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摘要：随着我国经济发展水平的不断提高，各项工业化生产取得了非常显著的成绩，这离不开各种机械设备的使用与开发，而机械设计需要各种设计软件的支持，其中，CAD技术就是较为常用的一种方法。但是，在使用CAD设计过程中，鉴于软件自身构造、功能等的复杂性，会存在一些问题，但是随着技术的发展，CAD将成为机械设计最为科学的技术。本文主要基于知识工程对机械标准设计方法进行了分析，从而表现机械标准件设计技术的日趋成熟过程。
关键词：知识工程 机械标准设计 设计软件 机械制造
在机械标准件设计与制造的早期就已经应用了CAD技术，但只局限在几何绘图当中，其功能应用较为单一。但是机械零部件之间往往缺少必要的连接强度，对某一个零部件进行修补就代表着要对整个系统进行重新设计开发，最终导致零件的开发效率非常低，使用也非常不方便。而随着CAD技术的发展与广泛应用，并且具有参数化的功能，能够通过几何约束来对模型的大小、特征进行控制，使变量成为可以调整的数值。只需要对相关联的公式进行调整就可以达到不同的参数与尺寸，实现零部件的调整或者是修改。这样能够降低资源的消耗，还可以提高调整的效率。但是参数设计同样在构建函数关系上存在不足，为此，将知识工程引入能够补充设计上的不足，并且知识是可以循环利用的。
一、知识工程在CAD软件中应用
知识工程最为直观的理解就是利用人工智能对信息、数据进行处理，再运用信息网络技术对数据进行计算，可以完成数据的采集、加工、整理、制作、发送等工作。在知识工程中，可以首先运用知识对题目进行解答，在解答当中能够对过去的知识进行回顾，加深对现有知识的了解，在这种循环模式下能够顺利将问题解决。
知识工程对问题解决的同时也是对参数设计不足的补充。首先，能够先将产品的关联性构建出来，产品的特征以及尺寸可以在设计当中获得修整，在构建出来关联性以后，产品所具有的关联性信息将非常多，并且在信息显示上也能够更加清晰、具体。还有一方面，在知识工程的设计背景下，能够将信息校对、设计标准引入进来，实现了变量之间的统一约束，甚至可以构建出一个独立的校对验收信息库。在设计出的产品不能达到设计规范时能够及时发出错误警报，这样能够将修理的时间缩短，增加了参数设计时的稳定性与安全性。
二、基于知识工程的参数化CAD设计框架
（一）框架设计
在知识工程领域下，其参数化的产品设计框架为下图1所示：
图1 基于NX/KF的产品设计框架
（二）Knowledge Fusion模块
作为一种科学化的高端软件，CAD技术的核心力量体现在产品的开发与设计上，而在知识工程理念下，NX软件系统的核心技术是知识工程，这样能够让知识工程中专业人员有更宽广的空间去选择优化的设计方案，从而创造出比平时更多的收益。为此，在知识工程理念的引导下，NX/Konwledge Fusion模块被开发了出来。
该技术模块的优点体现在以下几个方面：
1、在知识工程领域下，可以应用导学方程式语言，这种语言具有自身特点，用户学习起来非常方便，还很容易理解；
2、可以为用户提供各种物理量化的函数式，比如，常见的有惯性引力、重心引力等；
3、用户在使用函数对话框，对其的构建相比其他模块更容易构建出来，并且方式较为简单；
4、可以将外部的各种资料全部转化为构建模型的资料；
5、对参数拉杆的动态模型进行控制；
6、可以对模型的最优比例进行设计与构建。
Knowledge Fusion在开发过程中能够将其以集成方式融入到NX的数字化系统中，这种Knowledge Fusion技术有较为明显的优势，为此，可以在上面构建出多个应用形式的软件，能够将非常繁多的技术、知识综合运用起来，再通过知识的运用与表述对产品的设计进行研究。
三、运用零部件族法以及Konwledge Fusion模块进行标准化的设计
（一）零部件族法的设计承重梁
运用知识工程进行模块的标准化设计首先就要基于零部件族法构建出一个零部件模块，再构建出了模块以后，再按照零部件的各项参数构建出特定的表达式，可以将参数中的各种变量添加到电子表格中，通过电子表格对各项参数进行计算。用户在使用各项标准化的零部件时，只需要将零部件尺寸、以及外形变量全部输入到对话框中，就能够得出对应的零部件模型。零部件的族法是运用CAD参数化的思想在设计中应用。在零部件的承重梁设计对话框中，设计样式如下图2所示：
图2 基于零部件族的承重梁设计框架
（二）Knowledge Fusion模块设计承重梁
Knowledge Fusion一般都应用的是对象编程方法，并且NX/Open API是一种开发工具，能够对系统进行二次开发与设计。在应用Konwledge Fusion模块进行设计时，必须要能够遵循下面一些原则：首先，要按照设计标准设立一个中心；其次，要能够使设计过程中的特征数进行减少；最后，要选取适合的零部件之间的尺寸，并对这些零部件的尺寸构建出特定的关系。在Knowledge Fusion模块设计当中，承重梁的设计框架样式如下图3所示：
图3 基于Knowledge Fusion模块设计承重梁设计框架
（三）标准化设计的比较
零部件族法在构建标准化零部件过程中有非常多的优势，其中，最为重要的优势就是对其操作非常容易，用户能够非常容易掌控，在构建完成了标准化的零部件以后，可以将创建出来的零部件作为装配或者是组装的整体构件。但是零部件族法也有其自身的缺陷，最为主要的缺点就是在人工输入数据时效率非常低，并且需要非常多的人力与物力，电子表格的绘制也容易浪费掉非常多的时间。还有一方面，零部件族法能够将几何特征固定下来，这样一来，其他形式的运算将不容易实施。任何一种细小的错误都会为后期的设计带来不便，必须要进行重建，无形中增加了非常大的风险。还有一方面，应用零部件族法可以对模型进行约束，但是却不能实现全部约束，有一定的片面性。如果在系统中输入了过多的参数，将使设计出现偏差，不利于模型的结构塑造。如果处理不当将造成大量数据的丢失以及损毁，模型的质量控制不够标准。
结语：
应用零部件族法可以进行非常好的标准化设计，可以将几何尺寸作为一种特定的约束条件以及动力。同时，在应用Knowledge Fusion进行标准化构建过程中，必须要对知识库进行检验，确认其是否能够符合设计的标准。Knowledge Fusion方法可以说是一种操作简单、错误比率低、并且翻译简单的设计方法，适合进行机械标准化设计。
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论文作者:邓庙王
论文发表刊物:《基层建设》2015年15期
论文发表时间:2015/9/23
标签：零部件论文; 知识论文; 工程论文; 参数论文; 模块论文; 技术论文; 标准件论文; 《基层建设》2015年15期论文;