（材料加工工程专业论文）热模锻平型曲轴模具设计系统开发.pdf

重庆大学硕士学位论文 中文摘要 摘要 热模锻曲轴设计是一个复杂的过程，严重依赖于设计者的经验。如何提高模 具设计自动、智能化程度一直是模具领域的开发研究重点。将k b e 技术引入曲轴 锻模设计领域中，对模具设计经验和知识进行系统化处理，辅助人们进行设计思 考，提供设计指导及评价，成为国内模具行业信息化的一个热点。 本文以热模锻平型分模曲轴模具设计和工艺分析为例，首先通过分析k b e 技 术的基本原理、实现的关键技术及其在模具行业中可行性，提出了基于u g 的曲 轴模具设计系统开发，即整个系统分为c a d 系统和k b e 系统两个部分，两者共 享一个a c c e s s 数据库，数据库主要用于存储设计过程所需的知识。 其次，通过将支持热模锻曲轴模具设计的各种数据、知识、工程经验、规则、 工程事实等结合起来；同时采用面向对象的编程方法，基于v c + + 开发平台，进行 u gn x 4 0 6 0 的二次开发；利用基于特征的参数化设计技术，实现了k b e 技术与 c a d 软件的集成，帮助设计人员进行推理、判断和决策，为日后总体设计系统建 立良好的技术准备。 最后，以具体型号曲轴为例，对系统的可行性和合理性进行了验证，并总结 了课题研究的经验。 通过对本课题的研究，将曲轴模具设计技术、c a d 软件二次开发、数据库技 术及k b e 等技术结合起来，既有效地整理归纳了设计经验、设计知识，又实现了 c a d 的智能设计，从而提高了模具设计的效率，同时为下一步进行复杂锻模的智 能化设计提供一定的基础。 关键词：热模锻，k b e ，二次开发，数据库，基于特征的参数化设计 重庆大学硕士学位论文 英文摘要 a b s t r a c t d u et ot h ec o m p l e x i t yo fh o t c r a n kd i ed e s i g na n dg r e a td e p e n d e n c eo nd e s i g n e r s k n o w l e d g ea n de x p e r i e n c e ，h o wt oe n h a n c et h el e v e lo f c r a n kd i ei n t e l l i g e n t - a u t o m a t i c d e s i g n h a sb e e nt h e e m p h a s i s i nt h ed i e f i e l d i n t r o d u c i n gk n o w l e d g e b a s e d e n g i n e e r i n gt e c h n o l o g yi n t oc r a n kd i ed e s i g nf i e l d ，s ot h a ti t c a l lh e l pd e s i g n e r si n d e a l i n gw i t ht h ee x p e r i e n c ea n dk n o w l e d g eo fd i ed e s i g ns y s t e m a t i c a l l y , a n dc a nb e h e l p f u lf o rd e s i g nt h i n k i n ga n dc a ng u i d ea n da p p r a i s et h ed e s i g n a l lo ft h e mh a v e b e c o m eah o ts p o to fi n f o r m a t i o ni nd i ed o m e s t i ci n d u s t r y t a k i n gh o tc r a n kd i e sd e s i g na sa ne x a m p l e f i r s t ，k b es y s t e mi sd i s c u s s e db y a n a l y z i n gt h eb a s i cp r i n c i p l e so fk b et e c h n o l o g i e s ，a n dt h ek e yt e c h n o l o g ya n di t s a p p l i c a t i o nf e a s i b i l i t yi nt h ed i ed e s i g nf i e l d ，t h ef r a m e w o r ko fn e t w o r kf o r g i n gd i e t h a ti s ，t h ew h o l es y s t e mi sd i v i d e di n t oc a ds y s t e m sa n dk b e s y s t e m s ，a n dt h et w o p a r t ss h a r ea na c c e s sd a t a b a s ew h i c hi sm a i n l yu s e df o rs t o r i n gt h en e c e s