基于KBE的陶瓷墻地磚模具設計系統的構建設想

摘要：目前市場上陶瓷墻地磚模具設計主要依賴企業和個人的經驗，為了提高陶瓷墻地磚模具設計的標準化，本文根據陶瓷墻地磚模具的設計思路，提出了構建陶瓷墻地磚模具設計KBE系統的設想。

關鍵詞：陶瓷墻地磚；模具；設計；KBE系統

1 引言

陶瓷墻地磚模具是陶瓷生產的關鍵設備之一，陶瓷墻地磚模具與其它模具相比，其結構較簡單，不同類型墻地磚模具結構相似。目前，陶瓷墻地磚模具設計生產在很大程度上依賴于企業和個人的實際經驗，但在知識和經驗的重復應用和共享性差，導致陶瓷墻地磚模具的設計、生產周期變長。因此，需要完善陶瓷墻地磚模具的設計方法，實現陶瓷墻地磚模具設計的標準化，以提高陶瓷墻地磚的質量。

2 KBE的概念

KBE是通過知識的驅動和繁衍對工程問題和任務提供最佳解決方案的計算機集成處理技術。由于KBE技術的開放性，到目前為止，尚未有一種公認的完整定義。英國Coventry大學的KBE中心認為KBE系統是一種存儲并處理與產品模型有關的知識，并基于產品模型的計算機系統；美國Washington大學認為KBE是一種設計方法學，將與下一代CAD技術緊密結合。它使用啟發式的設計規則，將涵蓋構件、裝配和系統的開發。

綜上所述，KBE的內涵可以概括為：

(1)KBE是對工程知識的有效繼承、運用、管理和創新：

(2)KBE是關于工程設計、制造和分析的處理過程：

(3)KBE是領域專家知識的總結和集成過程；

(4)KBE是CAX技術如CAD，CAMCAE／CAPP等與人工智能AI技術的集成過程。

3 KBE的功能

要想從設計分析到生產制造都有效地利用KBE系統，就要求KBE系統具有柔性、開放性、可重復應用性，并可用戶化。因此，KBE系統應具有以幾方面的基本功能：

(1)知識的利用

方便地訪問知識數據庫，并以多種形式存在，可以是持續性存在的數據庫或電子表格。

(2)知識的表示

創建和應用知識規則，知識規則是知識的一種表示法。知識表示就是描述世界的一組約定，是知識的符號化，這種方法方便地把人類知識表示成計算機能接收，并處理的知識結構。

(3)知識的獲取

KBE系統具有知識的繁衍機制，它能提供繁衍知識的手段，拓寬獲取知識的途徑，允許用戶利用KBE提供的工具添加自己的獨特知識，從而對系統進行擴展。

4 KBE系統的應用過程

在陶瓷墻地磚模具設計KBE系統的建立過程中，KBE的應用過程分為四步。第一步，獲取陶瓷墻地磚模具設計的KBE系統的知識和理論，并整理、歸納成知識庫。第二步，利用編程語言編寫陶瓷墻地磚模具設計的規則庫和推理機制。第三步，在知識庫、規則庫和推理機制的基礎上建立陶瓷墻地磚模具設計的數據庫管理系統。第四步，利用數據庫接口和UG二次開發工具將知識庫中的數據輸入UG軟件中，生成陶瓷墻地磚模具設計系統。構建陶瓷墻地磚模具設計的KBE系統，關鍵要建立合理的數據推理機制和知識庫。

5 KBE系統的知識獲取

KBE系統的核心是知識。所謂知識，是人們在社會實踐、生產實踐和思維活動中對各種信息進行處理、提煉而形成的各種對于客觀事物規律性的認識。陶瓷墻地磚模具設計的知識庫主要由產品類型數據庫、產品形狀數據庫、產品尺寸數據庫、成形設備數據庫、零件數據庫、專家經驗庫組成。知識獲取的技術路線如圖1所示。產品類型數據庫包括各類陶瓷墻地磚的名稱；產品形狀數據庫包括各類陶瓷墻地磚的不同形狀；產品尺寸數據庫包括陶瓷墻地磚的不同規格；成形設備數據庫包括不同設備的型號、規格，零件數據庫包括不同規格、不同形狀陶瓷墻地磚的模具零件，專家經驗庫包括經驗公式和經驗數據。

