压铸模CAD中知识库的设计与建立的研究.pdf

模 具 技 术 2 0 1 1 No 1 4 5 文章编 号 1 0 0 1 4 9 3 4 2 0 1 1 0 1 0 0 4 5 0 6 0 压铸模 C AD中知识库 的设计与建立 的研 究 温 上 樵 南京信息职业技术学 院 机 电学院 江苏 南京 2 1 0 0 4 6 摘 要 KB E技 术关键是设计 中体现知识 获取 知识表 示 知识推 理和知识 管理 基 于 K B E的开发 本 系统使 用 Vi s u a l C 语 言 以 面向对 象的技 术 为指导 建立知 识 库 采 用对 象的概念表示 问题 域 中的 实体 规 则 的具 体 内容 则分布在相 关对 象的属性 和方法 中 从 而充分地发挥 了信 息隐蔽 继承和 多态等 面向对 象的特点 关键词 知识库 知识获取 知识推理 面向对象 中图分类号 T P 3 9 1 7 2 文献标识码 B Ab s t r a ct K BE t e chnolog y is b as ed on kn owled ge e x t r act i on kn owle dg e r e pr e s ent at ion kn owled ge inf e r en ce a nd kno wledg e cont r ol in t he de s ig n This s ys t em us e s V is ua l C la n g u a g e t a k e t h e o b j e ct o r ie n t e d t e ch n o lo g y a s t h e in s t r u ct io n e s t a b lis h me n t k n o wle d g e li b r a r y u s e t h e o b j e ct in t h e co n ce p t r e p r e s e n t a t io n q u e s t i o n d o ma in e n t it y t h e r e g u la r s p e cif ic co n t e n t t h e n d is t r ib u t e s in t h e co r r e la t io n o b j e ct a t t r ib u t e a n d t h e me t h o d t h u s ma n y o b j e ct o r ie n t e d ch a r a ct e r is t ic s u ch a s in f o r ma t io n h id in g a n d k n o wle d g e in h e r it in g wit h m a ny condit ions a r e f u lly dis p lay e d Ke y w o r d s k n o w le d g e d a t a b a s e k n o w le d g e e x t r a ct i o n k n o wle d g e in f e r e n ce o b j e ct o r i e n t e d 引言 知识库是决定一个专家 系统是 否优越 的关 键因素 专家 系统 的性能 水平取 决 于知识 库 中 所拥有知识 的数量 和质量 目前 知识大多数采用概念一 事实一 规则三 级 层次 的知识构造体 系 即 Kno w le dge Con ce pt Fa ct Rule 而通常概念 包含 在事 实里 因此 知识 库 中 的知识是 由事实 和规则 2部分组成 的 其 中规 则采用如下形式描述 规则 一 规则 号 前提 1 I 前提 2 1 收稿 日期 2 0 1 0 0 9 0 8 作者 简介 温 上樵 1 9 7 3 一 男 副教授 知识库 的建立按以下步骤进行 1 抽取知 识 即把蕴含于知识 源 领域 专家 书本 相关论 文及 系统 的运 行 实践 等 中 的知识 经 识 别 理 解 筛选 和归纳 等抽 取 出来 以便 建立 知识 库 2 知识转换 即把知识 由一种表示形式变换为 另一种表示形式 3 知识 的输入 即把用适 当 模式表示 的知识经 编辑 编译 送人 知识 库 的过 程 4 知识 的检测 知识库的建立是通过对知 识进行抽取 转换 和输入等环节 实现的 这一 过 程 中的任 何 环节 上 的失误 都 会 造成 知 识 的 错 误 直接影响系统的性能 因此必须对知识进 行 检测 以便 尽早 发 现 并 纠 正可 能 出现 的错 误 46 Die a nd M ou ld Te ch no lo gy No 1 2 01 1 5 入库 将得到的知识存入知识库 中 进行一 致性 冗余性 检查 维 护知识 库 的一 致性 确 定 得到知识 