s a r yd e s i g n k n o w l e d g eo rd a t a s e c o n d l y , k n o w l e d g e ( k b e ) m a n a g e m e n ts y s t e m ss u p p o r t i n gd e s i g no ff o r g i n gd i e i sc o n s t r u c t e d ，b yc o m b i n i n gt h ev a r i o u sd a t a ，k n o w l e d g e ，w o r ke x p e r i e n c e ，r u l e s ，a n d o t h e rw o r k s a tt h es a m et i m e ，b yu s i n go b j e c t - o r i e n t e dp r o g r a m m i n gm e t h o d s ，t h e s e c o n dd e v e l o p m e n ti sw o r k e db a s e do np l a t f o r mo fv c + + a n db yu s i n gp a r a m e t r i c d e s i g n i n gt e c h n i q u e sb a s e do nf e a t u r et h ei n t e g r a t i o no fk b et e c h n o l o g ya n dc a d s o f t w a r ei sa c h i e v e d i tc a nh e l pt h ed e s i g n e rr e a s o n i n g ，j u d g i n g ，d e c i d i n ga n d e s t a b l i s hg o o dt e c h n i c a lp r e p a r a t i o n sf o rf u t u r eo v e r a l ld e s i g ns y s t e m s f i n a l l y , f e a s i b i l i t ya n dr a t i o n a l i t yo f t h ed e v e l o p e ds y s t e mi sp r o v e db ye x a m p l eo f d i e sd e s i g nf o rh o tc r a n k ，a n dt h er e s e a r c he x p e r i e n c ei ss u m m a r i z e d t h r o u g ht h es t u d yo ft h i st o p i c ，t h ef o r g i n gd i ed e s i g nt e c h n o l o g y e s p e c i a l l yf o r t h ec r a n k sd i e s d e s i g n - k b et e c h n o l o g y , n e t w o r kt e c h n o l o g y a n d s e c o n d a r y d e v e l o p m e n to fc a ds o f t w a r et e c h n o l o g ya r ec o m b i n e d i tw i l ln o to n l yc o l l e c tt h e d e s i g ne x p e r i e n c ea n dk n o w l e d g ee f f e c t i v e l y , b u ta l s or e a l i z et h ei n t e l l i g e n td e s i g no f c a d ，s ot h ee f f i c i e n c yo ff o r g i n gd i ed e s i g ni si n c r e a s e d i tp r o v i d e sas o l i df o u n d a t i o n f o ri n t e l l i g e n td e s i g no fc o m p l e xf o r g i n gd i e k e y w o r d s ：h o tf o r g i n gd i e ，k n o w l e d g e - b a s e de n g i n e e r i n g ，s e c o n dd e v e l o p m e n t ， d a t a b a s e ，p a r a m e t r i cd e s i g nb a s e do n f e a t u r e 学位论文独创性声明 我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文 中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名： 导师签名： 签字日期：。