6 陶瓷墻地磚模具設計的CAD系統構建設想

陶瓷墻地磚模具設計系統提供交互式的對話框，指導設計人員方便、快速地進行模具設計，也可以根據需要來修改模具零件的尺寸，本系統分為模具設計向導和模具修改向導兩個模塊。根據陶瓷墻地磚模具設計的思路，使用UG軟件的二次開發工具uI Style來設計、生成對話框，應用Menu Script來編輯UG軟件的系統菜單，應用UG／KF模塊來實現陶瓷墻地磚產品中類的定義和調用，應用API編程將對話框文件、KF的類實例的賦值和調用、UG的接口函數和用戶自定義函數有機地結合起來。模具設計向導的流程圖，如圖2所示。

6.1系統菜單

用Menu Script在UG軟件的“幫助”菜單前增加一個“陶瓷墻地磚模具設計”菜單，菜單下面設兩個功能鍵：“模具設計向導”和“模具修改向導”，選擇其中一個功能鍵，就可以調用相應的對話框。

6.2模具設計向導的構建

用UI Style設計、生成對話框，選擇“模具設計向導”，彈出“模具設計向導”菜單，如圖3所示。對話框中有六類選項，按順序選擇每類選項，繼續彈出該選項的對話框。

(1)產品類型

選擇“產品類型”，彈出“產品類型”對話框，如圖4所示。產品類型不同時，磚的收縮率和模具尺寸都不同。“產品類型”對話框包括產品大類和產品小類，而大類和小類又包含若干種產品可供選擇，選擇不同的產品，然后在收縮率輸入框內輸入該產品的收縮率。

(2)產品形狀

選擇“產品形狀”，彈出“產品形狀’’對話框，按照提示，選擇不同形狀的產品類別。

(3)產品尺寸

選擇“產品尺寸”，彈出“產品尺寸”對話框，如圖5所示，設置好產品的類型和產品的形狀后，“產品尺寸”對話框彈出與之相對應的產品，在“產品尺寸輸入欄”中輸入尺寸值。

(4)設備名稱規格

選擇“設備名稱規格”，彈出“設備名稱規格”菜單，菜單中列有若干種不同的設備，選擇其中一種。

(5)模具零件

選擇“模具零件”，彈出“模具零件”子菜單，子菜單中列出了陶瓷墻地磚模具零件的名稱，如上模芯、下模芯、側板、模框等，選擇其中一種零件，彈出與之相對應的對話框，根據提示輸入數據，按模具設計推理機制的推理，設計出該零件。

(6)總裝配圖

模具零件設計完成后，根據需要，選擇“總裝配圖”，系統便生成陶瓷墻地磚模具的總裝配圖，如圖6所示。

6.3模具修改向導

選擇“模具修改向導”，選擇要修改的項目，根據對話框中提供的修改的內容輸入相應的數據或做相應的選擇，便可完成陶瓷墻地磚模具的修改。

7 結語

我國已經是世界上的陶瓷生產大國，目前陶瓷墻地磚模具設計手段還比較落后。本文根據企業的實際需要，總結并提出了構建陶瓷墻地磚模具設計KBE系統的設想，將重復的設計自動化，對設計實踐、過程經驗等知識信息進行數字化獲取和重復應用，從而提高模具設計的效率。

參考文獻

[1]王艷春.陶瓷墻地磚模具設計KBE系統構建[D].廣東工業大學，2009.

[2]王艷春，陳潔清.陶瓷墻地磚模具的設計[J].佛山陶瓷，2006，(7).

[3]董坤.基于KBE的塑料模具快速設計技術的體系結構[J].裝備制造技術：，2010，(5).

[4]惠學芹，江強.基于UG平臺的減速器KBE系統的研究和實現[J].機械設計與制造，2010，(9).