基于kbe的冲压工艺设计系统的实现_产品创新数字化(plm)_综合_639

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1、基于KBE的冲压工艺设计系统的实现_产品创新数字化(PLM)_综合   1引言   近年来，随着知识工程在工业领域的应用越来越广泛，美国、日本和欧洲等国政府在KBE技术的开发与应用方面给予了强有力的支持，并将其列为他们国家未来发展战略的重要核心技术。许多跨国公司和著名大学亦纷纷开展相应的研究，以提高产品开发的创新能力。美国福特汽车公司在其21世纪发展战略中，将KBE技术列为保持其在全球汽车行业领先地位的关键技术之一。美国的GE、Timken等公司，欧洲的Lotus、SAAB等公司，日本的三菱、日立、马自达、本

2、田等公司普遍都在零件计算机辅助设计和制造中引入了KBE技术，取得了很好的效果[103][104]。面对KBE领域的潜在市场，国外著名的CAD/CAM系统开发商，如UG、CATIA等均开展了基于知识的工程设计系统的开发，主要用于建立基于知识的几何和非几何特征模型，使工程师在设计过程中，能随时获得领域知识的帮助，从而提高设计的创新能力。UGS公司在其CAD/CAM产品中，引入Intent语言（Heide公司创建），构建了UG/KF模块，它集成于CAD图形平台，并提供对几何图形操作的开发环境，方便了基于图形的智能系

3、统的开发。   本文以UGNX2.0为开发平台，通过其提供的UG/KF开发工具，将特征与知识融合在一起，从而实现冲压工艺设计中与几何图形相关设计知识的处理。   UG/KF是UGNX软件系统基于KBE思想所提供的KBE开发工具，它使用的KF语言是一种面向对象的语言，它支持类，继承，封装的思想，是需求驱动的非过程语言；其次它是解释性的语言，不需要编译，可直接调用；最后它还能与UG/OPEN相互调用，即UG/KF可以调用UG/OPEN编写的方法函数，同时，UG/OPEN也可以通过查询接口，修改和创建UG/KF内部

4、对象。   KF通过类来描述对象，KF的类是描述规则知识的集合，它通过吸纳机制（ADOPTION）将知识规则与CAD系统融合，实现UG对象与KF规则的关联，采用KF类描述知识的一般形式为：   DefClass：Rule_name（）；     //规则名   （Instance）InstanceName：；   //特征对象   （Parameter）givenName：；    //约束条件   （Method） ruleMethod：；    //规则方法   （Conclusion）conMethod

5、：；   //规则结论      虽然KF类实现了几何图形和规则知识的直接关联，但由于KF本身并不具备供推理的功能，因而还需建立推理机制，方可实现对KBE设计系统中与产品几何图形相关知识的处理。   2基于KBE的冲压工艺设计系统结构设计   基于KBE的冲压工艺设计系统，需处理与图形相关的各种知识，实现与几何图形相关知识的推理，提供合理的排样方案，因而，系统需要满足一些基本要求：   1）要处理与几何图形相关的知识，需建立基于KBE设计系统的零件特征模型；   2）为便于几何图形知识的推理，需要提供将零件特

6、征映射成工艺特征的工具；   3）系统设计过程中，用到大量数表、规则、图形与实例知识，因而需要建立一个知识库，以便于对这些知识进行组织与管理；   4）为便于冲压工序形状设计与排序的自动推理，需建立一推理机，以实现冲压工序排序的推理自动化；   5）冲压工艺的设计过程就是对元模型进行转换的过程，因而，可以通过设计向导来实现设计过程的自动化。   基于上述的要求，可建立如图1所示的系统体系结构。图1基于KBE的冲压工艺设计系统体系结构   KBE设计系统以UGNX2.0作为支撑平台，通过设计向导实现设计过程的自

7、动化，整个设计系统可分为工程初始化、工艺预处理、毛坯与废料设计、条料排样和条料仿真等五个部分。   工程初始化就是打开或者创建一个新的工程项目，如果输入的实体模型不是当前系统所支持的特征模型，那么需要对实体模型进行特征识别和重构，以生成当前的冲压工艺设计系统所支持的特征模型；   工艺预处理就是将冲压零件特征映射为冲压工艺特征，以便于冲压工序排序的推理；   毛坯与废料设计就是要确定毛坯的形状及其在条料上的布置方法以及废料的形状设计等；   条料排样是设计系统的核心模块，通过自动推理，确定各工艺特征在条料上的

8、工序位置；   条料仿真就是对设计结果进行仿真。   规则库通过KF构造，通过ADOPTION实现知识库与特征模型间数据的交换。系统以冲压工艺知识库为依托，以系统自建的冲压零件工艺特征模型为出发点，通过求解工具，集成多种推理策略，完成冲压工艺的设计。   3基于UG的冲压零件特征模型表示   在系统中，冲压零件特征模型继承现有的UG特征模型，其用KF语言表示如下：   DefClass：Part_m