利用并行關(guān)聯(lián)的理念進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計，構(gòu)建一套符合模具設(shè)計制造的標(biāo)準(zhǔn)流程，并在設(shè)計過程中嵌入已有的知識經(jīng)驗(yàn)，可以減少設(shè)計錯誤磷斧，降低勞動強(qiáng)度，提高設(shè)計效率捷犹。  

　　汽車模具企業(yè)目前最大的生存挑戰(zhàn)就是設(shè)計制造周期越來越短弛饭。在設(shè)計階段，縮短周期應(yīng)從兩方面著手：一方面縮短單一階段（沖壓工藝設(shè)計萍歉、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計等）的周期侣颂，另一方面通過對階段間數(shù)據(jù)的有效管理，使設(shè)計過程并行枪孩、關(guān)聯(lián)憔晒。  

　　自2005年引進(jìn)CATIA相關(guān)知識工程模塊以來，進(jìn)一步規(guī)范了沖壓模具硝迁、焊裝夾具等產(chǎn)品的3Ｄ設(shè)計開發(fā)流程高降，并著手于沖壓模具知識工程模板的建立及并行朝棉、關(guān)聯(lián)設(shè)計的研究，現(xiàn)已初步建立了多品種的各階段知識工程模板及參數(shù)化工具殷淮，并已在實(shí)際應(yīng)用中初見成效沧牧。　   

　　知識工程的應(yīng)用  

　　運(yùn)用軟件的知識工程模塊將專業(yè)化工程知識庫融入模具的設(shè)計中两靖，可實(shí)現(xiàn)智能化設(shè)計费赋，可最大限度地提高設(shè)計質(zhì)量及效率。  

　　CATIA V5軟件提供了豐富的知識工程應(yīng)用手段耍俱。常用的CATIA知識工程模塊主要有KWA(知識顧問)尽瑰、KWE(知識專家)、PKT(知識模板) 等馒脏〉炻＃基于知識庫的智能化設(shè)計主要有以下幾種基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)方法：  

　　1、利用參數(shù)和公式驅(qū)動幾何模型  

　　利用CATIA系統(tǒng)的定義參數(shù)歌淹，將設(shè)計中的尺寸約束轉(zhuǎn)化為控制產(chǎn)品圖形的特征參數(shù)揖膜，通過可視化修改直接驅(qū)動模型；用戶自定義參數(shù)不能直接驅(qū)動模型梅桩，需通過用戶自定義的公式與系統(tǒng)參數(shù)建立聯(lián)系，形成多種多樣的知識表達(dá)式拜隧，通過公式驅(qū)動系統(tǒng)參數(shù)宿百，進(jìn)而驅(qū)動模型。此方法貫穿于實(shí)體設(shè)計的整個流程洪添，也是下面兩類智能化設(shè)計手段的基礎(chǔ)垦页。  

　　2、利用表格驅(qū)動幾何參數(shù)模型  

　　利用表格驅(qū)動幾何模型就是將與設(shè)計有關(guān)的數(shù)據(jù)以表格形式存放在相應(yīng)的文件或數(shù)據(jù)庫中干奢，同時建立表中記錄與設(shè)計模型特征參數(shù)的聯(lián)系痊焊，通過訪問表中不同記錄達(dá)到改變幾何尺寸的目的，從而實(shí)現(xiàn)用表格驅(qū)動幾何模型忿峻。該方法尤其適用于標(biāo)準(zhǔn)件薄啥、系列化零件。  

　　3逛尚、運(yùn)用基于規(guī)則推理的方法驅(qū)動幾何模型  

　　該方法是將設(shè)計過程中的設(shè)計準(zhǔn)則垄惧、規(guī)范、原理街赊、經(jīng)驗(yàn)等采用IF-THEN形式表達(dá)搜计，并建立相應(yīng)設(shè)計規(guī)則庫，存儲大量的設(shè)計規(guī)則娘介、設(shè)計規(guī)范杉藐、設(shè)計原理和設(shè)計經(jīng)驗(yàn)，組成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)庫，指導(dǎo)模具設(shè)計攒置，控制模具結(jié)構(gòu)粹岁，直接驅(qū)動模具模型，這樣能夠有效控制設(shè)計中的錯誤爵倚。 

　　4侦纳、形成多級設(shè)計模板及參數(shù)化工具 

　　根據(jù)設(shè)計需求，綜合采用以上三種知識工具也您，運(yùn)用PKT(知識工程模板)模塊勤焕，形成多級別的知識工程系列模板，如特征級模板愕炸、局部結(jié)構(gòu)級模板疮丛、零件級模板、裝配級模板等辆它。 

