副標(biāo)題#e#    1 前言
   
    模具在機(jī)械、電子、輕工、紡織、航空、航天等工業(yè)領(lǐng)域里，已成為使用廣泛的工業(yè)化生產(chǎn)的主要工藝裝備。沖壓模具作為模具行業(yè)的重要組成部分之一，其設(shè)計(jì)的效率、品質(zhì)及其設(shè)計(jì)方法的改善一直都備受關(guān)注。而長期以來一直被廣泛使用的模具設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)程序，因其復(fù)雜費(fèi)時、在很大程度上依靠設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)和對設(shè)計(jì)人員要求高等弊端，不能滿足現(xiàn)代工業(yè)快速發(fā)展的需要，正面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。應(yīng)此在保證設(shè)計(jì)品質(zhì)的基礎(chǔ)上如何實(shí)現(xiàn)模具的快速設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)模具設(shè)計(jì)的智能化，一直以來都是模具設(shè)計(jì)的一項(xiàng)長期研究任務(wù)。
   
    基于實(shí)例推理(Case-BasedReasoning，CBR)是人工智能領(lǐng)域(AI)近年來發(fā)展起來的一種較新的設(shè)計(jì)推理方法。它以已有的設(shè)計(jì)實(shí)例為基礎(chǔ)，通過類比和聯(lián)想，從實(shí)例庫中選擇與當(dāng)前設(shè)計(jì)要求最相近的實(shí)例，并調(diào)整選定實(shí)例中不能滿足要求的因素，最終形成新的設(shè)計(jì)并作為新的實(shí)例存儲于實(shí)例庫中。由此可見，將CBR的設(shè)計(jì)思想應(yīng)用于沖模智能CAD系統(tǒng)中，將有助于解決上述問題。本文以三維軟件為平臺，對基于實(shí)例推理的智能沖模CAD系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)-沖模建模、實(shí)例庫建立、實(shí)例檢索、實(shí)例存儲、實(shí)例評價、實(shí)例修改等方面進(jìn)行了深人研究。
   
    2 智能沖模 CAD系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
   
    智能沖模 CAD系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括四個模塊:沖模的知識建模模塊，實(shí)例檢索模塊，實(shí)例修改模塊和知識更新模塊。基于實(shí)例推理的智能沖模 CAD設(shè)計(jì)過程:分析沖模的設(shè)計(jì)任務(wù)，提取作為檢索條件的沖模相似特征，并作為設(shè)計(jì)要求輸人系統(tǒng);根據(jù)輸入的設(shè)計(jì)要求，經(jīng)過基于實(shí)例的推理，尋找與沖模最相似的實(shí)例，從實(shí)例庫中提取出來;根據(jù)設(shè)計(jì)要求，對提取的沖模實(shí)例進(jìn)行修改，設(shè)計(jì)出滿足要求的沖模;最終形成的沖模實(shí)例作為新的實(shí)例存儲于實(shí)例庫中。基于實(shí)例推理的沖模設(shè)計(jì)過程，如圖1所示。
   

    基于實(shí)例推理的智能沖模CAD系統(tǒng)需要實(shí)例庫的支持，因而首先需要建立沖模的原形實(shí)例。原形實(shí)例就是在進(jìn)行基于實(shí)例推理設(shè)計(jì)之前，實(shí)例庫中已經(jīng)建立好的實(shí)例，它是用作檢索源的原型實(shí)例模型。實(shí)例庫的建立方法與沖模的建模方式有關(guān)，沖模特征建模和原形實(shí)例庫的建立是基于實(shí)例推理智能沖模CAD系統(tǒng)的，同時也決定了實(shí)例的表達(dá)，檢索和修改所使用的方法。
   
    3 基于實(shí)例的沖模建模和實(shí)例庫的建立
   
    3.1沖模特征建模及參數(shù)化的實(shí)現(xiàn)
   
