CBR技术在冲压模具设计中的应用分析

马广营 吴志强

摘要：在模具设计中，经验至关重要，设计人员在总结自身经验的基础上，组合与修改设计方案，从而设计出新的方案。在实际生产过程中，众多模具零件类型以及装配关系全部吻合的模具族，均能为新设计提供参考，和CBR的运用领域相符。CBR技术简洁，摒弃演算操作与知识规则的创建，通过典型案例解决实际问题，并修正旧事例，从而获取新的知识。这表明，在模具设计系统中，运用CBR技术，不仅可以解决人机交互问题，还能让系统具备学习功能，进而提升模具设计的智能化水平。

关键词：CBR技术;冲压模具设计;应用分析

CBR又被称为基于实例的推理，尽管出现晚，但发展快速。CBR的关键思想为重视经验知识，借助旧事例解决新问题，并获得对应结果;当然，还能将新结果保存于事例库，进一步拓展知识，提高模具设计人员的自学能力。该文对CBR技术在冲压模具设计中的应用展开研究，并对其进行详细分析。

1.CBR技术论述

CBR计算模型日益完善，被广泛运用于智能系统中。Schank提出“CBR主要通过修正旧事例解决产生的新问题。”该过程模拟了人脑解决问题开展的多项活动。一般来说，CBR循环包含四个部分，分别为：检索、重用、修正、储存，即4-R循环（如图1所示）。

1.1事例描绘

在事例库中，储存的事例大多来源于人们累积的经验，在计算机中，依照特定方式进行储存，便于被快速提取。通常情况下，可以将事例模型描绘成：Case（E）=Case（E1，E2，E3，E4……En），Ei代表事例的主要特点[1]。在CBR系统中，获取事例特点为核心技术，方便检索与储存事例。

1.2事例检索

关于类似问题一般能采取相同的解决方法。对于CBR而言，事例检索是指对目前事例和储存事例的相似性做出判断。由于事例库会逐渐扩大，因而，需要灵活运用CBR技术，尤其是在大型数据库中。一般来说，事例检索策略包含多种，比如知识归纳、最近邻等。现如今，最近邻策略运用较为广泛。常用表达公式为：Similarity（T，S）=f（Ti，Si）xWi，T代表既定事例;S代表源事例;n代表特征个数;i∈[1，n]，f代表类似性函数;W代表i的权值[2]。W∈[0，1]，Wi=1。通过计算得出Similarity，若是Similarity高，代表匹配度高。

1.3事例修改和储存

尽管在事例库中检索到类似事例，但和新设计依旧不同，应适当修改。若是修改以后的方案满足要求，可将其储存于事例库中，甚至还能代替原有事例。当储存新事例时，对应的检索也会被保留。如此一来，事例库能持续被拓展，进一步提升解题能力，促使系统趋于智能化。

2.CBR技术在冲压模具设计中的运用

由于冲压件的种类多，依照形态特点将其划分成以下几类，比如平板类、拉伸类、凹模、凸模等。当前，模具CAD系统可以借助人机交互的形式来设计零部件，因而，对模具设计人员提出严格要求[3]。通过模具族特征，将设计经验储存于事例库中，假设研发新产品，便能在库中找出类似事例，只需简单修改便可。CBR过程主要是为获取事例的特征信息，同时将其作为索引展开检索和修改的过程。

2.1模具事例特征描绘

在模具设计中应用CBR技术，一方面能在事例库中提取出类似产品实例，便于展开设计;另一方面能在设计零件的过程中，跨产品提取出类似零件实例，进行参照设计。因而，必须创建产品实例库、零件实例库。因CBR系统基于模具CAD系统运行，加之产品数据库已保存许多设计成果，所以，能直接用于事例库。