　　模具知識工程模板庫的構(gòu)成 

　　知識工程模板作為一種可重復(fù)利用的資源誊薄，對于結(jié)構(gòu)類似或表達(dá)內(nèi)容類似的工作，通過替換或引用可達(dá)到快速重用的目的锰茉∧啬瑁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)庫是在CATIA V5環(huán)境下建立的基于知識的智能化設(shè)計資源庫，其結(jié)果就是建立了本企業(yè)數(shù)字化的三維建模規(guī)范及流程飒筑∑酰基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)庫中的資源可根據(jù)模板本身的參數(shù)化程度及應(yīng)用范圍進(jìn)行分級建立和管理⌒牛基礎(chǔ)模板的建立首先需要根據(jù)輸入的設(shè)計信息建立模具的工程模型俏脊；然后針對設(shè)計過程中的規(guī)則、企業(yè)規(guī)范和設(shè)計經(jīng)驗(yàn)等建立由各種設(shè)計規(guī)則肤晓、檢驗(yàn)法則和專家規(guī)則構(gòu)成的設(shè)計知識庫爷贫；最后通過各種知識推理方法實(shí)現(xiàn)模具結(jié)構(gòu)的智能化設(shè)計。 

　　建立一個結(jié)構(gòu)穩(wěn)定补憾、易于應(yīng)用的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)庫必須注意以下兩個方面： 

　　1惯篇、模具結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)化 

　　模具結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化的思想是整個模塊化建模理念的基礎(chǔ)，貫穿始終忱厨。通過采用大量關(guān)聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)化局部典型結(jié)構(gòu)库忽，使模具的設(shè)計過程變成局部標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的累積過程。實(shí)施的關(guān)鍵是總結(jié)拆分并整理各種類型的模具通用典型結(jié)構(gòu)乡试，使其參數(shù)化拌九、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化吻蟹，在設(shè)計過程中通過布爾運(yùn)算相加到一起恐丧，最后形成一個完整的設(shè)計瀑乡。但是由于模具設(shè)計的單件、小批量的特點(diǎn)晚沙，在設(shè)計中不可能完全采用參數(shù)化標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)橙挽，只能盡量考慮應(yīng)用。同時喝赎，基礎(chǔ)模板的建立應(yīng)充分考慮其應(yīng)用的靈活性冶驴，要求各級模板中的參數(shù)名稱盡量保持關(guān)聯(lián)統(tǒng)一，達(dá)到參數(shù)化結(jié)構(gòu)可拆分田炭、可重組的目的师抄。這樣，在模具設(shè)計構(gòu)想階段教硫，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)庫為設(shè)計提供了大量可參考或直接應(yīng)用的典型模具結(jié)構(gòu)叨吮。根據(jù)不同的使用場景，標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)可采用不同的模板結(jié)構(gòu)形式瞬矩，如POWERCOPY結(jié)構(gòu)茶鉴、UDF結(jié)構(gòu)、Part模板結(jié)構(gòu)景用、裝配模板結(jié)構(gòu)等涵叮。 

　　2、布爾運(yùn)算的合理運(yùn)用  

　　建模過程中合理應(yīng)用實(shí)體的布爾運(yùn)算結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計的基礎(chǔ)和橋梁伞插。在模具設(shè)計過程中围肥，布爾運(yùn)算的合理使用可以從思路上將設(shè)計分為幾塊。例如將模具的工作和導(dǎo)向部分分開設(shè)計蜂怎，然后通過布爾運(yùn)算加到一起。這種化整為零的做法切斷了各個部分的相互牽連置尔，局部某處的修改不會影響到其他部分登彪。這種做法在模具后期修改中的作用非常明顯。另外城搀，一些需要加工的孔标狼、槽類特征做成布爾運(yùn)算的形式，泡沫數(shù)控編程時只要將布爾運(yùn)算特征設(shè)為不激活狀態(tài)就可以直接進(jìn)行泡沫編程诞茶，十分方便纠徘。設(shè)計者只需要控制幾個基本的特征參數(shù)，系統(tǒng)就會根據(jù)事先輸入到計算機(jī)中的結(jié)構(gòu)規(guī)則自動提供出合理的結(jié)構(gòu)方案哆幸。知識工程的引入和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)庫的建立使三維實(shí)體模具結(jié)構(gòu)設(shè)計更加智能化暴雕。　  

　　基于知識工程模板的并行關(guān)聯(lián)設(shè)計  

　　并行設(shè)計比傳統(tǒng)串行設(shè)計增添了很多數(shù)據(jù)交換和設(shè)計協(xié)調(diào)的環(huán)節(jié)凫体，因此需要一個有效的設(shè)計方式來控制各個設(shè)計階段的輸入數(shù)據(jù)豫鞭、輸入數(shù)據(jù)的引用抡悼、輸入數(shù)據(jù)的替換及輸出數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)各個設(shè)計階段自身的完整性和相互的協(xié)調(diào)性鬓预。在這方面篮烈，我們采用了基于知識工程模板的發(fā)布（Publication）技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。  

　　實(shí)現(xiàn)并行設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)是關(guān)聯(lián)設(shè)計购岗。傳統(tǒng)設(shè)計流程中泌参，上一工序的設(shè)計變更的信息不能及時傳遞宦赠，就會導(dǎo)致下面工序?qū)嶋H上在做錯誤的工作。關(guān)聯(lián)設(shè)計可以及時反映出上一工序的設(shè)計變更，減少設(shè)計錯誤蝇庭。通過關(guān)聯(lián)設(shè)計可實(shí)現(xiàn)近似零件的模具設(shè)計資源重復(fù)應(yīng)用，縮短設(shè)計周期耸三∨觳海　　  