    3.1.1沖模特征建模
   
    在Solidworks 2003軟件環(huán)境下，將沖模進(jìn)行特征分解后，按一定的順序生成各個子特征，同時對這些子特征進(jìn)行特征布爾運(yùn)算，將特征融合，就可以生成沖模的三維特征模型。建立沖模模型，首先要建立默認(rèn)基準(zhǔn)面特征，默認(rèn)基準(zhǔn)面特征是系統(tǒng)在默認(rèn)位置產(chǎn)生的三個互相垂直的平面，它們雖然不是沖模的組成部分，但卻是重要的輔助特征，其它特征都是建立在基準(zhǔn)面上的子特征。基準(zhǔn)面特征建立后，建立沖模的基圓柱特征，基圓柱特征的直徑等于某一沖模的直徑;再根據(jù)旋向分別建立左旋和右旋的某一沖模模型，具體的沖模是左旋還是右旋，則由參數(shù)化技術(shù)進(jìn)行控制。
   
    3.1.2沖模特征模型參數(shù)化的實(shí)現(xiàn)
   
    沖模的特征信息在模型建立之后存儲在支撐軟件的內(nèi)部工程數(shù)據(jù)庫中，沖模模型實(shí)現(xiàn)參數(shù)化后，用戶通過輸人沖模的參數(shù)，得到某一特定沖模模型，這些參數(shù)就是特征的外部信息，這些外部參數(shù)信息以數(shù)據(jù)表的形式存儲在我們選用的數(shù)據(jù)庫(IBMDB2)中。
   
    在實(shí)現(xiàn)沖模參數(shù)化時，其參數(shù)的外部變量主要在模型設(shè)計(jì)列表的第一部分定義。然而，由于沖模的特征復(fù)雜，需要定義的特征參數(shù)太多，導(dǎo)致了用戶在操作時很容易混淆。所以本文采了以全中文的方式從系統(tǒng)的輸人界面輸人參數(shù)。這樣就需要定制系統(tǒng)與SolidWorks軟件的接口，根據(jù)SolidWorks軟件的要求，采用了數(shù)據(jù)接口文件來實(shí)現(xiàn)。從用戶界面輸人的外部參數(shù)，直接保存到BD2數(shù)據(jù)庫中，同時生成數(shù)據(jù)接口文件，也可以由數(shù)據(jù)庫導(dǎo)出數(shù)據(jù)接口文件，由SolidWorks軟件調(diào)用，數(shù)據(jù)接口文件有固定格式。
   
    3.2原形實(shí)例庫的建立
   
    3.2.1實(shí)例庫的建立過程
   
    本文以基于實(shí)例的方法建立沖模的原形實(shí)例模型;以SliodW0rks軟件為支撐環(huán)境，表達(dá)實(shí)例的三維模型，并以模型文件的形式存儲實(shí)例，以關(guān)系數(shù)據(jù)庫的方式來建立實(shí)例庫。在建立原形實(shí)例時，需要在計(jì)算機(jī)中將實(shí)例的完整信息表達(dá)，本文采用了特征建模的方法，由于原形實(shí)例是實(shí)例庫的檢索源，需要有一定數(shù)量的原形實(shí)例，而沖模型號較多，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，模型建立困難，不適合采用對每種型號的沖模都逐個建模的方法進(jìn)行建模。根據(jù)專門的支撐軟件，利用支撐軟件內(nèi)部的工程數(shù)據(jù)庫，將所有可能出現(xiàn)的沖模模型都建立在支撐軟件的內(nèi)部工程數(shù)據(jù)庫中，在需要的時候，通過設(shè)定參數(shù)的方法，從工程數(shù)據(jù)庫中提取需要的部分。在支撐軟件的環(huán)境下建立模型，然后通過適當(dāng)?shù)男薷模涂梢苑奖愕慕⒏鞣N型號的沖模模型。基于以上分析，本文提出了以特征建模和參數(shù)化相結(jié)合的方法，建立沖模的初始實(shí)例。原形實(shí)例建立的過程是:首先建立沖模的參數(shù)化特征模型，然后通過參數(shù)輸人生成特定的沖模，再對該沖模進(jìn)行一定的修改，得到可用的沖模產(chǎn)品，最后將它存儲在數(shù)據(jù)庫中。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是采用了建模的方法，有效的解決了實(shí)例的表達(dá)問題;采用了參數(shù)化方法，解決了多種型號沖模的建模問題。