基于PDM的覆蓋件模具實例庫研究

作者：信息來源:模具 2008-5-17

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有效地利用覆蓋件模具開發過程中的經驗知識,能夠極大地提高模具開發的效率,但是如何獲取這些知識,特別是經驗知識是一項十分困難的事情。使設計者能方便、靈活地進行模具開發,并且模具開發經驗可隨著時間、環境和領城的變化得到不斷的更新和補充。實例本身包含了大量的設計經驗知識,通過實例不僅可以充分利用隱含在實例中的設...

1、引言

為了保證企業具有持續的創新能力和經濟效益,如何創造、積累和使用知識已經成為當前企業成功的關鍵因素。企業的發展逐漸從依靠資本積累轉向依賴于知識積累和更新,在產品開發領域,已有知識的有效利用企業產品創新以及保持相對競爭優勢的源泉。

有效地利用覆蓋件模具開發過程中的經驗知識,能夠極大地提高模具開發的效率,但是如何獲取些知識,特別是經驗知識是一項十分困難的事情。傳統知識管理根據知識本身的內容進行分類, 分別存放于各子知識庫中, 忽略了不同內容的知識之間可能存在的內在聯系。因此,尋找一種較為理想的設計經驗知識的計算機表達方法是很有意義的。使設計者能方便、靈活地進行模具開發,并且模具開發經驗可隨著時間、環境和領城的變化得到不斷的更新和補充。實例本身包含了大量的設計經驗知識,通過實例不僅可以充分利用隱含在實例中的設計經驗,而且也更符合類的設計思維習慣和工程實際。在對覆蓋件模具開發時, 通過對覆蓋件及其模具進行特定的描述, 然后從實例庫中能夠提取與之相似的成功實例, 根據實例中的模具遇到的問題及其解決方案,來對相關問題進行預測并消除潛在的問題,提高模具開發的效率。

2、基于特征的覆蓋件模具實例描述

在覆蓋件模具產品開發環境中, 特征不僅包括幾何/ 拓撲信息, 而且包括一些非幾何的屬性信息,如尺寸公差、粗糙度、材料等,它還包括與產品開發過程有關的信息,如設計意圖、設計版本等,以及關于功能、性能及約束條件等的信息。但到目前為止,對特征定義和分類的研究還沒有形成一個統一的標準, 這是因為特征的定義和分類受到特征研究應用背景的制約,不同類型的產品生產流程有所不同,抽象和提取的屬性也就各不相同。模具產品開發過程中的特征建模究竟應當包含哪些特征,各說不一。根據流程及模具開發的特點,對產品(模具)開發過程中所涉及到的特征進行了總結和劃分, 覆蓋件模具基本分為:沖裁、拉延、修邊、翻邊、彎曲等幾大類以及由這幾個大類組合出多種類型的模具。并結合覆蓋件模具開發的實際過程, 確定影響模具的典型特征因素為:模具尺寸、覆蓋件形狀、覆蓋件類型、模具類型、覆蓋件精度、模具材料、自動裝置、覆蓋件料厚等18 個特征。因此,覆蓋件模具實例可以通過下面的四元式來描述。

DieCASE={P,D,Q,O}

式中:P－－有限非空集,為覆蓋件的特征集合,包括覆蓋件大類(轎車、貨車等)、覆蓋件小類(車門、發動機罩等)、材料、形狀、精度等,還包括覆蓋件的數字模型,P={P1,P2……Pm},

D－－非空有限集,為模具的特征信息,包括模具大類如沖壓、整形,模具小類如落料、修邊等、模具材料等以及模具的數字模型,D={d1，d2，……dm}

Q－－相關問題集合,即在模具開發過程中遇到的相關問題及其解決方案,該集合至少包括產品及其模具的設計說明文檔,為非空有限集合,Q={q1，q2，……qm}；

O－－非空有限集,是與銷售、報價相關的特征信息,O={O1,O2……Om}。

其中P、D特征集作為實例的索引集。

3 、實例信息在PDM 中的組織

在PDM系統Teamcenter環境下, 用于描述一個產品的全部數據(如圖檔、分析報告、測試報告、工藝文檔等)被捆綁到一起(在Teamcenter 中稱之為Item),從而形成該產品的完整信息模型。覆蓋件及其模具特征信息可以分為三部分:屬性信息、數模和問題描述及其解決方法文檔。