　　知識工程模板的應(yīng)用案例  

　　下面以一套典型雙動拉延模為例簡單介紹利用知識庫進(jìn)行并行關(guān)聯(lián)設(shè)計的基本過程。一般沖壓模具設(shè)計分為兩個主要階段溶弟，第一階段是3D-DL沖壓工藝圖的設(shè)計女淑，第二階段是模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計。傳統(tǒng)的設(shè)計方式必須等到?jīng)_壓工藝設(shè)計徹底完成后才開始模具結(jié)構(gòu)設(shè)計辜御。采用知識工程模板后鸭你，DL通過前期初步設(shè)計出雛形后，就可以根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計需求發(fā)布（Publication）基本的控制幾何元素（不要求精確幾何）擒权，結(jié)構(gòu)設(shè)計同時引用該發(fā)布元素并調(diào)用類似的知識工程模板直接用于模具結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計袱巨，此時與沖壓工藝的詳細(xì)設(shè)計同步進(jìn)行。最后等到3D-DL圖最終完成逊床，我們再用3D-DL圖最終數(shù)據(jù)替換或更新掉原始的初步工藝模型遥喘，這樣就同步完成了整套模具的設(shè)計開發(fā)過程，有效縮短了整體的模具設(shè)計開發(fā)周期蚪库。  

　　構(gòu)建該類知識工程模板的關(guān)鍵技術(shù)主要有以下兩點(diǎn)：  

　　1纯殖、通過Publication實(shí)現(xiàn)DL設(shè)計和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)聯(lián)。 

　　在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計中人杜，需要引用DL文件和機(jī)床文件的數(shù)據(jù)动荚，但這種引用是一種跨裝配的關(guān)聯(lián)，同時皱蝙，DL文件內(nèi)部的各種模型并不一定是帶關(guān)聯(lián)的模型悉通。針對這種情況，我們使用了CATIA V5中的Publication功能矮层，通過這種功能實(shí)現(xiàn)DL文件和機(jī)床文件的參數(shù)幾何控制主控文件滤填，主控文件再控制凸模、壓邊圈晓言、下模的結(jié)構(gòu)圾纤，而對DL文件內(nèi)部的各種模型的關(guān)聯(lián)性沒有任何要求瓣颅。

　　Publication功能起到了以下作用：

　　□ 作為一個數(shù)據(jù)交換的黑盒子，存數(shù)據(jù)的只管存譬正，不管誰引用宫补，取數(shù)據(jù)的只管取，不管誰存放曾我；

　　□ 可以方便地實(shí)現(xiàn)裝配內(nèi)和裝配之間的數(shù)據(jù)（參數(shù)粉怕、幾何）的關(guān)聯(lián)；

　　□ 只要保持Publication的名稱不變抒巢，就可以非常容易地實(shí)現(xiàn)替換贫贝。 

　　2、通過主控文件管理整套模具的主控參數(shù)和幾何文件蛉谜，從而可以實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)設(shè)計中的自頂向下控制稚晚。

　　主控文件是模具模板文件中的主控參數(shù)和幾何文件，存放整個模具的各種主控參數(shù)型诚，包括基準(zhǔn)參數(shù)客燕、輪廓間隙、筋厚狰贯、空開結(jié)構(gòu)张鸟、導(dǎo)向結(jié)構(gòu)等，還有各類幾何數(shù)據(jù)吼闽，如曲面牌度、線框、草圖驱香，其作用是控制凸模揖蜒、壓邊圈、下模的框架結(jié)構(gòu)的大小和位置示奉。修改主控文件的過程實(shí)際上是一個方案概要設(shè)計的過程升诡，與常規(guī)的方案設(shè)計不同的是，主控文件中的概要設(shè)計結(jié)果將直接修改凸模净耍、壓邊圈、下模的框架結(jié)構(gòu)培按，所以修改主控文件完成后嘉警，凸模、壓邊圈沪识、下模的框架結(jié)構(gòu)將極快地完成更改拼缝，從而達(dá)到自頂向下設(shè)計的目的。

　　結(jié)束語

　　自2005年引進(jìn)CATIA知識工程軟件模塊以來彰亥，在供應(yīng)商的技術(shù)支持下咧七，已規(guī)劃了在未來幾年內(nèi)通過使用CATIA關(guān)聯(lián)設(shè)計和參數(shù)化設(shè)計技術(shù)衰齐，分階段建立設(shè)計、制造各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的多品種知識工程模板继阻，從而最終構(gòu)建 一套符合本公司特點(diǎn)的模具耻涛、焊夾設(shè)計與制造的標(biāo)準(zhǔn)流程。雖然目前我們的工作還處于起步階段瘟檩，但基于并行關(guān)聯(lián)的沖壓模具參數(shù)化設(shè)計技術(shù)必將在未來汽車模具的開發(fā)流程中起到越來越重要的作用抹缕。

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