7 、旷、7 石 签字日期： 学位论文使用授权书 开，小影 | 本人完全了解重庆大学有关保留、使用学位论文的规定。本人完全同意中 国博士学位论文全文数据库、中国优秀硕士学位论文全文数据库出版章程( 以 下简称“章程”) ，愿意将本人的俎士学位论文垫篮蔓挫丕型监骚臣嵌 丛! 量纣丞仫面纽提交中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社( c n k i ) 在中国博 士学位论文全文数据库、中国优秀硕士学位论文全文数据库以及重庆大学 博硕学位论文全文数据库中全文发表。中国博士学位论文全文数据库、中 国优秀硕士学位论文全文数据库可以以电子、网络及其他数字媒体形式公开出 版，并同意编入c n k i 中国知识资源总库，在中国博硕士学位论文评价数据 库中使用和在互联网上传播，同意按“章程”规定享受相关权益和承担相应义 务。本人授权重庆大学可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公开 论文的全部或部分内容。 作者躲趣q 导师签名： 听每沙是“日 备注：审核通过的涉密论文不得签署“授权书刀，须填写以下内容： 该论文属于涉密论文，其密级是，涉密期限至年一月一日。 重庆大学硕士学位论文1 绪论 1 绪论 1 1 课题来源 课题来源于重庆大学、重庆杰信模具有限公司联合承担的中国科技部科技型 中小企业技术创新基金项目“基于知识工程( k n o w l e d g e b a s e de n g i n e e r i n g ) 的曲 轴模具设计与制造系统”。目前，我国模具企业普遍存在知识利用率不高、知识资 源流失严重等现象【1 】，致使传统的工业经济模式正逐渐向知识经济模式转变，乃至 于企业的知识资产在企业保持竞争优势中所起的作用也越来越重要，使得数字化、 知识化、集成化、可视化和智能化技术成为现代制造业追求的主要目标【2 】。基于知 识的u g 二次开发技术作为面向整个产品开发过程，提高创新能力的现代设计方 法，能将行业和企业的知识作有效的管理、归纳、继承，并实现知识信息化、有 效重用和共享【3 】。 1 2 研究目标 本文的研究目标为基于设计数据知识而进行开发一种曲轴模具c a d 设计系 统，实现热模锻曲轴设计自动化，以缩短设计及制造周期、提高模具设计的精度 与可行性、实现人机协调互动。涉及到a c c e s s 数据库技术、面向对象技术、c a d 软件二次开发、平台构建等关键技术。应用该工作平台有助于实现重庆杰信模具 有限公司锻造模具研发的产业化。 1 3 研究内容及意义 1 3 1 研究的内容 分析基于知识的系统体系框架以及实现k b e 系统的技术，为后续的研究 提供基础性的理论支持。同时，提出基于k b e 的热模锻曲轴c a d 设计系统的设 计思想，设计目标和功能要求。 开展基于知识的曲轴模具c a d 设计系统的研究开发。基于v c + + 通过 u g o p e na p i 进行二次开发，并建立支持曲轴模具设计的特征库，组建广义知识 库，涵盖设计方面的经验知识、标准知识等；同时，采用面向对象技术和基于特 征的参数化建模技术，基于u g 平台进行二次开发，实现曲轴模具三维造型的创 建生成。 基于研究成果，开展了基于知识的曲轴模具c a d 设计系统的应用实例研 究，并通过l z 4 6 5 y d 曲轴终锻模具的三维模型自动化输出并与手动设计模具结构 进行比较，验证了该系统的可行性，从而验证本文的部分研究成果。 重庆大学硕士学位论文1 绪论 1 3 2 研究的意义 曲轴生产在锻造行业中占有很大比重，而曲轴模具是保证曲轴生产的关键因 素之一。在模具这种高附加值和技术密集型的行业中，曲轴模具的设计开发是现 代模具制造系统的重要组成部分。目前，我国的锻模行业中( 特别是曲轴行业) 却普遍存在着对工程知识缺乏有效的归纳和整理的现象。而曲轴模具设计是一种 相对来讲经验性较强的设计，设计人员在长期的工作中积累的经验和知识对模具 设计起着十分重要的影响。所以如何归纳并利用设计、工艺、制造等知识，使其 作为参考经验知识，不仅起到辅助设计的作用，而且能在现有经验知识基础上进 一步积累创新，引起了越来越多企业的重视1 4 】。 同时，大部分的曲轴模具结构比较复杂，一副大型模具有上百个零件，模具 的外形尺寸也比较大。因此，在曲轴模具设计中应用k b e 技术可实现设计知识的 共享、模型设计的参数化等，使得产品在设计阶段易于修改，从而大大地提高效 率与效益。 我国政府对k b e 技术的研究给予很高的重视，将k b e 技术列为机械行业十 五重点学科之一【4 】。开发一套能实现工业化应用的k b e 系统有大量的工作要做， 如知识获取、知识表示、知识建模等，开发系统所需时间也因应用目标和需求的 不同而不同。 一般来讲，开发基于知识的设计系统比从头开始设计一个产品所需的时间要 多，但是一旦系统开发成功，则开发类似产品的时间将大幅度缩短；开发基于知 识的设计系统必须建立知识库，通过知识建模，可以把领域知识收集起来，形成 企业宝贵的知识财富，防止企业知识资源流失，特别有利于继承大量生产过程积 累的设计和工艺经验，增加企业的知识财富，能支持企业多变的应用需求；在k b e 系统中，由于有完善的产品知识模型，可以很方便地修改设计以及相关文档材料， 从而节约了开发时间，降低了产品的开发成本p 】。 