(1)屬性信息:即特征集合P和D所涉及的信息如覆蓋件類型、模具類型等。對于屬性信息的名稱、類型信息,通過對item 的名字可以實現。而其他屬性信息如覆蓋件類型、材料名稱等則可通過定制form 的方式顯示,首先在Teamcenter 中創建相關的值列表,配置form 類型所需pom_class類,然后創建新的MasterForm 類, 該form類繼承于MasterForm 類,將定制信息寫入,其代碼實現如下：

結果如圖1所示。

(2)覆蓋件及模具的數字模型:即實例描述特征集P和D中的數字模型信息,包括三維數模、二維圖紙等。數字模型作為item下的數據集(dataset)導入數據庫。

(3)相關問題描述:即實例描述特征集中o中的特征,一般為word文檔,包括問題類型、問題描述及解決方案等。與數字模型類似,以數據集的形式依附于item。

結合Teamcenter 的信息組織模式,將實例特征信息進行了合理的安排, 符合企業內產品開發人員的習慣。

4 基于相似度的覆蓋件模具實例檢索

4.1 相似度的計算

通過對兩個模具在許多方面進行比較來判斷一個模具與已有模具的相似程度。相似程度的比較就是兩個模具在多少、哪些因素上具有一致性。實例相似度是判別實例間相似性的尺度, 用來查找實例庫中與當前模具最相似的實例。在實際求解問題中,實例的屬性信息并不都是數值型的, 因而直接利用計算公式計算相似度并不可行, 針對不同的屬性域采用不同的相似度計算方法。尺寸相似度計算方法是計算,|l1-l2|/l2=a。

與幾何尺寸相關的特征一般通過這種方法確定相似度。而對于枚舉類型的特征信息則需要根據專家經驗對其兩兩選項之間進行規定, 如拉深方式的相似度規定如下:其他依此類推, 建立了各個特征不同屬性值的相似度表。在相似度量時, 特征屬性的重要性通常被稱為權重值,一般在實際中很難判斷,通常是在經驗知識的基礎上通過事先假設來處理, 這些權重值的處理方法都無法證明其正確性, 無疑會給產品實例的相似度量增加人為因素, 給計算結果的準確性造成影響,我們采用分級權重[5]的方法實現不同的特征對解決方案的影響值。其中：

(1)車型、制件類型為一級。

(2)制件批量、制件形狀復雜度、制件最大度、制件最大寬度、制件最小圓角、制件高度等為第二級。

(3)定位要求、精度、粗糙度、平整度、制件材料牌號等為第三級。

第一級權重為30,第二級權重為5,第三級權重為1。

每個特征的權重及其權重級別可以根據實際情況在系統設置中進行調整,以適合不同企業、不同部門的實際情況。通過設置權重級別的辦法將覆蓋件及其模具不同特征對最后方案的影響程度體現出來,增強了實例檢索的針對性。

4.2 實例檢索

根據設置的特征權重及其級別, 通過檢索相應的實例數據庫, 并對當前特征屬性值與檢索到的特征屬性值進行相似度檢索。其總體相似度的計算式如下：

式中:n－－計算相似度的所有屬性數目;
w(i)－－－第i個特征的權重;
e(i)－－－該特征的權重級別;
sim (u,v)－－－當前特征屬性與檢索到的特征屬性的相似度。

檢索實例庫, 并將檢索到的實例及其解決方案按照總體相似度的大小列出來, 對不同的設計指導與評價模塊給出相應的實例及解決方案。

5、結論

本文在對覆蓋件模具開發特點進行分析的基礎上,對覆蓋件模具的特征進行了分析,通過一個四元式對覆蓋件模具進行了描述,并對特征信息在PDM系統Teamcenter 中的組織進行了探討,最后針對不同的屬性域采用不同的相似度計算方法, 通過分級權重的方法實現了不同特征對解決方案的影響,實現了實例檢索算法。覆蓋件模具實例庫的建立,可以方便地為后續工作中模具的報價、模具設計、制造等提供指導, 并且為實現模具企業的知識管理奠定了基礎。

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