成的設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行修改，此時(shí)需要調(diào)用結(jié)構(gòu)組件間的關(guān)聯(lián)關(guān)系來確定與其相關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)組件的尺寸參數(shù)和零件型號(hào)等。為此，針對以上特點(diǎn)，本文將知識(shí)元的概念引入沖壓模具動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)過程中。

設(shè)計(jì)過程知識(shí)元指將設(shè)計(jì)過程進(jìn)行分解后形成的，設(shè)計(jì)過程中所包含的具有完備知識(shí)表達(dá)的、最小的、不可再分的知識(shí)單位。設(shè)計(jì)過程知識(shí)元基于本體術(shù)語的形式化定義如下：

設(shè)計(jì)過程I的知識(shí)元Ki=（Ti，CSi，ASi，RSi，Ii，DTi）。其中：T 表示知識(shí)元的類型，包括尺寸輸入、尺寸計(jì)算、裝配結(jié)構(gòu)選擇、零件選擇、設(shè)計(jì)修改等知識(shí)元類型；CSi，ASi，RSi和Ii分別表示過程I中涉及的概念集、屬性集、關(guān)系集、實(shí)例集；DTi表示設(shè)計(jì)過程I的設(shè)計(jì)任務(wù)。

設(shè)計(jì)過程知識(shí)元驅(qū)動(dòng)下的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)過程如圖4所示。

由圖4可知，每個(gè)設(shè)計(jì)過程I都是在其相應(yīng)的設(shè)計(jì)過程知識(shí)元Ki的驅(qū)動(dòng)下，調(diào)用與之相關(guān)的關(guān)聯(lián)矩陣，并提取規(guī)則庫中的相應(yīng)規(guī)則，通過推理完成的。圖5所示為以凸模方式的選擇為例，當(dāng)槽形長度x=78、槽形寬度y=13時(shí)，根據(jù)規(guī)則庫中的規(guī)則得到選擇結(jié)果為凸模方式1的推理過程。

圖4 和圖5 中的設(shè)計(jì)過程知識(shí)元來自兩個(gè)方面：①對當(dāng)前設(shè)計(jì)過程的設(shè)計(jì)任務(wù)與輸入?yún)?shù)的分析與提取；②通過分析本體庫中的概念集、關(guān)系集、屬性集、實(shí)例集獲得。當(dāng)設(shè)計(jì)過程I推理結(jié)束后，若對此設(shè)計(jì)過程I的當(dāng)前結(jié)果進(jìn)行修改，則需要明確修改項(xiàng)，重新輸入?yún)?shù)，獲取設(shè)計(jì)任務(wù)，并再次提取本體庫中的各項(xiàng)集合，通過分析綜合得出當(dāng)前的修改知識(shí)元Ki′，以此指導(dǎo)修改過程I′，結(jié)束后進(jìn)入下一個(gè)設(shè)計(jì)過程I+1。

動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)過程的算法描述如下：

步驟1 將模具設(shè)計(jì)分解為具體的設(shè)計(jì)過程，按照本體和規(guī)則術(shù)語集構(gòu)造設(shè)計(jì)過程知識(shí)元Ki。

步驟2 For each i

｛提取其過程知識(shí)元Ki，以Ki為規(guī)則前件，根據(jù)本體庫、規(guī)則庫、關(guān)聯(lián)矩陣推理完成設(shè)計(jì)任務(wù)，得到規(guī)則后件，即尺寸參數(shù)、裝配結(jié)構(gòu)、零件型號(hào)等。對完成的過程I進(jìn)行整理，得到新的設(shè)計(jì)過程知識(shí)元Ki+1，即與新的設(shè)計(jì)任務(wù)與領(lǐng)域本體融合后的下一個(gè)設(shè)計(jì)過程知識(shí)元｝

next

步驟3 If modify I Then

明確修改項(xiàng)，形成修改知識(shí)元Ki′，對此知識(shí)元進(jìn)行分析，以其為規(guī)則前件，調(diào)用關(guān)聯(lián)矩陣；