本文通过基于知识的二次开发技术，开发一种曲轴系列的模具c a d 设计系统。 构建知识库、实现设计自动化，缩短了产品设计周期、实现人机协调互动。研究 结论对于解决企业面临的知识归纳整理以及设计效率难题有实际意义，而研究方 法、思路对于整个锻模行业均有重要的借鉴意义。 2 重庆大学硕士学位论文2 知识工程及二次开发关键技术应用 2知识工程及二次开发关键技术应用 2 1 知识工程概述及关键技术 2 1 1 知识工程的定义 基于知识的工程本质是对知识的再利用，是将人工智能应用于产品的设计制 造销售管理和维护中去，从而缩短知识一技术一产品的生命周期【6 j 。首先提出知识 工程概念的是美国s t a n f o r d 大学的e a 。f e i g e m b a u m 教授于19 7 7 年在第五届国际 人工智能会议上提出的【7 】。他认为：“知识工程是人工智能的一种技艺。他运用人 工智能的运力和方法，对那些需要专家知识才能解决的应用难题提供求解手段。 恰当的运用专家知识的获取表达和推理过程的过程的构成与解释，是设计基于知 识系统的重要技术问题【8 吼1 0 】。 可以预见，工业界未来发展的趋势将是从信息高速集成的操作转变成基于知 识的工程。英国c o v e n t t r y 大学k e m 中心指出k b e 是一种基于产品模型，存储处 理与此相关知识的计算机系统：它是目前促进工程化，实用化产品开发的最值得 研究的软件方法【1 1 1 。k b e 是c a x 和越的集成，是一种新型的知识处理系统，主 要通过对知识的智能化管理以实现产品设计过程的自动化。我们认为：k b e 是通过 知识驱动和繁衍，对工程问题和任务提供最佳解决方案的计算机集成处理技术， 是触和c a x 技术的融合【l2 1 。 k b e 希望通过知识处理等一系列技术来获取领域专家的知识( 知识获取) ，并选 择合适的知识建模工具( 知识建模) ，将知识计算机化或格式化( 知识表示) ，以便于 把宝贵的专家知识应用于整个设计、制造、销售、管理和维护过程( 知识应用) f b 】。 k b e 的成功应用将有利于专家知识的积累和继承，提高设计工程师解决问题 的能力和产品设计质量，实现现代制造业短周期、高质量、低成本、优质服务的 目标。作为一种特殊形式的计算机信息处理系统，k b e 的本质可以概括为： 它是一种与c a x 系统集成、用于解决工程问题的应用系统； 聚焦于知识的显示表达，将知识应用于特定工程问题的求解中； 它基于知识表达利用规则和基于事例等方法进行推理； 它既适用于深入地认识领域中的核心问题，又能处理个体问题中的各个细 节情况。 由此可见，k b e 系统将领域专家的知识和经验加以总结，形成规则，存入计 算机，建立知识库，然后采用合适的知识处理策略，根据特定的产品模型进行智 能推理和演绎，作出设计决策，以人类专家的水平来解决该领域中的问题。图2 1 是k b e 系统的体系结构。它以集成化c a x 系统和k b e 工具为平台，通过m 和 3 重庆大学硕士学位论文 2 知识工程及二次开发关键技术应用 o d b c 方法建立与知识库以及通用数据库的有效结合，实现智能化设计。 图2 ik b e 系统的体系结构 f i g 2 1t h ea r c h i t e c t u r eo fk b es y s t e m 2 1 2 知识工程的关键技术及实现形式 通过k b e 的定义和本质的探讨，可以形象地讲k b e 是一座连接知识应用和 设计自动化的桥梁，通过知识在c a x 中的运用，实现设计过程的自动化。简单地 讲：k b e = 知识应用( k n o w l e d g eu t i l i z a t i o n ，k u 卜设计自动化( d e s i g n a u t o m a t i o n ，d a ) 。k b e 系统则一般是由知识应用系统( k m s ) 和设计自动化系统 ( d a s ) 构成，两者共享一个底层数据库，数据库主要用于存储设计过程所需的 知识，如图2 2 所示。 图2 2k b e 系统的基本构成 f i g 2 2t h eb a s i cc o m p o s i t i o no fk b es y s t e m k b e 的关键技术，主要涉及到知识的表示，知识获取，知识推理和知识的繁 衍( 有机积累) ： 知识获取 知识获取就是从人类专家获取领域知识并将其转化成机器所能接受的格式， 由所建立的知识获取程序来替代知识工程师的工作【1 3 】。它为创建、修改、扩充知 4 重庆大学硕士学位论文2 知识工程及二次开发关键技术应用 识库中的知识提供了手段。 知识获取的一般过程如图2 3 【l4 1 ，主要包括问题识别、知识的概念化与形式化、 知识获取的实现和测试等阶段。知识获取的方法可分为手工、半自动和自动知识 获取。