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原文传递基于KBE的大型复杂冲压件工艺设计关键技术研究

论文题名：	基于KBE的大型复杂冲压件工艺设计关键技术研究
关键词：	汽车覆盖件;大型复杂冲压件;计算机辅助工艺设计;数值模拟
摘要：	以汽车覆盖件为代表的大型复杂冲压件广泛应用于飞机、汽车及其他车辆运载工具、工程机械和金属结构件中。工艺设计是决定大型复杂冲压件能否顺利成形的关键，也是模具设计与制造的基础，对产品的质量、成本、生产效率和模具的使用寿命有直接影响。大型复杂冲压件工艺设计是一个十分复杂的决策和设计过程，迄今为止仍主要依靠设计者的经验，存在着设计时间长、设计可靠性差等问题。将知识工程引入大型复杂冲压件的工艺设计，实现其自动化和智能化，彻底改变凭经验设计的状况，一直是人们期待解决的重要问题。结合国家“十五”科技攻关计划课题和国家自然科学基金项目，对基于KBE的大型复杂冲压件工艺设计的若干关键技术进行了研究，开发了大型复杂冲压件计算机辅助工艺设计系统——PDCAPP，实现了工艺方案的智能决策和工序件的三维设计，提高了大型复杂冲压件工艺设计的自动化和智能化程度。针对大型复杂冲压件工艺设计过程中涉及的工艺设计知识表达、设计过程控制、信息关联、优化设计及仿真分析等问题，提出了大型复杂冲压件工艺设计智能主模型。该主模型将知识库与工艺控制结构、工艺设计评价、工艺信息模型、模型关联环境及仿真引擎相互融合，实现多种工艺设计知识以及相关技术的集成，形成开放的集成化设计环境。建立了基于特征的完整、全面地描述零件及其工艺设计知识的产品/工艺知识模型。该模型以冲压形状特征、冲压工艺特征和工序特征为基本对象，采用面向对象的混合知识表达模式，将零件信息、工艺设计知识和环境信息集中表达于模型中，实现了特征对象及其工艺知识的集成，以支持工艺设计中的智能决策和信息表达与传递。冲压工艺方案设计是工艺设计中的主要问题之一，作者建立了基于KBE的冲压工艺方案设计多元混合推理模型，采用基于规则推理、基于模型推理、基于实例推理和遗传算法的混合决策方法，实现了工艺性分析和工艺方案智能设计。根据大型复杂冲压件工艺方案设计的特点，建立了基于模糊数学的工艺方案综合评价模型，实现了冲压工艺方案的定量评价。拉延是大型复杂冲压件成形的关键工序，拉延件的设计直接影响冲压件的产品质量。本文研究了基于知识的拉延工序件设计方法，建立了控制线设计模型。将设计准则、设计经验和约束条件等知识融入控制线对象中，以控制线约束截面线及由其生成的曲面，实现了知识驱动的拉延件设计，提高了拉延件设计的自动化和智能化程度。针对拉延件设计结果评价的模糊性，本文建立了二级模糊综合评价模型，为优化拉延件设计和提高其综合设计质量提供了合理的评价方法。数值模拟技术已成为评价设计的重要手段，但其缺乏对分析结果的解释和说明，只能凭设计者的经验和知识来分析和判断，造成了蕴含其中的大量有用知识的流失。为此，作者建立了基于数值模拟和知识发现的拉延件自适应设计模型，运用数据聚类分析和神经网络方法，从冲压成形过程模拟结果数据集中挖掘和发现设计知识，将获得的关于拉延件几何型面参数的知识直接驱动拉延件设计模型，优化拉延件的设计，这一方法为“设计—分析评价—优化设计”的拉延件自适应设计模式提供了支撑。在理论研究的基础上，作者在Unigraphics平台上，利用其二次开发工具UG/OPEN和以Intent!为核心的KBE开发环境，开发了用于大型复杂冲压件工艺设计的PDCAPP系统。该系统包括产品/工艺知识建模、冲压工艺方案设计、拉延工序件设计和设计评价与修改等功能，实现了基于知识的冲压工艺设计。通过应用实例验证了理论研究结果的正确性，表明取得的研究成果具有良好的应用前景。
作者：	郑金桥
专业：	材料加工工程
导师：	李志刚;王义林
授予学位：	博士
授予学位单位：	华中科技大学
学位年度：	2005
正文语种：	中文