的新颖 和有 效 最后 确定该 条 知识是 否 留存 备用 1 知识库 的设计 1 1 知 识 的获 取 知识获取 的任务 是为 系 统获 取知识 建立 起健全 完善和有效 的知识 库 以满 足求 解领域 问题 的需 要 为 了完 成这 个 任务 本 系统 知识 库对知识 的获取 主要 采用 了传 授式 的知识 获 取方法 即软件 开发者 在充 分理解 和 归纳专 家 知识 的基础上 进行知识 编译 然后 直接传 授给 计算机 为获取 本系统 知 识库 中的知识 研 究 者广泛检索 了各种 压铸模 设计 书籍 和手 册 并 向模具设计 工程师 进行 了详 细咨询 在 此基 础 上 进行归纳总结 最后通过 编译机 以知识库 的 标准形式直接分别 录人本 系统所建立 的参数 图 形知识库 经验数 据知识库 经验公式知识库 和 用户设计数据库 1 2知识 的编辑 与管 理 知识的编辑功能是通过关 系数据库来 实现 对记录的增加 修改 删 除和查询功能 包 括 1 规则 的增加 即将一条规则加入到知识 库 中包括在规则表 和事实表 中添加记 录 其表 现形式为 r u le n 主词谓词 宾 词 a n d主词 谓 词宾词t h e n主词谓词宾词 本 系统知识库中的知识 以规则处 理的表示 方式 采用 压铸模 推 出导 向系统 为例 建 立 了 推出导向系统 的参数 图形 知识库 经 验数 据知 识库 经验公 式知识 库 和用 户设 计数 据库 其 中 参数图形库 中 包 含有推 出元件 复位元 件 限位元件 推 出机构 导 向元 件 和动定模 导 向元 件的常用典 型结 构 为系统 参数 驱动 生成设 计 图档提供基 本 图元 经验 数据 库 中 包 括 了各 种设计经验数据 表 如 压 铸合金许用应力 数 据表 推 出元件设 计 尺寸 经验 数据 表等 这些 数据表中保存 了与压铸模推 出导 向系统具体设 计相关的经验数 据 供使 用者设 计推 出导 向系 统时查询参 考 经验 公式 库 中包括 压 铸 件推 出力计算公式 压铸 件推 出距离 计算公 式 和推 板厚度计 算公 式 等各种 参数 的经验 计算 公 式 以便为使用者提供设 计参考值 用户设计 数据 知识库中 包括了推 出元件设 计数据表 复位元 件设计数 据表 限位元件 设计 数据 表和 导 向元 件设计数 据等 用 以保存 使用 者所 有利 用本 系 统设计推 出导 向 系统 的设 计数 据 供使 用 者 日 后设计查询 2 规 则 的修 改 即修改 规则 的前 提或 结 论 以及对 事 实表 中 的相 应记 录进行 修 改或 添 加 其表现形式为 r u le n lo a d t h e n主词谓词宾词 本系统 的经验数据库规则 主要 以此方式 表 示 3 规则的查询 即根据查询条件查询 到符 合条件规则的详 细 内容 包括前提 结论及置信 度 C o n 其表现形式 为 r u le n d o t h e n主词谓词宾词 本系统的参 数 图形库 经验公 式 库 和用户 设计数据库规则 主要 以此方式表示 2 1 3知 识的推 理 推理就是按照一定 的策略从 已有 的事实推 理 出相应 结 论 的过 程 推理 的控 制策 略依 据推 理 的方向不 同可分 为正 向推 理 反 向推理 和混 合推理 推理机 的设计 与知识库结构有 直接 的 关系 推理机针对 当前 问题 的信息 识 别 选 取 匹配知识 库 中的规 则 从 而得 到 问题求 解结 果 的一种机 制 在本 系统 的知识 推理 中 主要 采 用 了正 向推 理机 制 正 向推理 是从 已知 出发 利用 与事 实相 匹配 的 规则 的执 行 扩展 新 的事 实 此过程反复进行 直 到达 到给定 目标或 没有 规则 能 匹配 为 止 2 知识库 的建立 2 1 S QL S e v e r的功 能概 况 本系统的数据型知识库采用 S QL S e v e r 2 0 0 0 建立 S QI S e v e r 2 0 0 0是一个功能强大的具有客 户机 服务器体 系结 构 的关 系 数据 库管 理 系统 Re la t io n a l Da t a b a s e Ma n a g e me n t S y s t e m j MS 模 具 技 术 2 0 1 1 No 1 4 7 既可用于面 向用 户 的数 据组 织和 管理 也 可用 于面 向计算 机 的数 据组 织 和管理 是 用来 建 立 数据 库 的 引擎 它 提 供 了用 于 建 立 用 户 连 接 数据 安 全 性 和查 询 请 求 服 务 的 全部 功 能 本系统所需建立 的数 据型知识库 就属于关 系数 据库 库 中的表 视 图 存 储过 程 和触 发器 等 实 体都称为对象 其 对象 主要有 各相 关零 件基 本 结构参数 表 参数化 图形库和工艺参数表等 s QL