依據(jù)本體庫和規(guī)則庫進(jìn)行推理，判斷是否給予調(diào)整；

通過逐層調(diào)用，最終完成過程I的設(shè)計(jì)；

｝

步驟4 對新得到的設(shè)計(jì)過程知識(shí)元進(jìn)行整合分析，判斷是否完成整個(gè)沖壓模具設(shè)計(jì)，若滿足則基于知識(shí)的沖壓模具設(shè)計(jì)結(jié)束。

4 應(yīng)用實(shí)例

以定子切邊沖槽模具的設(shè)計(jì)為例，利用Protégé本體建模工具建立的定子切邊沖槽模具設(shè)計(jì)領(lǐng)域的本體模型如圖6 所示。采用外部開發(fā)機(jī)制，以objetCRX 為開發(fā)平臺(tái)，以CAXA 電子圖版為宿主程序，結(jié)合Visual Studio 2010進(jìn)行二次開發(fā)編程，開發(fā)了基于知識(shí)的定子切邊沖槽模具設(shè)計(jì)系統(tǒng)。

定子切邊沖槽模具設(shè)計(jì)遵循一定的流程，每個(gè)設(shè)計(jì)過程都有各自的設(shè)計(jì)目標(biāo)，設(shè)計(jì)過程中會(huì)涉及不同的概念、屬性、關(guān)系、實(shí)例等本體術(shù)語。以修改固定板型號(hào)的設(shè)計(jì)過程為例進(jìn)行分析，其設(shè)計(jì)過程如下：

（1）設(shè)計(jì)過程知識(shí)元中涉及到的本體術(shù)語有零件名稱、零件編號(hào)、模架集、材料代碼、關(guān)鍵尺寸和視圖基點(diǎn)。此修改固定板型號(hào)的設(shè)計(jì)過程知識(shí)元K=（T，CS，AS，RS，I，DT）。其中：T=｛設(shè)計(jì)修改｝；CS=｛零件編號(hào)，模架集，零件名稱，材料代碼，關(guān)鍵尺寸，視圖基點(diǎn)｝；RS=｛attribute＿of／has＿attribute，part＿of／has＿part，instance＿of／has＿instance｝；I=｛G8.102.001，G8.102.002，G8.102.003，…，G5.011.001，固定板，1370A025，lg，lg1，wg，wg1，主視圖基點(diǎn)，右視圖基點(diǎn)｝；DT=｛修改固定板型號(hào)form G8.102.003 to G8.102.004｝。

（2）由當(dāng)前知識(shí)元可知，此設(shè)計(jì)過程修改了固定板型號(hào)，因此調(diào)用圖6所示的定子切邊沖槽模具中結(jié)構(gòu)組件間的關(guān)聯(lián)矩陣。圖中：SM 表示標(biāo)準(zhǔn)模架，SP表示卸料板，PH 表示上模座，DH 表示下模座，PU 表示凸模，CP表示分切凸模，DH 表示凹模，PP表示固定板，KB表示頂料器。

查找此關(guān)聯(lián)矩陣可知，與固定板具有關(guān)聯(lián)關(guān)系的結(jié)構(gòu)件組件包括標(biāo)準(zhǔn)模架、卸料板、上模座、凸模和分切凸模。分析當(dāng)前知識(shí)元，根據(jù)規(guī)則庫對上述結(jié)構(gòu)件按照設(shè)計(jì)的先后順序依次進(jìn)行推理，得出結(jié)論：標(biāo)準(zhǔn)模架需要由當(dāng)前型號(hào)G5.011.001 調(diào)整為G5.011.002。