手工、半自动知识获取方法主要是通过知识工程师访问领域专家或参与领 域工作的实践与观察，获取大量知识，传统的专家系统一般依靠这种方式获取专 家知识，但效率较低；并且由于知识工程师在短期内难以深入了解专家的领域知 识，造成获取的知识不全面、不完整，建成的专家系统使用价值不高。 问题识别阶段概念化阶段形式化阶段实现阶段调试阶段 图2 3 知识获取的步骤 f i g 2 3 t h es t e p so f k n o w l e d g ea c q u i s i t i o n 知识积累 k b e 与传统专家系统的本质区别之一在于它提供了繁衍知识的手段、拓宽了 获取知识的途径( 即自动知识获取的方法) 。知识繁衍( k n o w l e d g ee v o l v i n g ，k e ) 就是指大量数据和信息中发现新知识、总结新规律、建立模型的过程【l5 1 ，从而对 结果提供深层次的解释。由于产品设计过程是一个包含了对知识的继承、集成、 创新和管理的复杂设计过程，将k b e 技术引入该领域对于设计知识的归纳、继承、 重用与共享将产生非常显著的效果。 知识表示方法 知识表示是利用计算机能够接受并且进行处理的符号和方式来表示人类在改 造客观世界中所获得的知识【坫】。它将关于世界的事实、关系、过程等编码成为一 个合适的数据结构。即知识表示是将数据结构和解释过程结合起来，如果在程序 中以适当方式使用将使得程序产生智能行为。知识表示方式取决于人类知识的结 构及其机制。 重庆大学硕士学位论文 2 知识工程及二次开发关键技术应用 知识表示研究的问题包括设计各种数据结构，即知识的形式表示方法；研究 表示与控制的关系；表示与推理的关系以及知识与其他领域的关系。不同的知识 结构都有其针对性和局限性，而且同一知识采用不同的表示方法，但在解决某一 问题时不同的表示方法将会在求解效率、结果的正确性等方面产生完全不同的效 果【17 1 。 所谓知识就是把相关信息联系在一起多构成的一种有机结构。目前主要存在 的知识的表示方法主要有一下几种【1 8 j ： 语义网络表示法： 语义网络是通过概念及其语义关系来表达知识的一种方法。从图论的观点看， 它其实是一个“带标识的有向图 。其中，有向图的节点表示各种事物的概念，情 况，属性，动作，状态等。 面向对象的知识表示方法： 在面向对象方法中，类，子类和对象构成了一个层次结构，而且子类可以继 承父类的数据和函数。这种层次结构和继承机制直接支持了分类知识的表示，而 且其表示方法和框架表示方法有很多相似之处，知识可按类以一定层次形式进行 组织，类之间通过连接实现联系。 面向对象的方法封装了四种信息： 1 ) 结构：类或对象的属性； 2 ) 方法：类对象的属性的操作、事实库的存储方法、规则的推理方法； 3 ) 事实库：有关对象的事实； 4 ) 规则库：有关对象的启发性知识； 使用量词和逻辑连接符号做出有关对象，特征，场景，和关系的陈述。一 阶谓词逻辑表示的优点为： 1 ) 记号简单，模块化描述易于理解； 2 ) 具有很好的理解形式语义的能力： 3 ) 能够从已知事实推导出新的事实。 缺点是： 1 ) 难以表示过程性的启发式知识； 2 ) 由于缺少结构上统一的规则，致使大型知识库难以管理。 规则表示法t 把知识表示成“模式一动作”对。规则一般用三元组( 对象、属 性、值) 或( 关系，对象1 ，对象2 ) 来表示，它的巴科斯范式定义为：( 产生式规则) ：= ( 前 提部分) 一 ( 结论部分) 。 产生式规则的优点： 1 ) 模块化，可以提供高粒度的信息( 事实和规则) ； 6 重庆大学硕士学位论文 2 知识工程及二次开发关键技术应用 2 ) 易于表示启发性知识，允许更多的直接演绎处理特殊领域的信息； 3 ) 易于跟踪由行业引起的改变； 4 ) 可用作陈述性知识和过程性知识之间进行互相作用的控制机制。 缺点是： 1 ) 在大系统中则难以保持不重复； 2 ) 对规则之间相互作用的限制可能导致降低其执行效率； 3 ) 需要解决一致性和完整性的问题，缺乏形式化描述的能力； 在工程实际中，产生式规则类所占的比例很大。 框架是把某一特殊事件或对象的所有知识储存在一起的一种复杂的数据 结构。它包含过去定义的内在关系的说明信息和过程信息及未来的情况，依靠它 们可以利用以前获得的知识解释新的数据。 总之，产品设计是一个复杂的过程，它不仅需要数值计算，而且需要用到启 发式经验等非参数化知识，因而采用单一的知识表示方法难以全面、有效地表达 各种设计所需求的知识。所以一般采用将多种单一的知识表达方法按照面向对象 的原则组织起来，组成一种混合知识表达模式。 知识推理技术 知识推理是对知识表示的智能化应用，是以计算机能识别的“语言 ( 知识) 为基础，而最终对求解问题做出最优化决定。推理是根据一定的原则，从已知的 判断得出另一个新的判断的思维过程，推理所根据的判断叫做前提，由前提所推 出的那个判断叫做结论【l8 。 推理技术有基于规则的推理( r u l e b a s e dr e a s o n i n g ，简称d r ) 、基于实例的 推理( c a s e b a s e dr e a s o n i n g ，简称c b r ) 和基于模型的推理( m o d e l i n g b a s e d r e a s o n i n g ，m b r ) 1 9 】。