S e v e r 2 0 0 0所 使 用 的语 言 是 S QL语 言 该语言在使用 过程 中 完全不用考虑诸 如数 据和存储格式 数据 的存储路径 等复杂 的问题 如对建立 本 系统 的知识 库而 言 所 需做 的只是 建立各种 有关 数据 表 如何实 现数 据查 询 与修 改 数据表的管理 和数据库之 间的连接 则是数 据库管理系统的任务 2 2数据型 知识库 的建 立 数据型知识库 的建立步骤为 1 在 S QL S e v e r中建立数据库 2 在数据库 中 按 照实 际设计需要建立数 据 表 本系统的用户设计 数据库 中的基本 参数数 据表如图 1所示 一 一 裔 文 件证 宙 口谴 帮助趣 口 四 嚣 毫 霍 噶 目 萼 r 列名 I 数据樊墨 l 长度 I允许空 J n l r ch r B 0 一 t e l f 1o t 8 j y y l El o it 8 k n o t 8 z z n o L t 8 c xd n o t 8 e d n o t t 8 hd Elo t 8 k1 Elo t 8 z d k j no t 8 t b n n o t 8 t b kd Elo t 8 t e j l Elo t 8 L q z n o lt 8 o x e d n o l t 8 列 l 拦逑 默 认位 疆翟 赫垃磐 0 譬 秀 露 霹 予 图 1 推出机构设计 经验数据表 2 3参 数型 图形知 识库 的建立 参数 化 设 计 P a r a me t r i c 也 叫尺 寸 驱 动 Di me n s io n D r iv e n 是 C AD技术 在 实 际应用 中 提出的课题 它 不仅可使 C AD系统 具有交互式 绘图功能 还具有 自动绘 图的功能 利用参数化 设计手段开发的专用产品设计系统 可使设计人 员从大量繁重而琐碎 的绘图工作 中解脱 出来 可 以大大提高设计速度 并减少信息的存储量 4 参数驱动 是一 种参 数 化方 法 其基 本特 征 是直接对数据库进行 操作 因此它具有很好 的 交互性 用户 可 以利用 绘 图系统全 部 的交互 功 能修改图形及其属性 进而控制 参数化 的过程 与其他参 数化 方法相 比较 参 数驱 动方 法具 有 简单 方便 易开发 和使 用 的特点 能够在 现有 的绘 图系统基础上进行二 次开发 而且适用 面 广 对三维 问题也 同样适用 参数驱动是 基 于对 图形 数据 的操 作 因此 绘制一张 图的过程 就是 在建立一个参 数模 型 绘 图系统将 图形 映射 到 图形 数据 库 中 设 置 出 图形实体 的数据结 构 参 数驱 动时将 在这 些结 构 中填写出不 同内容 以生成所需要 的图形 S o lid Wo r k s 是一个较好 的参数化设计 三维 软件 它采用 的 P a r a S o li d几何 造 型器 完全 地 体现 了参 数 驱 动 的设 计 思 想 5 而 且 S o lid Wo r k s 提供的关于参 数驱 动的 AP I函数 也 使 参数驱动思想可 以在其 二次开发 中得 以充 分的 扩展利用 于是 在 充分 了解 参数 驱动 的设 计 思想 总结 了大量 的压铸 模推 出导 向系统 常 用 典 型结构后 本 系统建立了参数化知识图库 例如 推 出机构 中推杆 推管 推板 导柱 推 板导套 导柱 和导套 的常用典型结构 分别如 图 2 图 3 图 4和 图 5所 示 图上 所 示 尺 寸 就 是 可以用参数 驱动 方法 按 照具体 设计 需要 修改 的尺 寸 2 4经 验公式 型知 识库 的建立 对于在压铸模推 出导向系统设计过 程 中出 现 的经验设计 公 式 这些公 式对 推 出导 向系统 的合理设计 有着很大 的参考 校核作用 因此本 系统建立 了经验 公式 知识库 对 相关信 息 进行 归纳总结 从而提高设计效率 4 8 Die a n d M ou ld Te chn o lo gy No 1 2 0 1 1 a I型推杆 b I I 型推杆 L二 一 一 J l I 1 一 H J1 L c m型推杆 图 2推杆结构 一 l L H I l a I 型推管 b 耵型推 管 一 一 oof 一 一 c I 一 v f L C I 型推管 图 3推管结构 本系统在设 计 推 出元 件 时 推 杆 推 管 推 叉和卸件板等都存在相 同的设 计 问题 因此 建 立了基本 工艺结 构参数 知识 库 以使设 计具 有 更多的理论或经验依据 a 推板导柱 J Qf Q 一 1 1 f 一l I L 一 L 一 b 推板导套 图 4推板导柱 推板导套结构 a 导柱 一 一一 Q l 一 l 一 L b 导套 图 5导柱 导套结构 相应的主要程序代码如下 v o id CCs s j Dlg On Ca lcu la t e l Up d a t e