由于冲压模具的对象主要为冲压工件，要求设计应紧密围绕工件冲压需求展开。检索整机实例，因工件特征为重要参考依据，故只需检索其种类、尺寸大小、外形等核心因素便能获取类似工件，从而提取出整机模具。假设搜索零件，应先提取结构尺寸的显著特点，便于检索跨产品[4]。当然，一整套模具依照繁琐程度的不同，大约有十个零件构成，为让实例表述更为简单，通常依照模具零件的功能，将它们划分为定位零件、导向零件以及螺钉、模架等部分。如此一来，便能将一个繁琐的设计问题转化成多个简单的设计问题，满足设计要求，同时还方便检索。

关于冲压模具设计，能将全套模具设计方案保存于知识库中，包含两个方面：工件特征信息、模具特征信息。基于此，模具实例模型一般采取数学方法表示，具体内容如下：Case（P，F）=Case（（P1，P2，P3，P4Pn），（f1，f2，f3，f4fm）），P代表WorkpieceInfo集合，包含几何信息、材料、工艺等方面的加工要求特点，Pi代表某一个特点，i∈（1，n），n表示零件信息的特征个数;F表示模具全部特征的集合，包含DieAttribute、StructureParams、二维工程图、三维图、材料等ComponentList，其中，fj表示某一个特征，j∈（1，m）;m表示模具结构的全部特征个数[5]。

在完成阶段，通常将整套模具的特征属性运用数据的方式保存于库中，依照前文论述创建如下表，比如WorkpieceInfo、DieAttribute、StructureParams、ComponentList，ComponentList表主要记录全部零件的特征信息，运用范围最为广泛。例如挡盖冲孔落料模具，具体内容如表1所示[6]。对某一个零件来说，表1列举出全部属性，方便检索，同时还能节省检索时间。

2.2事例检索

为高效检索原有实例，创建CBR检索特征，必须在数据库中保存相关数据、产品制造特征等，进而合理运用旧事例。当检索事例时，先创建索引，便于记忆事例分类结果。而之所以创建索引，主要是为提取类似实例，也就是给实例做好标记，确保快速从库中提取所需实例。

2.3事例修改和储存

事例修改被划分成以下几类：（1）无需修改，直接利用。（2）参数化驱动。该种修改方式适宜简单零件，而且还能设定核心参数。在参数驱动过程中，应确保图形特征联动不发生改变。各个CASE大多由模架、工件、凸模等零件构成，若是想要获取一整套新装配体，只需更改核心参数即可。

3.结语

综上所述，将CBR技术应用于模具设计中，不光能全面借鉴模具专家的设计经验，还可以结合工程的具体情况，缩短设计时间，节省物力和人力。全文对CBR设计方法的工作机理进行了简单介绍，详细论述了事例描绘、检索、修改等技术的运用，有利于提升事例库系统的管理水平。

【参考文献】：

[1]付林.计算机技术在汽车冲压模具设计与制造中的应用研究[J].时代汽车，2020（05）：81-82.

[2]侯巧红，杨锋，顾豪.计算机技术在汽车冲压模具设计与制造中的应用研究[J].塑料工业，2018，46（10）：84-87+98.

[3]李更新.现代教育技术在《冲压工艺及模具设计》课程教学中的应用[J].教育教学论坛，2014（39）：83-84.

[4]劉志峰，李琳娜，王建华，杨文通，安国平.成组技术在汽车冲压模具设计中的应用[J].机床与液压，2018，37（12）：170-172+233.

[5]崔存义.成组技术在冲压件工艺及模具设计中的应用——以带式输送机为例[J].包头职业技术学院学报，2019，10（04）：9-11.

[6]王凌志，欧宗瑛，杨鑫华，郝国祥.冲压模具设计中CBR技术的应用[J].计算机辅助工程，2013（01）：42-48.

作者简介：

马广营1982，男，汉族， 本科，河北廊坊人，工程师，研究方向模具设计及制造，长城汽车股份有限公司河北省汽车工程技术研究中心。

吴志强1984，男，满族，本科，河北承德人，工程师，研究方向模具设计及制造，长城汽车股份有限公司，河北省汽车工程技术研究中心。