案例型推理在压铸模具设计上的应用(一)

机械工程系.新加坡国立大学.肯特坊岭.新加坡
 这篇文章提出一项基于案例型推理（CBR）上的压铸模具设计的研究。而不同于传统的关于压铸的计算机辅助系统。这个系统按照案例把知识和经验储存起来。改变以往案例以满足新的要求。通过对近期问题解决方案在方案库里的储存，系统就能够发挥自身的经验积累。工作包括：
 1．制定一个案例型推理在压铸模具设计的环境以便系统能够从以前咨询自己的内容中自我学习并且变得更有效率。
 2．制定一个有效的案例反映和调整统计方法，来有效率的再利用以前的设计资源。
这篇文章主要针对压铸模具设计。不过通常建议的框架通过具体特征程序和编码程序的设计规则来适应其他的程序（例如装配设计和注射模设计）。
关键词：案例型推理；压铸；参数设计

1.介绍
    压铸模具设计是一个需要反复手工经验的过程和解决问题的技巧。当用那些擅长演示详细设计任务的传统CAD工具（例如Pro/E或UG）时这是一个非常费时的工作。但是几乎利用不到先前设计的经验和资源。此外，最终模具设计的质量很大程度上取决于设计者的技巧。因而需要大量关于材料、机械的知识，而且运作需要去制造一个模具。然而运用计算机辅助设计技术被广泛认为是一个替代物来满足完成一个更短时间的压铸模具设计。
 随着人工智能技术在压铸模具设计上的应用，一些职工已经试图具体体现设计上的知识和经验在一个专家系统中。然而专家系统的发展受到限制。因为：
压铸模具设计的知识和经验太复杂了以至于不能用简单的规则表达出来。
它不能轻易的获得和表达出来在一个专家系统中。
它很难组织和识别特点。
近些年来，一个案例型推理的统计分析方法已被提出。一个案例的记录不仅仅是一个结果，而是设计概念和意向。例如在什么情况下，根据什么样的情况，取得这样的结果如何。一个案例型推理系统修改调整一个先前解决问题方案来建立一个解决新问题的方案。这是一个比模拟人类思维的专家系统更有用处的方法。因为提出了一个相似的情况和提供了一些修改使得似乎不言自明了。并对一些人更加直观了。各种情况的辅助设计工具已经开发了许多工作例如，在塑造注射和设计、建筑设计、装修设计、过程规则。
 我们旨在建设一个案例型推理设计环境来支持在压铸模具设计上的可重复使用。为了最大利用案例型设计的帮助，系统不能设计成独立的体系，而是作为一个完整统一的框架支持设计过程的所有阶段和利用各种与设计决定有关的信息资源。我探究压铸模具设计的潜在本质来知道怎样改进发展案例型推理的应用。
 这不仅是一个案例型推理系统，更是一个系统设计环境。案例型推理方法是一个以支持重复使用整体设计过程的基本体制被结合的 。这可以简单的嵌入在传统规则或知识型设计系统上。
 这个系统结构的检索侧重于压铸模具设计而不是压铸件形状设计。因此案例库可以有效准确的检索。而且索引代码可以简单的定义扩展。采用最新的参数设计技术来满足案例典型性和适应性。这使得系统 可以轻易的进行案例情况调整。

2.压铸模具设计原理
 产品设计，压杵模具设计可以被看作是一个包括设计决定，评估可接受性和做必要修改的解决问题的过程。通常压铸模具设计师一般将设计问题分解为一系列的必须解决的功能性问题。那些问题又可以分解为可以具体解决的功能性问题。一个压铸模具的主要功能是把金属溶液塑造成成品。它是由一些功能性部件组成的，其形状和大小直接受压铸产品所决定，如型腔、型芯、嵌件、滑快、推杆。一个压铸模具也有体现完成一系列完整的次要功能，例如金属溶液的分流，冷却系统，顶出机构。实现这些次要功能的足见通常是独立于产品生产。更重要的是它们通常在结构上和形状上类似于不同的压铸模具。
 椐估计90%以上的模具设计基于变量设计。这意味着当一个新的设计问题出现时，用场是通过改变现有设计问题，而非从零开始解决问题。压铸件有一系列广泛的尺寸和结构布局，从精密零件到高性能部件都很难定位和分类。压铸产品的形状可能很复杂和不同于某些情况。但结构和功能总是相似的。特别市产品独立组成部分，因为重复义勇先前的设计是有重大价值的。
 为了满足分配功能的完成，压铸模具设计可以分为以下模快设计：
 充料系统  充料系统是有模具表面所切割成的各种管道和型腔的综合体。它使得金属溶液流入到型腔中。他是由浇道、浇道口、溢流管、排气引气系统等组成的。
 功能部件  这些功能部件是型腔、型芯板、嵌件、滑块、推杆。他们用来代替形成那些成型腔和内外切削出来的结构。
 顶出系统  由于收缩过程，产品回粘在动模的型芯上。各种形式的结构用来安装在模具上如下：推杆、顶出器、顶出套筒、顶出环、顶出板、而级顶出机构。
 冷却系统  借助一个冷却媒介（水，油）流经管道冷却系统，模具被维持在一定温度下使得满足金属溶液体的硬化和塑件可被顶出。
 标准部件  这些部件包括所有的必要的模具底版、导轨、浇口衬套、浇注分布器、导拄、顶出导杆、复位导杆等。

3.具体方法
3.1  案例型推理
 案例型推理是基于这样的原则，即新的解决问题的方案可以从以前的解决方案中得益。当系统解决一个新的问题时，它从案例库中检索到一个或更多与这个新问题相似的先前的案例，让后改变调整这些案例来适应新的问题。此循环活动包括四个步骤：
 1．描述要输入的问题和指示提出索引。
 2．从案例库中检索与新问题相似的案例。
 3．修正调整以满足要求。
 4．一旦被确认或在一些规则下确证就把新的解决方案保存起来。
相比较知识型推理或规则性推理，案例型推理的优点是：
它要更相似于人类的思维模式。
案例库的建立要比规则库的建立更简单更快捷。
它比规则库更好的调出和解释一个新的不同的知识。
它与那些很难获得的知识领域相一致。
3.2  案例库设计
 案例库包括了若干特定的案例。案例代替是案例型推理的一个最重要的问题。任何一个在案例库里的案例包括外形特征描述设计和模型设计；外形特征设计的抽出是案例库设计最主要考虑的。
 另一个要考虑的是案例在案例库里的组织结构。一个案例库可以组织编排成很多种形式如案例的线性列表，按各级各类的编排，语义网络式结构或这些形式的作和。在这项工作中，所有的案例都按各种层次和结构线性名单的结构形式储存。
 在案例库的设计中，有三个重要问题要解决于任何试图实施之前，它们是案例索引，案例代替和重新生成策略。下面分小节单独讨论。
3.2.1  案例索引结构
 重新获得一个相似的案例是案例型推理的一个重要问题，怎样完成这个过程就叫做案例检索。在创建案例检索是有两点要考虑。首先，重要的特征应首先进行检索，然后将其他组织排列。这样案例库可以更有效和准确的搜索。其次必须按照指定设计师设计的模具的方法进行检索。
 在案例索引的构造过程中，最费时和复杂的程序是案例的分类和编码。许多系统（例如OPTIZ、