基于知識熔接的智能標準件庫

高　源　顏建軍　鄭建榮　徐永源

摘 要：針對UG軟件沒有通用標準件庫且一般標準件庫缺乏智能性的現狀，綜合利用UG/KF的知識熔接模塊以及兩種特征創建方法——語言編程法和UDF調用法，建立基于知識熔接和數據庫的標準件庫. 以氣門彈簧優化設計為例，利用UG/KF優化類模塊，進一步開發標準件智能優化選擇功能. 實踐表明該方法能縮短產品開發時間，方便庫管理，界面友好，能夠提高機械設計效率.

關鍵詞：知識熔接；UG/KF；UDF；智能性

中圖分類號：TP391.72；TH12；TP392

文獻標志碼：A

Intelligent standard part library based on knowledge fusion

GAO Yuan1，YAN Jianjun1，ZHENG Jianrong1，XU Yongyuan2

(1.School of Mechanical & Power Eng.，East China Univ. of Sci. & Tech.，Shanghai 200237，China；

2.Dept. of Mechanical Eng.，Chung Hua Univ.，HsinChu Taiwan，China)

Abstract：With no standard part library in UG and the lack of intelligence in the normal standard part libraries，a standard part library based on knowledge fusion and database is established by comprehensively utilizing the knowledge fusion modules and two feature creating methods(language programming method and UDF call method) of UG/KF. Taking the optimization design of a valve spring as an example，the function of intelligent choosing of standard parts is further developed by using UG/KF optimization class module. The practice shows that the method can decrease the developing time of products，is convenient for library management，and has good interfaces. So it can improve the efficiency of mechanical design.

Key words：knowledge fusion；UG/KF；UDF；intelligence

0 引 言

目前，基于UG軟件的標準件庫開發有電子表格法、用戶自定義特征(UDF)法、UG OPEN GRIP或UG OPEN API法和UG/KF(知識熔接)法等.前兩者雖然方法簡單，但庫信息管理不方便，智能性和交互性都較差.UG OPEN GRIP或UG OPEN API法封裝豐富的函數，能夠實現UG的絕大部分操作，理論上可以克服所有缺點，但對編程技術要求較高，軟件開發時間較長.對比前3種方法，UG/KF封裝大量的KF類，而且語法結構簡單，兼具功能強大和易學易用的優點.因此，UG/KF技術可以在標準件建庫方面發揮更大的作用.本文即利用UG知識熔接模塊建立標準件庫，并進行智能化探索.

1 利用UG/KF建立基于數據庫的標準件庫

利用UG/KF建立基于ODBC數據源的標準件庫原理見圖1.

圖 1 基于ODBC數據源的標準件庫建庫原理

應用程序是用KF 語言編寫的*.dfa(designfile ASCII)格式的文本文件，標準件庫其實就是這些*.dfa文件的集合.零件的幾何信息和非幾何信息都以工程規則的形式保存在該類文件中.應用程序訪問數據庫時，需要調用在UG/KF模塊封裝的用于訪問ODBC數據庫的類：ug_odbc_database和ug_odbc_recordset.前者通過實例化建立與外部數據庫的連接，后者輸入參數sqlStatement使用SQL格式讀取和寫入數據庫中的數據.這種ODBC數據庫是獨立的，功能強大，在非UG環境下也能對其進行操作，管理方便.[1]對于UG/KF，零件幾何特征的獲取方法有語言編程法和UDF調用法.下面結合應用實例說明如何使用這2種方法建立標準件庫.

1.1 語言編程法

定位圈是模具設計中用于定位的標準件.定位圈幾何特征比較簡單，用KF語言編程十分方便.[2，3]建立定位圈標準件庫的基本步驟如下：

(1)創建標準件數據源.創建名為locatingring的Access數據庫，導入同名的Excel數據表格.表中填寫零件參數數據，見圖2.設置ODBC驅動，定義數據源.

圖 2 數據庫數據表格

(2)編寫DFA文件.UG/KF語言通過一系列幾何特征操作完成模型建模，每次幾何特征操作和非幾何操作都由子規則(child Rule)調用UG系統類實現.定位圈的主程序文件如下.

#! UGNX/KF 4.0

//程序開始語句

defclass：locatingring(ug_base_part)；

//自定義

locatingring類

# 定義參數并從數據庫中獲取參數值

(Number Parameter Modifiable) d_in：nth(5；bzjsj：)；

(Number Parameter Modifiable) D_out：nth(3；bzjsj：)；

(string Parameter Modifiable) Type：″LR-A100(T=20)″；

…

(string)%query：″select * from locatingring where Type=″ + ″′″ + Type：+ ″′″；// SQL格式語句

# 連接外部數據庫

(child) db：{

class；ug_odbc_database；

dsn；″locatingring″；

}；

# 讀取數據庫數據

(child) Table：{

Design；ug_odbc_recordset；

database；db：；

sqlStatement；%query：；

}；

(List)get：@{

table：movefirst：()；

table：getrecord：()；

}；

# 利用KF語言編寫幾何模型特征

(child) cyl1：{

//創建圓柱體1

Design；

ug_cylinder；

Diameter；

D_out：；

Height；

T：；

Origin；

Point(0，0，0)；

Direction；

Vector(0，0，1)；

}；

…

1.2 UDF調用法

用KF語言可以編制大多數幾何特征，但編制像彈簧這類復雜特征就顯得比較繁瑣，用UDF調用法能方便解決該問題.方法是在UG/KF環境中調用彈簧UDF，彈簧參數可以由彈簧標準數據庫提供，也可以由用戶界面直接獲取，有良好的交互性，而這正是傳統UDF法所不具備的.

