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1、华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文I摘摘 要要覆盖件是指形状复杂（多为空间曲面） 、外轮廓尺寸大、材料相对厚度小的汽车车身零件。工艺设计是决定覆盖件能否顺利成形的关键，也是其模具设计与制造的基础，直接关系到产品的质量、成本、生产效率和模具的使用寿命。而工艺方案设计作为工艺设计的重要组成部分，是覆盖件工艺设计成败的关键。文中阐述了覆盖件工艺设计的一般流程以及冲压工艺 CAPP 的现状、发展趋势以及存在问题。针对覆盖件工艺设计过程中涉及的工艺设计知识表达与应用、设计过程控制、信息关联处理、优化处理及仿真检验等诸多问题。作者在研究 KBE 技术的基础上，建立了大型复杂冲压件工艺设计主模型
2、，实现知识与工艺控制结构、多元优化设计、工艺信息模型、关联设计环境及仿真引擎的相互融合，为覆盖件工艺的智能化设计奠定了基础。作者提出了一种支持多种知识表达模式和多种智能决策技术的方法，通过以工艺特征为核心来表达知识，建立了基于知识的覆盖件产品/知识模型。在该模型的基础上，作者建立了基于知识的冲压成形工艺方案设计的多元混合推理模型。采用知识进行条件匹配和知识决策方式，建立了基于规则推理、基于模型推理、基于实例推理和遗传算法优化的多元决策集成模型，以混合决策推理机来实现工艺性分析、工艺特征的映射推理和工艺方案智能设计。在理论研究的基础上，作者在三维 CAD/CAM 软件 Unigraphics 平
3、台上，利用其二次开发工具 UG/OPEN 和 Intent!为核心的 KBE 开发环境，开发了基于知识的覆盖件冲压工艺方案系统，有效地减少了设计反复、降低了设计人员对其经验知识的依赖性，提高了设计效率和质量。关键词关键词：覆盖件 工艺方案设计 工艺设计主模型 产品/工艺知识模型华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文IIAbstractAutomobile panels are complicated in shape, big sized and have small relative thickness, which can be manufactured by stamping p
4、rocesses. To the product quality, product development time and efficiency, costs and life of dies, process planning is a key factor for the forming of automobile panels，and the foundation for related die design and manufacturing. The author expatiates the procedure of the process planning of panels
5、and the current status, developing trend and existing problems of the CAPP system of stamping process. The expression and application of process knowledge, process control and information associated, design and forming simulation are important issues for intelligent process planning. In the thesis,
6、the process planning master model for automobile panels is set up based on knowledge engineering. This master model is composed of knowledge base, process control structure, multiple optimization, process information model, model link environment and simulation engine, which is not only the foundati
7、on of intelligent CAPP, but also the integration of knowledge and methods for KBE system. The author proposes a method that supports multi-knowledge expression and intelligent decision-making by expressing the process feature as knowledge core, and set up a product/process knowledge model. Based on
8、this model, a hybrid reasoning model and an optimum plan evaluation model are built to realize intelligent decision-making and evaluation. Based on rule-based reasoning, model-base reasoning, case-based reasoning and Genetic Algorithm, a hybrid reasoning model, has been set to realize formability ex
