模具高速銑削參數(shù)專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

王睿鵬

摘要：針對模具高速銑削生產(chǎn)過程中切削參數(shù)設(shè)置不合理、勞動(dòng)效率低下的問題，提出利用模具高速銑削參數(shù)專家系統(tǒng)來輔助決策以確定最優(yōu)工藝方案。首先根據(jù)需求分析設(shè)計(jì)了整個(gè)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，以數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)理論為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)信息庫與知識庫中各實(shí)體間的關(guān)系模型并以C#與SQL Server為工具來實(shí)現(xiàn)，用確定性推論與不確定性推論相結(jié)合的方式構(gòu)建了知識推論機(jī)制。最終實(shí)現(xiàn)了模具高速銑削參數(shù)自動(dòng)決策的功能。

關(guān)鍵詞:專家系統(tǒng);基于規(guī)則推理;數(shù)據(jù)庫;混合推理;銑削工藝

中圖分類號：TP18文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-3044(2012)16-3942-03

Design of High Speed Milling Expert System of Die

WANG Rui-peng1,2

(1. Tongji University, Shanghai 201800, China; 2. Beifang University of Nationalities,Yinchuan 750021, China)

Abstract: In order to overcome the weakness of Irrational cutting parameter setting of the production process of the die and inefficient work, a high speed milling expert system of die parts was presented to Cause the optimum craft scheme to be fixed. Firstly, according to the demand analysis to design the system structure, based on design theory of the database, the relation model was designed by C# and SQL Server,The mechanism of knowledge reasoning was constructed by method that the determinacy inference combines with uncertain infer? ence. Finally, The function of the automatic decision of the milling parameter was realized.

Key words：expert system; rule-based reasoning; database; hybrid reasoning; milling

高速銑削技術(shù)是隨著數(shù)控技術(shù)及刀具新材料技術(shù)所誕生的一種新的切削加工工藝。這種切削加工工藝在模具制造領(lǐng)域中將會(huì)得到越來越廣泛的應(yīng)用。高速銑削技術(shù)可以極大的提高模具的生產(chǎn)效率，使模具表面加工質(zhì)量達(dá)到磨削等級，并能夠降低切削加工成本，是模具加工技術(shù)的發(fā)展趨勢。高速銑削技術(shù)的核心是根據(jù)所加工模具材料來選擇合適的銑削刀片材料并確定使刀片處于最佳切削狀態(tài)下的切削參數(shù)。目前，多數(shù)模具加工企業(yè)都是根據(jù)操作者的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)來確定高速銑削參數(shù)，這樣得到的高速銑削參數(shù)并非最優(yōu)的切削參數(shù)，致使模具的加工成本與加工質(zhì)量都會(huì)受到影響。使用專家系統(tǒng)可以將已積累的切削經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行存數(shù)管理，并根據(jù)實(shí)際切削狀況，依照一定的規(guī)則進(jìn)行推理后，為切削加工提供最優(yōu)化的切削參數(shù)。國內(nèi)外對切削專家系統(tǒng)進(jìn)行了長期的研究，并取得了一系列的成果，但主要都是車削、銑削通用專家系統(tǒng)，對于模具高速銑削領(lǐng)域并不適用。該文針對模具高速銑削領(lǐng)域的特殊應(yīng)用，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的切削參數(shù)專家系統(tǒng)，可以為模具高速銑削參數(shù)提供優(yōu)化的決策支持。

推理以知識庫中的已有知識為根據(jù)，是一種基于知識的推理。基于知識推理的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)就構(gòu)成了推理機(jī)[5]。推理機(jī)是整個(gè)專家系統(tǒng)的核心，推理機(jī)設(shè)計(jì)的合理與否將會(huì)決定整個(gè)專家系統(tǒng)的求解效率及輸出策略的可信度的認(rèn)可。本專家系統(tǒng)根據(jù)具體實(shí)際情況，采用兩種推理機(jī)制，一種推理機(jī)制為基于規(guī)則庫的精確推理，另一種推理機(jī)制為基于實(shí)例庫的不精確推理。

1）基于規(guī)則庫的精確推理：本專家系統(tǒng)在進(jìn)行知識推理時(shí)，首先進(jìn)行精確推理，推理方法采用正向推理控制策略。正向推理控制策略在推理時(shí)，系統(tǒng)首先檢索規(guī)則庫中所存儲(chǔ)的每條規(guī)則的條件部分，當(dāng)某條規(guī)則的條件部分與事實(shí)所匹配，就將該規(guī)則取出，排入候選規(guī)則隊(duì)列。如果與事實(shí)相符的規(guī)則不僅一條，而是有若干條，即發(fā)生所謂的“沖突”，需要采用沖突消解策略，本系統(tǒng)采用廣度優(yōu)先策略，其思想是先試用一條規(guī)則，如果這條知識在運(yùn)用過程中失效，再回溯其他知識[5]。沖突消解后，推理機(jī)將會(huì)選定一條規(guī)則進(jìn)行推理，并將推理結(jié)論存入中間狀態(tài)庫，作為后續(xù)推理的事實(shí)，系統(tǒng)將重復(fù)上述過程，直至問題解決或無規(guī)則可用。

2）基于實(shí)例庫的不精確推理[6-8]：當(dāng)采用精確知識推理，無法求解問題時(shí)，系統(tǒng)將采用基于實(shí)例的不精確推理方法。其實(shí)質(zhì)是當(dāng)規(guī)則庫中沒有與現(xiàn)有問題所匹配的規(guī)則時(shí)，系統(tǒng)檢索實(shí)例庫中與現(xiàn)有問題最接近的加工實(shí)例解決方案。

在設(shè)計(jì)不精確推理算法時(shí)，首先要定義相似度函數(shù)，相似度函數(shù)主要用于構(gòu)建對象間相似度的量化指標(biāo)。定義相似度函數(shù)為likeness(x,y)?(0,1)，該函數(shù)還應(yīng)滿足對稱性與自反性。該函數(shù)的定義如下：

1）用基于規(guī)則的精確推理與基于實(shí)例庫的不精確推理相結(jié)合的方法進(jìn)行知識推理，可以很好的將手冊書本專業(yè)知識與現(xiàn)場工人經(jīng)驗(yàn)知識結(jié)合在一起為系統(tǒng)決策提供支持。用戶輸入待加工材料的信息及加工要求，系統(tǒng)可以自動(dòng)的確定采用何種推理機(jī)制，并最終輸出最佳的銑削加工工藝方案。

2）模具高速銑削參數(shù)專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，開發(fā)難度小，在模具切削加工領(lǐng)域具有極大的應(yīng)用前景，尤其是中小模具加工企業(yè)可以以極低的成本使用整個(gè)模具行業(yè)的先進(jìn)制造加工工藝。

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