（3）對標(biāo)準(zhǔn)模架進(jìn)行修改后，需再次調(diào)用關(guān)聯(lián)矩陣。查找圖7所示的關(guān)聯(lián)矩陣可知，與標(biāo)準(zhǔn)模架具有關(guān)聯(lián)關(guān)系的結(jié)構(gòu)組件包括固定板、卸料板、上模座、下模座、凸模、分切凸模、凹模和頂料器。對上述結(jié)構(gòu)組件依次進(jìn)行推理，對需要修改的組件依次調(diào)用關(guān)聯(lián)矩陣，判斷與其相關(guān)的結(jié)構(gòu)組件是否需要修改。

（4）通過調(diào)用結(jié)構(gòu)組件的關(guān)聯(lián)矩陣，得到了滿足設(shè)計(jì)要求的結(jié)構(gòu)件資源，最終完成整個(gè)設(shè)計(jì)過程，輸出總裝配圖紙、零件圖紙、明細(xì)表和配置文件。

此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程界面如圖8所示。

在如圖9所示的設(shè)計(jì)預(yù)覽過程中，用戶可以對已得到的選擇結(jié)果進(jìn)行預(yù)覽，并可以根據(jù)需要進(jìn)行修改。在點(diǎn)擊下一步按鈕時(shí)，系統(tǒng)會(huì)在設(shè)計(jì)過程知識(shí)元的驅(qū)動(dòng)下調(diào)用關(guān)聯(lián)矩陣，對與之相關(guān)的結(jié)構(gòu)組件進(jìn)行選擇，最終完成整個(gè)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)結(jié)束后，用戶可以得到各零件圖、裝配結(jié)構(gòu)圖、明細(xì)表以及XML格式的模具配置信息。圖10所示為采用此系統(tǒng)自動(dòng)出圖的固定板圖紙，圖紙包括零件的的尺寸信息和標(biāo)注信息。

該系統(tǒng)有效地將存放于零散文檔中和專家頭腦中的企業(yè)模具設(shè)計(jì)知識(shí)形式化地存儲(chǔ)在知識(shí)庫中。采用此系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖紙可以將幾個(gè)小時(shí)的手工設(shè)計(jì)圖紙過程縮短為幾分鐘。在設(shè)計(jì)過程中，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)計(jì)算壓力中心線并判斷組件之間是否干涉，因此省去了人工計(jì)算的過程，減少了人員參與，縮短了設(shè)計(jì)流程，提高了設(shè)計(jì)效率。

5 結(jié)束語

本文對沖壓模具設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，提出一種基于知識(shí)的沖壓模具設(shè)計(jì)方法。該方法以領(lǐng)域本體和規(guī)則對沖壓模具設(shè)計(jì)領(lǐng)域知識(shí)進(jìn)行表示，分析和提取了模具結(jié)構(gòu)組件的關(guān)聯(lián)關(guān)系，建立了關(guān)聯(lián)矩陣并對其進(jìn)行管理。根據(jù)設(shè)計(jì)過程動(dòng)態(tài)決策的特點(diǎn)，對每個(gè)設(shè)計(jì)過程按照本體術(shù)語構(gòu)建其過程知識(shí)元，通過匹配關(guān)聯(lián)關(guān)系數(shù)據(jù)庫和推理規(guī)則庫，完成了模具的全部設(shè)計(jì)與修改過程。在上述方法的基礎(chǔ)上，開發(fā)了定子切邊沖槽模具設(shè)計(jì)系統(tǒng)。以定子切邊沖槽模某型的設(shè)計(jì)為例，描述了領(lǐng)域本體、規(guī)則和關(guān)聯(lián)矩陣在動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)過程中的驅(qū)動(dòng)作用，并給出了設(shè)計(jì)過程界面圖。實(shí)例表明，本文提出的基于知識(shí)元的沖壓模具設(shè)計(jì)方法，既可以滿足知識(shí)的共享和重用，又可以實(shí)現(xiàn)快速動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，從而降低設(shè)計(jì)人員的工作難度，提高設(shè)計(jì)效率。下一步工作將研究沖壓模具設(shè)計(jì)知識(shí)元的自動(dòng)語義標(biāo)注，提高沖壓模具設(shè)計(jì)領(lǐng)域知識(shí)的重用率。

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