以圓柱壓縮彈簧為例，首先建立彈簧UDF庫，利用UG建模模塊的表達式工具和軟管特征操作，對圓柱壓縮彈簧參數化建模.定義UDF名稱yzys，選擇彈簧材料直徑、彈簧中徑、有效圈數、彈簧螺距等主要特征作為自定義特征參數，自動屏蔽非主要參數，輸出UDF到spring特征庫.新建1個yzys_udf.dfa子程序文件，對應上一步各參數，實例化用戶自定義特征類ug_udfs，主要代碼如下：

DefClass：yzys_udf(ug_udfs)；

(String Parameter Modifiable) Name：″yzys″；//UDF名

(String Parameter) Library：″/spring″；

//UDF庫名

(Canonical List Parameter Modifiable)

Parameters：

{{pitch，pitch：}，{n，n：}，{od，od：}，{wire_dia，wire_dia：}}；//圓柱彈簧主要參數，各參數值在主程序文件yzys.dfa中初始化.

(child) insert_udf：{ class，yzys_udf；}；// 在主程序文件中調用yzys_udf

實例化ug_odbc_database和ug_odbc_recordset類，彈簧參數從數據庫中調入，用戶也可以自定義彈簧參數.最后利用UG/MenuScrip和UG/ UIStyler為標準件庫應用程序建立友好用戶界面.[4]

2 標準件庫智能化

機械設計中不僅要使用大量標準件，還經常用到優化設計方法，如果標準件庫兼具優化選擇標準件功能，將會更加智能.ug_optimize是UG/KF提供的優化類.ug_optimize優化目標指期望達到的某個函數值.設計變量指在迭代過程中希望改變的參數，變量變化范圍設定后，優化解算器對設計變量的值在給定范圍內調整，從而使目標函數值也相應變化，以達到目標.約束指非設計變量限制模型的其他限制，每次迭代時，如果超出某個約束，模型被認為無效，優化解算器就會作出修正，回到滿足約束狀態.收斂準則指確定已達到目標時，終止迭代準則.

圖3和4是利用ug_optimize對某內燃機氣門彈簧重量優化設計的實例，以彈簧重量為優化目標，彈簧有效圈數、彈簧中徑和彈簧材料直徑為設計變量.根據具體功能要求和結構限制，確定設計變量的變化范圍分別是[3，15]，[30，60]和[3，10].約束條件包括旋繞比的取值范圍、彈簧不碰圈要求、剛度對話框條件、穩定性條件、疲勞強度條件和不發生共振條件等，確定相對值收斂準則.可將彈簧重量理論最小值作為目標值，在該實例中，目標值是各設計變量取最小值時的重量0.015 3 kg.任意取有效圈數4，彈簧中徑40 mm，彈簧材料直徑4 mm時的彈簧重量0.120 6 kg為優化初值.UG/KF自動與Windows Excel鏈接.圖4是氣門彈簧重量優化過程折線圖，可見共進行16次迭代，迭代步數與優化初值有關.優化結果見圖3.最后根據標準件參數值，將設計變量結果圓整，可得符合設計要求的最輕重量彈簧.

圖 3 氣門彈簧重量優化

圖 4 氣門彈簧重量優化過程

3 結束語

介紹如何利用UG/KF技術建立企業標準件庫，并利用UG/KF優化類進一步開發標準件智能優化選擇功能.該方法開發時間短、庫管理方便、人機界面友好，同時工程師可使用KF語言添加自己的工程經驗規則，以便從大量繁瑣的建模工作中解放出來，專心從事更有價值的研究.企業也可從自身需求出發，對標準件庫進一步智能化，以提高設計效率.

參考文獻：

[1] Unigraphics Solutions Inc. UG知識熔接技術培訓教程[M]. 王剛，譯. 北京：清華大學出版社，2002：4-5.

[2] 鄧敬東. UG標準件庫開發實例教程[M]. 北京：清華大學出版社，2007：11-14.

[3] 閻峰云，張小甫，單巍巍，等. 基于Pro/Engineer的注塑模標準零件庫的開發[J]. 計算機輔助工程，2004，13(4)：57-59.

[4] 彭岳華，盛治華. 基于UG軟件開發平臺的汽車產品開發[J]. 計算機輔助工程，2002，11(3)：1-7.

(編輯 廖粵新)