规则推理原理如图2 4 【1 4 】示： 图2 4 基于规则的推理 f i g 2 4t h er e a s o n i n gb a s e do nr u l e 基于实例的推理就是将过去成功的实例存入数据库，遇到新问题时，在实例 库中寻找类似的过去实例，利用类比推理的方法，得到新问题的近似解答，再加 重庆大学硕士学位论文 2 知识工程及二次开发关键技术应用 以适当修改，使之完全适合于新问题【2 0 1 。其推理原理如图2 5 【1 4 】所示。系统将已经 设计好的零件以零件库的形式存储为一个实例，在零件库中存放了该零件的主要 设计参数、几何特征位置描述、尺寸描述、精度等。在进行新零件设计时，系统 总是从实例库中根据零件档案先找到一个最匹配的实例作为设计模板，从模板中 获得相关设计信息，然后再对某些环节进行局部改动设计，就能完成整个新零件 的设计。 图2 5 基于实例的一般设计过程 f i g 2 5t h eg e n e r a ld e s i g np r o c e s sb a s e do i lt h ee x a m p l e 2 2u g 二次开发关键技术的应用 2 2 1 二次开发的关键技术 u g 应用开发( 又称u g - - 次开发) 是指在u g 软件平台上，结合具体的应用需求， 总结行业的设计知识和经验，开发面向行业和设计流程的c a d 系统。凹软件中的 应用开发模块提供了较为完整的应用开发工具集，利用该工具集可对u g 系统进行 用户化裁剪和开发，用以满足实际的应用需求。u g o p e n 是一系列u g 开发工具的 总称，是u g 软件为用户或第三方开发人员提供的最主要的开发工具。它主要由 u g o p e na p i 、u g o p e ng r i p 、u g o p e nm e n u s c r i p t 和u g o v e nu l s t y l e r4 个部分 组成【2 1 】。 u g o p e na p i 是一个允许程序访问并改变u g 对象的程序集。u g o p e na p i 封装了近2 0 0 0 个u g 操作的函数，可以方便地对u g 的图形终端、文件管理系统和数 据库进行操作，绝大多数的u g 操作都可以用u g o p e na p i 函数来实现。 在u g o p e na p i 工具发布之前，u g 的应用开发工具是u g o p e ng r i p ( g r a p h i c si n t e r a c t i v ep r o g r a m m i n g ) 。g r i p 是一种专用的图形交互编程语言，它与 u g 系统集成，可以实现u g 环境中的大部分应用操作。g r i p 语言与一般的通用语 言一样，有其自身的语法结构、程序结构、内部函数以及与其他通用语言程序相 互调用的接e l i 2 2 。虽然g r i p 的功能远不如u g o p e na p i 强大，但由于其某些独特 的优点，仍然有大量用户在使用。 重庆大学硕士学位论文2 知识工程及二次开发关键技术应用 u g o p e nm e n u s c r i p t 是创建用户化菜单的工具。m e n u s c r i p t 支持u g 主菜单 和快速弹出式菜单的设计和修改，通过它可以改变u g 菜单的布局，添加新的菜单 项以执行用户应用开发程序、u s e st o o l s 文件和操作系统命令等。 u g o p e nu i s t y l e r 是开发u g 对话柜的可视化工具，其生成的对话柜与u g 集成，用户可以方便、高效地与u g 进行交互操作。该工具的使用避免了复杂的图 形用户接e i u g 编程，直接将对话框中的基本控件进行组合与布局，可以创建满足 不同功能需求的u g 风格对话框【2 3 1 。 2 2 2 热模锻曲轴模具设计系统界面开发实例 在u g 环境下进行二次开发，界面制作是一项重要的工作之一，也是用户与系 统进行交互对话传递几何信息的唯一手段。制作用户界面一般包括以下几个步骤： 分析用户需求，规划大致界面情况。 利用u l s t y l e r 或者结合m f c 制作界面。 在v c 环境下填写代码，并编译。 在u g 下运行调试。 在本例中，要求用户开发一个独立模块，在用户输入完成相关的参数息后， 系统可以自动创建平面分型曲轴的分型面，并自动给出成形设备吨位。 根据开发要求，可创建任意平型曲轴的分型面。所以在所创建的对话框中 应该包括工件几何信息输入框，用户可以将工件的大体信息传递给系统内部，系 统根据所输入的信息进行分型面的创建；除此之外，还应包括能够控制分型面方 向的控制按钮或数字输入框，用以创建不同方位的分型面；而考虑到界面和操作 的联系性，所以整个操作不可能由一个独立的几面完成，而将要涉及到不通界面 之间的数据和操作信息的传递。所以综合以上所述，可以初步设计为2 3 个界面， 且界面之间将进行数据的传递，最终完成创建分型面。 在完成步骤1 后，下面进行界面制作。由于在这个操作中，并未涉及到大 量的数据的储存与读取，所以用u i s t y l e r 界面制作工具即可完成，而不需用m f c 技 术。