9、amining, feature mapping and process sequencing. Based on fuzzy theory, the evaluation model is organized to evaluate process plans for optimization. On the basis of the key technologies research, a knowledge-based process planning system for automobile panels is established on UG platform. The syst
10、em has capability of accomplishing the feature definition and process planning, and can be extended to other applications, such as die design and manufacturing system. The application of the system indicates that it can greatly improve design quality and efficiency.Key words: automobile panel proces
11、s planning master model for process planning product/process knowledge model独创性声明独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名： 陈宏光日期： 2006 年 4 月 12日学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文
12、的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密，在_年解密后适用本授权书。 本论文属于 不保密。 （请在以上方框内打“” ）学位论文作者签名： 陈宏光 指导教师签名：王义林日期： 2006年 4 月 12 日 日期： 2006年 4 月 12 日 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文11 绪论绪论本章综述了本课题相关领域国内外的研究现状以及知识工程在冲压 CAPP 系统的应用，分析了目前大型复杂冲压件
13、CAPP 存在的问题和发展的趋势，介绍了研究课题的来源、意义、目的和主要研究内容。1.1 课题的来源、意义课题的来源、意义本课题来源是国家自然科学基金资助项目（50375060） ，基于知识发现的汽车覆盖件冲压工艺自适应设计理论和方法的研究。大型复杂冲压件在汽车工业中应用最为广泛，而汽车工业是国民经济的支柱产业。21 世纪的汽车制造业将面临全球范围的市场竞争，更加激烈的竞争态势要求大大缩短汽车新产品的开发周期。大型汽车覆盖件模具的设计制造是汽车制造业的核心技术之一，也一直是长期制约我国汽车工业发展的一个瓶颈环节。我国目前虽已能生产奥迪、捷达、大众和富康等轿车，但生产这些轿车的覆盖件模具几乎全部
14、依赖外国进口。即使是我国自行开发的车型，特别是轻型车，大部分关键性覆盖件模具也基本是进口的。据有关专家预测，未来几年我国汽车总需求量仍将有较大幅度增长（2003 年已达到 400 多万辆） ，汽车基本车型将达 200 多种，另有更新车型和改装车型 500 种左右。汽车换型时，就有 80%的模具需要更新，每年平均将有 15个当量车型更换。因此，我国汽车工业对覆盖件模具的需求量很大，市场十分广阔。然而，国内模具设计制造周期太长、制造质量和可靠性较差，无法满足汽车生产厂家的需求。例如，像一汽模具中心、东风汽车模具厂这种专业的覆盖件模具生产企业，制造一个卡车车型的全套模具约需要 2 年时间，而国外制造
15、商一年内即可完成。面对激烈的市场竞争，众多国内汽车生产厂家不得不耗费巨资进口模具。每个车型平均约需大中型模具 260 套，进口一套模具以平均价格为 10 万美元计，开发一个车型所需的进口模具的金额将达 2600 万美元。随着中国加入 WTO，要求汽车工业的发展在未来几年内必须有新的关键性突破。汽车工业的发展形势要求我们必须尽快攻克汽车覆盖件工艺和模具设计与制造的核心技术，形成覆盖件模具的自主开发能力和足够的生产能力，从根本上改变依赖进口模具的状况，实现模具设计制造的华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文2国产化,从而推动我国汽车工业和模具工业的共同发展。我国汽车覆盖件模具制造的主要厂家
16、，包括一汽、东风、天汽、成飞、哈飞这五大汽车模具厂，对汽车覆盖件模具设计制造和工艺设计的关键技术均有强烈的需求，迫切地要求攻克和掌握汽车覆盖件工艺和模具设计制造的关键技术。同时，本课题的理论与技术成果，不仅对汽车覆盖件模具的设计制造十分关键，而且对于其他行业所需要的大型冲压模具的设计制造也是同样适用的。其应用范围不仅限于汽车工业，还可以应用于其他车辆运载工具制造业、工程机械、金属结构件和日用品（如浴缸、盥洗池）的制造中。工艺设计是大型复杂冲压件成形模具设计制造的基础，极大地影响和制约着相应模具设计制造的效率和质量。由于大型复杂冲压件的多样性和复杂性，致使工艺和模具设计主要依赖于领域专家长期积累的实践经验，设计速度慢、效率低，且可靠性差。对于大型复杂冲压件工艺设计，经验知识是不可多得的宝贵财富，为了长久地保留专家所拥有的经验和决策判断能力，并使这些知识在需要的时候被正确地应用，必须通过特定的知识表达形式记录、保存、组织和管理这些知识，使之成为该领域的共同财富。因此，建立大型复杂冲压件 CAPP
