塑性工程学报

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1、第!"卷第#期塑性工程学报89:;!"!,9;#$%%&年’月-<=;!$%%&()*+,-.)/0.-12343256,73,66+3,7基于知识的轴对称零件拉深设计支持系统"!上海交通大学机械工程学院"上海!$%%%"%#!尹纪龙!王伟明!李大永!彭颖红摘!要!研究了复杂轴对称零件拉深工艺智能设计过程中知识获取!集成和应用的方法"包括基于形状单元的产品表示!基于设计手册的设计过程知识获取!基于仿真技术和机器学习技术的成形性能评价知识获取和设计参数调整与控制知识获取等"开发了基于知识的智能设计系统"引导设计人员快速!有效地完成轴对称壳体拉深件的设计"并通过一个设计实例验证了方法的可行性#

2、关键词!轴对称零件$拉深工艺$知识工程$机器学习中图分类号!27"’&!!!文献标识码!-!!文章编号!!%%?@$%!$%$%%&&%#@%%$%@%>壳体拉深件智能工艺设计智能系统方法"特别研究!引!言基于机器学习技术的自动知识获取方法"以在设计过程中自动获取和提供合适的知识"从而引导设计近年来"计算机软硬件技术!图形学技术!人人员快速有效的完成冲压模具设计任务#工智能技术和板料成形理论的发展和交叉集成开创了利用计算机辅助设计!计算机辅助制造和数值模!!轴对称壳体件智能设计拟技术%4-X(4-M(4-6&进行冲压模具工艺设计的新领域"大大降低了产品开发成本"缩短了开发板材的拉深成形是利

3、用拉深模具将冲裁后得到)!*的平板毛坯压制成开口空心件或将开口空心件进一时间#目前大多数冲压模具工艺设计系统已具备了计算机辅助造型与辅助分析功能"而设计成功与步变形的冲压成形过程"是板材冲压加工中一种典)&*否及设计结果的优劣仍依赖于设计者的经验和知识"型而且非常重要的工艺方法#拉深设计过程主要因此这种传统的4-X技术脱离了设计领域知识"应该包括以下几个问题’$估计初始板料毛坯的大缺乏对设计工程知识的支持#随着人工智能技术和小$%计算零件拉深成形所需要的最少工艺步"并知识工程技术的进一步发展)$*"板料冲压成形智能计算各中间工艺步后的零件形状与尺寸$&判断每化技术的研究开始兴起#如早期$%

4、世纪’%年代美道次拉深后是否需要进行退火以降低变形抗力$’国的研究者X;4;79HHCNK"[;2;-::DHD9L"选择合适的加工工艺"比如润滑条件!拉深速度!压边力等#对这些问题能否正确有效的求解"直接^;-;1JE:H9L和日本的楊明!島進!真鍋建一等#决定了拉深工艺的成功与否"而这些问题的求解有A%年代"智能化技术逐步应用于简单筒形件!盒形件等典型拉深件的工艺设计"基本上是将专家系统的可以通过计算公式!图表求得"大多数需要设计技术移植到4-‘中"知识库的构建主要通过知识人员的经验与专业知识#工程师对专家知识和设计手册等知识的整理归纳"其规模和质量受到很大制约"从而制约了知识工程)"

5、##*的进一步推广应用#本文以轴对称壳体零件拉)>*深工艺设计为对象"探讨开发基于知识的轴对称"国家自然科学基金%&%"%#%!>&$上海市科技启明星计划跟踪项目%%!aM!#!!&#图!!拉深工艺示意图尹纪龙!6@BCD:’_DLgD:9L=!HgJ<;EK<;IL/D=;!!2QED::@%’@%"$修订日期’$%%>@!%@%A拉深工艺设计是一项非常复杂的工作"在设计!第#期尹纪龙等’基于知

6、识的轴对称零件拉深设计支持系统$!过程中!通常要考虑产品的形状"材料"性能"成据几何构型特点将其分解为?种形状单元%见表!&#形工艺性"模具加工条件等!因此!拉深工艺智能一个轴对称拉深件就是由这些形状单元按一定的顺设计系统必须考虑到经验性强"知识密集等特点!序组合而成!其中!底部的形状可以是平底形%XDHI&采用恰当的策略进行研制#同时!系统应该具备记或碟形%XDHQ&!其他形状单元通过一定的导角与之忆"感知"思维功能!系统的控制策略和推理过程互相连接!构成各种复杂的轴对称壳体零件#要以人类可理解的方式进行$系统还应该具备自学表!!轴对称零件形状单元构成习功能!能够在工艺设计和优化过程中自

7、动获取知2CT;!!2QEI9BO9LELJH9PHQCOEE:EBELJH识!并对所获取的知识做进一步加工处理!不断丰P9NI9BO:EGIDNI<:CNHQE::H富和完善系统的知识库#形状单元图示参数表示根据上述要求!建立了轴对称零件拉深工艺设+DL=%8!!8$!计的框架如图$所示#首先根据产品要求描述!通环形!%&过基于事例的推理%4[+&技术检索设计事例库!如果检索到类似设计!则通过事例改编!满足当前产品的具