用u i s t y l e r $ 1 j 作界面主要分3 个过程，前面已经叙述过这里不再赘述。需要注意 的是，由于这里设计到的控件种类和数量都比较多，所以这里对控件的控件布局 需要选取一定的定位标准，否则运行后控件的控件位置将以默认值排列，与用户 预期设置的不相吻合。回调函数定义时，每个函数的定义最好以其所实现的功能 来命名。最后保存创建生成系统的3 个文件，在v c 下编译即可。最终生成d l l 格式 的文件供u g 调用。 将第2 步创建生成的3 个文件在v c 下打开，根据所要实现的功能填写相 关代码。如图2 6 所示： 9 重庆大学硕士学位论文 2 知识工程及二次开发关键技术应用 c h m rl a b e l l 【1 0 1 1 a b e l 2 【1 b 】； d o u b l e 啪n k a m - 呐8 6 3 s ； n tp a r t _ i h f o r _ a c t i o n _ ? a c t _ c b ( t n td t a l n g * d v o i d - c 1 1 e n td a t a u f _ s t y l e r _ i t e r nu a l u e _ t p p e - p _ tc a l l b a ( ，- n a k es u r eu s e rf u n c t t o ni s i l a b l e ， i f ( u f _ i n t t t a l t z e ( ，1 - ， r e t u r n ( u f _ u l - c b _ c o h t if o j e - d i r l o g ) ； - 一e n t e ry o u rc a l l b a c kc o d eh 一 u a l u e t t e m _ a t t r - u f s t y l e rs e h s i t i u i t v ； u a l u e 1 t e mt d - p a r l x h f o r e r l _ i ； u a l u j l i n t e g e r - t ： u f s t y l e r _ s e t _ q a l u e ( d l a l o 一i a u a l u q ； 图2 6 填写编程代码 f i g 26 p o m t p 啊m c o d e 当完成第3 步代码填写后，经过编译生成d l 潞式的文件，在u g 下运行即可 弹出u 矧e 吨憾的对话框，用户通过输八相关参数，在功能按钮命令下即可实现 用户需求功能。运行如图2 7 所示。 ：圆因 i e = 固匣习 i e = 豳因 唰帅扣 困 h i ：o * ；h ：# , 0 1 s 困圈 e 互j 图2 7 ( 的曲轴参数输入对话框 f 培2 7 ( a ) i n p u t b o x o f c r a n k p a m m 曲盯 重庆大学硕士学位论文2 知识工程及二次开发关键技术应用 删 蛹囡 i 目 i 日 口翌 圈2 7 界面间数据传递 f i 9 2 7 d ) d a t a d e l i v e f b e t w e e n i n t e r f a c e 图2 7 ( c ) 分型面创建成功 f i g , 2 7 ( 0 c h e a t i n g p a r t i n g s u r f a c e 2 3 热模锻曲轴模具二次开发实例 下面以开发热模锻平面分型曲轴终锻模具的上下模块自动生成为实例，阐述 基于v c + 十的u g 二次开发的完整过程。对于一个产品完整的二次开发过程，至少 包括两方面内容：产品的工艺分析；开发思路及过程。对于本例而言，开发对象 是热模锻平面分模曲轴，其结构较为简单，生产工艺方法较为固定。对太部分曲 轴生产来讲，一般包括预、终、校、切工艺，而且在每一生产环节中工艺参数已 被确定。所以，对于本例而言，综合讲述u g 二次开发过程。曲轴模具的工艺生 产过程分析这里不做过多讲解。 重庆大学硕士学位论文2 知识工程及二次开发关键技术应用 在二次开发过程中主要涉及到以下几方面内容： 界面制作。 将事先保存格式的文件导入v c 环境下。 在v c 环境下编写代码，并调试编译。 将生成的删l 格式文件及相应的库文件在u g 环境下运行。 1 ) 界面制作 在开发曲轴模具自动生成模块时，由于涉及到模具上下模块尺寸选择、飞边 槽结构及尺寸确定、设备吨位选取、定位结构方位尺寸大小确定等设计方面，将 引入大量的设计数据或者工艺准则、设计经验。所以需要引入数据库，来储存和 处理这些数据。具体讲，就是用以引入数据库而存储的数据在u g 开发环境下可 以应用。因此，需要引入m f c 技术，即另外一种界面制作技术。就整个系统而言， 界面技术是由u i s t y l e r 和m f c 联合完成的。由于本章并未涉及到m f c 界面制作 方法和如何引入数据库，所以只以u i 晰l 盯为设计工具，完成实例要求。 应用u i s t y l e t 制作界面主要涉及到3 个方面的内容：控件选取和控件位置布置： 回调函数的定义；格式文件的保存。由于前几节做了详细介绍，所以这里不做详 细解释。