Da t a TRUE I TI t cl e dit I T I k e d it 1T I dmz z e di t m cd e dit m j y y l e d it s in m cmx d e d it 按公式计算推 出力 Up d a t e D a t a F AL S E 将算 出的推 出力大小输出到对话框 v o id CCs s j Dlg On Ca lcu la t e 2 Up d a t e Da t a TRUE I TI t b h d e d it la b s m t b f h e d it m z d k j e d it 1 T I k l e d it 1 2 2 4 m 模 具 技 术 2 0 1 1 N o 1 4 9 t b kd e d it 0 0 0 0 0 0 1 按公 式计算 推板厚度 Up d a t e Da t a F AL S E 将算 出的推 板厚度大小输 出到对话框 v o id CCs s j Dlg On Ca lcu la t e 3 Up d a t e Da t a TRUE m t cj l e d it m cx cd e d it m a q z e d it 按公式计算推出距离 Up d a t e Da t a F AL S E 将算 出的推 出距离大小输 出到对话框 l v o id C C s s j Dlg On S e lch a n g e z j clCo mb o Up d a t e Da t a TRUE m z j cl co mb o n u m m z j cl co mb o Ge t Cur Se l m z j cl co mb o s e le ct m z j cl co mb o n u m 1 if m z j cl co mb o s e le ct 一一1 m j y y l e di t 11 if m z j cl co mb o s e le ct 2 m j y y l e d it 一 6 if m z j cl co mb o s e le ct 一一3 mjy y l e d it 一 1 4 if m z j cl co mb o s e le ct 一一4 m j y y l e d it 7 根据合金类型 确定挤压应力 Up d a t e Da t a F AL S E 将 查找 到的挤压 应力大小输 出到对话框 2 5生成 实体 以推杆生成为 选择 菜单 中 推杆 项 弹 出如图 6所示 推杆 设计 对 话框 填 写相关 参 数 即可生成推杆 图 7为 I型 型推杆 3 结论 1 本课题采用 S QL S e v e r 建立压铸模 系 统设计数 据库 和数据 型知识 库 从 而 可以依 据 图 6 推杆设计 对话框 a I型推杆 b 口型推杆 图 7 I型 型推杆 模具号 方便地调用系统设计数 据 针对不 同的 设计结构 自动给出常用经验设 计数据 以供 设 计者参考 2 本课题建立了经验公式数据库 减少 设 计过程 中的有关 计算 并 在程 序 中实现对 公 式 的推理 和调用 其计 算结果能 自动记人数据库 以备其他相关模块 的调用 3 本课题建立参数化知识图库 将推出导 向系统 的各种常用 典型结构 中的重要零件进行 了参数化设计 编程 实现对 图库 中的三维 图档 参数化驱动 从而可 以按 照设计 出的参数 自动 地生成三维设计 图 本课 题所 开发 的基 于 KB E的压铸模 计算 机辅 助 设 计 系 统 由 于 S o lid Wo r k s提 供 有 C AM 接 口 在今 后 的开发过 程 中 若 能在 提 高 50 Die a nd M ou ld Te ch no lo gy No 1 2 0 1 1 系统本身功能 的同时与 C AM 技术结合起来 基 于 KB E的压铸 模计算 机辅 助设 计 系统 势必具 有更大 的实用价值 参考文献 1 李 日 李梅娥 王友序 等 铸造工艺装备 C A D专家系统 开发工具的研究 J 机械科学与技术 1 9 9 8 2 9 3 1 9 2 2 I 2 周绪 管丽娜 白海波 S QI S e r v e r 2 0 0 0中文版入门与 提高E M 北京 清华大学出版社 2 0 0 2 3 微软公司 s QI S e v e r 7 0实现数据库设 计 M 希望 图书创作 室 译 北京 北京希望电子 出版社 2 0 0 0 4 邢启恩 雷文平 苏 国彬 S o l id Wo r k s 2 0 0 1中文版实用 技术精粹 M 北京 清华大学 出版社 2 0 0 2 5 胡 晓军 邓波 高宏伟 Vi s u a l c 高级开发范例解析 M 北京 电子工业出版社 2 0 0 2 上 接 第 3 4页 计周期 保证 了产 品质量和提高 了生