基于规则引擎的汽车结构件级进模结构设计系统研究

发布时间：2020-07-29 11:21

【摘要】：汽车结构件是汽车车身的主要承载零件。汽车结构件级进模有结构复杂,零件众多,设计知识种类繁多,设计过程反复等特点。传统的设计方式需要纯手工完成每个零件的设计与组装,劳动强度大,设计效率难以提升。目前通用的基于计算机辅助设计软件的级进模设计系统,一定程度上提升了设计效率,但根本上缺乏对模具设计知识的提取、管理与运用,依然在很大程度上需要依赖设计师的设计经验。知识工程技术在模具的智能化设计中应用日趋深入,在知识表达、决策、管理上表现出特有优势。本文在此基础上,提出一种基于Java Drools规则引擎的汽车结构件级进模智能化设计系统。首先,分析了汽车结构件特点和级进模设计流程,明确了系统的主要设计模块及设计内容,其次,关于知识技术底层实现,本文深入进行了汽车结构件级进模设计系统的知识建模以及知识表达的研究。最后,归纳整理了几种系统常用的智能化设计方法。结合典型冲裁工艺的组件结构和设计原则,利用参数化配置模板技术设计了组件模板库;通过特征识别技术,实现对冲裁工艺几何的特征信息识别;结合智能推理和人工交互,实现对冲裁组件的快速设计;最后使用动态装配技术以满足企业装配定制化的设计需求。本系统主设计模块使用NX OPEN API进行开发,运行在NX 8.5平台下,知识推理模块集成Java Drools规则引擎,可以支持汽车结构件级进模的模架、冲孔切边组件、弯曲成形组件等的智能推理与快速设计。目前,本系统相关工具集已经投入了实际应用中,基本满足了企业的智能化设计需求,提升了模具的设计效率。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG385.2
【图文】：

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2 汽车结构件级进模结构设计系统方案分析2.1 汽车结构件特点汽车结构件，如图2-1所示，主要是汽车中的承载件或受力件，对车身起到支撑和抗冲击的作用，是汽车车身钣金中承载载荷的重要零件。图2-1 汽车结构件典型示意图相较于简单常用的冲压零件，汽车结构零件有以下特点[29]：（1）型面复杂不规则：由于汽车外形的要求，结构件的型面比较复杂，形状不规则，局部成形特征种类多，大大增加了其模具设计的难度。（2）力学性能要求高：由于汽车结构件是汽车车身的重要承载件，所以对汽车结构件的力学性能要求高。（3）设计难度高：设计规则众多，其设计过程是一个反复修改，反复尝试的过程

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需要从这四个方面寻找合适的设计方法，如图2-2 所示。（1）知识获取：主要负责将模具设计领域的设计经验等隐性知识提炼归纳推导出来变成计算机可储存的内部形式。主要知识获取方法有特征识别、机器学习SVM、统计、大数据等。（2）知识表达：主要负责将模具中显性的知识概念、关系及设计规则等以计算机可存储的方式表达出来。常见的知识表达方法有框架表示法、产生式表示法、面对对象表示法等。

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由于汽车结构件形状复杂，某些冲裁工序还需要结合滑块运动机构才能达到结构设计要求。由于设计的反复性，在各个设计流程中都可能历经改模操作。图2-3 多工位级进模的结构设计流程软件模块化设计是对一定范围内的不同功能或相同功能不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块[35]。模块化设计主要遵循以下原则：（1）简化模块间的联系，以少许的模块构成尽可能多的功能，并在满足需求的基础上使软件结构简单、性能稳定、成本低廉；（2）模块的系列化，即用有限的产品品种和规格来最大限度地满足用户的需求。根据级进模的设计流程，利用模块划分设计方法进行级进模结构设计系统模块划分。本文将系统划分为以下设计模块：结构初始化、模架设计、冲孔切边组件设计、弯曲成形组件设计、翻边翻孔组件设计、拉伸组件设计、滑块机构设计、脱料板设计、抬料板设计、标准件设计、通用功能、修模改模等。2.4 系统各模块的设计内容多工位级进模系统框架中设计模块比较多，为满足现阶段合作企业级进模结构设计的紧迫需求，本课题主要以一下 5 个模块为主要研究方向。（1）结构初始化模块初始化模块是结构设计的开始，主要根据制件条料信息、企业加工颜色标准、模具装配管理标准以及模具图层管理标准

【参考文献】