开发自动生成模块的每一阶段均需设计合理的界面，以使用户能够正确 的完成整个设计。典型界面如图28 所示。 图2 8 ( a ) 系统界面 f i g a 8 ( a ) s y s t e m i n t e r f a c e 2 ) 将u l s t y l e r 界面文件导入v c 图2 8 ) 系统界面 f i 9 2 ，8 s y m e m i n t e r f e 重庆大学硕士学位论文 2 知识工程爰二次开发关键技术应用 m u g 系统自动生成的界面文件导入到v c 环境下，并且在相应的回调下编写各 自的功能代码。最终实现所需功能。如图2 9 所示。 固p n _ d i s m e n 固r e c t _ d i s c n 一 固s u o k o u e e l 固s u o k o u - d u i 固s u o k o u sz j i 固s u o k o u _ t e e 国l b f e x i n gh j 雷f e i b i a n - 1h 固f e i b i a n _ 2 h o 3 “ u fs t y l e rc r t d i a l 0 9 ； s t a t i cu fs t y l e rc a l l b a c u fs t v l e ed 1 日l o cl h o e s ： u fs t y l e rd i r l o gi f i d e x o fs t ? l e od i a l o gi h o e x u fs t y l e rd i a l o gi h o e x f c h n f i g en c t l 0 h0 c h o h g e c t l 0 h1 c h 日f i g eo c t l 0 n2 u fs t y l e r 咖l lo b j e c t 。 ； u fs t y l e ri t e mv a l u et u p e i n th o k us e lo kc bfi n t u o i d * c 1 1 e u fs t y l e r i 图2 9 v c 环境 f i g 2 9 v c e m m 姗c 编写代码并调试编译。 v c 环境下，在各自回调函数中编写相应的代码。通过编译调试，最终生成 u g 可执行文件。 u g 环境下运行整个过程。如图29 1 所示。 图2 9 l ( a ) 导入工件 f 培2 9 l ( a ) 砸h 蛐岵p 砒 图2 9 1 创建模块 f 碴2 9 z ( i o ) c r e a t i n g m o u l d p 8 r i s 越董譬蓟氇飘 重庆大学硕士学位论文 2 知识工程及二次开发关键技术应用 * 女圆i f 团圆 $ 十 ! ：i 童目 ! 墨 ，n 。# ￥锰 ! i 圈噎墨j t “_ i i 口 圈陌订一i f 西 障网陌两 f ；稿r i 羽 图2 9 1 c c ) 飞边槽结构生成 f i 9 2 9 1 ( c ) o e a t i n g f l a s h 二二日一 - ，l u 跖c 一 一 8 女* 扣l 面# 扣1 目 扣 f j 冈厂瓦司 重庆大学硕士学位论文2 知识工程及二次开发关键技术应用 发工具( 函数) ：u g g r i p ；u g o p e na p i 。前者简单易学，语法结构单一，不借 助任何开发平台即可编译运行。但是所实现的功能有限，现有u g 的许多功能通过 g r i p 都无法实现，所以开发者一般很少单独使用这一开发工具。而a p i 是u g 二次 开发的功能函数库，a p i 几乎涵盖了u g 所有实现功能的函数。所以在现有u g 能够 实现的操作功能，通过a p i 函数都可以实现。 通过u g o p e na p i 进行u g 程序开发主要包括界面制作、回调函数编译调试等。 在制作界面时，主要有两种技术，u i s t y l e r 和m f c 。m f c 主要用于调用数据库，将 在下章做详细研究。本章主要用u l s t y l e r 技术进行界面的制作，涉及到控件布置， 回调函数定义等。在编写代码时候，主要依据a p i 提供的函数在v c 环境下进行编 译。最后调试运行成功后在u g 下运行即可。 曲轴模具自动生成模块主要用于提高曲轴模具的设计生产效率。u g 开发系统 也是整个体系的基础部分，是整个知识设计系统的载体。在u g 开发时，引入数据 库技术，可以将与设计相关的数据、知识、经验、规则等几何非几何知识添加到 数据库中。不但节省了用户查阅资料数据的时间，而且还允许用户将新的数据知 识添加到数据库中。这样不但提高了设计效率，而且也有效的储存了知识。到达 了知识的积累。 重庆大学硕士学位论文3 数据库技术在u g 开发中的应用与实现 3数据库技术在u g 开发中的应用与实现 3 1 概述 在曲轴模具设计过程中，大量的设计信息需要进行人工的查询或计算而得到。 如锻件图形信息的表示、锻件体积、形状复杂系数的计算、飞边槽的设计、预锻 型槽和终锻型槽的设计等工作都是通过查阅相关设计手册来完成。另外锻模模具 设计也是经验性很强的一项工作，特别是工程人员的设计经验、实际工艺准则这 些无形的知识对模具设计也起着重要的影