拖拉机零件CAPP系统研究——基于MySQL数据库和Web技术

谷利芬

(焦作师范高等专科学校 计算机与信息工程学院，河南 焦作 454000)

0 引言

随着制造业信息化和Web技术的应用，拖拉机零部件生产企业资源的交流和交互成为可能，各个企业在生产工艺方面加强了合作，而CAPP系统是实现这个方面的重要桥梁。但是，各个拖拉机部件生产企业还没有完备的CAPP系统，即使有CAPP系统也存在多方面的问题，突出表现在CAPP系统的可查询性、可视化和协同设计能力较差。要想解决拖拉机零部件CAPP库所存在的问题，需要采用拖拉机零部件数据库网络化使用和管理的方法，以可视化和协同设计为主要改进目标，采用 B/S结构的系统架构和Java技术，解决CAPP系统的Web程序访问MySQL数据库问题，对于实现CAPP系统的可查询性、可视化和协同设计具有重要的意义。

1 拖拉机零部件CAPP系统Web架构和信息数据生成

拖拉机计算机辅助工艺CAPP系统主要是通过输入拖拉机零部件的基本信息(包括几何尺寸信息、材料信息和工艺信息等)，自动生成工艺路线和加工工序的工艺设计系统。使用MySQL数据库和Web技术对系统进行改进后，可以增加工艺设计过程的可查询功能和可视化功能；但是，Web技术对MySQL数据库进行访问需要数据交互的基本框架，采用Browser/Server(简称B/S)结构可以实现应用服务器访问数据服务器的功能，其基本结构框架如图1所示。

图1 B/S结构的架构图

在B/S结构的架构下进行拖拉机CAPP系统使用时，用户可以方便地采用Web浏览器进行浏览，并获取网页的信息，而不需要再进行客户端的安装，并具有信息查询功能。

基于Web技术的拖拉机零件数据库简图如图2所示。图2中，利用B/S框架结构将系统分为3层，服务器端主要负责数据库管理和业务的逻辑处理，多客户可以在浏览器同时浏览，增加了系统的协同设计能力。因此，系统功能设计主要可以划分为3种，包括拖拉机零部件数据库的建立、数据库的维护管理和协同浏览能力。其中，拖拉机零部件信息库的建立流程如图3所示。

图2 基于Web技术的拖拉机零件数据库简图

图3 拖拉机零件信息数据库建立

在建立拖拉机零部件数据库时，为了实现数据库资源的合理配置，在利用FTP上传大文件时需要管理人员的同意，通过将信息反馈给技术管理员，对拖拉机零部件数据工艺信息资源进行合理的优化，便于信息的分类管理。对于小的数据文件，可以自行上传，上传记录可以反馈给技术管理人员，便于数据信息的进一步优化。

2 零件参数化建模和MySQL工艺数据库生产

利用MySQL数据库和Web浏览器可以实现拖拉机零部件设计的可视化，并实现参数化零部件设计，从而形成CAPP系统。以拖拉机尺寸变速箱的工艺设计为例，假设齿轮的载荷系数为kt，齿轮在加工时材料的弹性系数为ZE，小齿轮的疲劳强度极限为σHlim1，小齿轮的疲劳强度极限为σHlim2，齿轮在接触时大齿轮接触疲劳寿命系数为KHN1，小齿轮接触疲劳寿命系数为KHN2，安全系数为SH，则许用应力的计算表达式为

(1)

(2)

在进行设计时，从应力方面单纯考虑，齿轮的设计最大应力要小于许用应力。应力可以通过预先编程的方式，利用公式编程计算得到。假设齿轮的单元应力为u和v，应力的状态为平面应力，于是单元应变可以写成

(3)

(4)

假定是各向同性的线弹性材料，对于平面应力状态，则有

σ=Dε

(5)

其中

(6)

其中，E和μ为材料的弹性常数；E为杨氏模量；μ为泊松比。这些数据在建立MySQl数据库时，以不同的材料方式已经输入。因此，设计时只需输入材料的类型、设计尺寸等参数，便可以计算得知设计尺寸是否合格、加工工艺是否可行。其流程如图4所示。

图4 拖拉机零部件CAPP系统工艺生成流程

基于MySQL和Web的CAPP系统的主要功能是辅助自动查询拖拉机零部件的加工工艺。当输入零件的工艺参数时，系统可以自动查找工艺数据，工艺数据会预先输入CAPP系统中。以加工参数为例，如表1所示。

表1 加工工艺参数主特征信息表

加工信息的工艺参数从数据类型上可以分为静态数据和动态数据。动态数据一般都是在加工过程中生成的，如工艺路线和工序图等；而静态数据一般是指材料参数、机床设备数据库、拖拉机零部件的加工方法、刀具转速和切削量等，这些都是可以直接输入数据库的。在CAPP系统生成工艺时，可以自动输出这些数据，并查找到动态数据，如加工工艺路线和工序图。

3 基于MySQL数据库和Web技术的拖拉机零件CAPP系统

基于MySQL数据库可以实现CAPP系统拖拉机零部件信息数据的输入和查询，基于Web和Java技术可以实现拖拉机零部件CAPP系统的可视化。为了验证方案的可行性，设计了基于MySQL数据库和Web技术的拖拉机零件CAPP系统，其功能模块主要包括基本信息输入与查询、特征提取、拖拉机零部件加工工艺生成、工艺决策和工艺审核等，其基本界面如图5所示。

以拖拉机零部件信息的基本输入为例，基本信息可以输入第2节中提到的拖拉机零部件的各种参数信息和工艺数据，以第2节中提到的拖拉机变速箱的齿轮零件为例，其工艺输入过程如图6所示。

图5 基于MySQL数据库和Web技术的拖拉机零件CAPP系统

图6 CAPP系统工艺输入过程示意图

在拖拉机齿轮加工工艺过程输入界面上，可以选择相应的工序序号进入工序卡，在工序卡上可以输入产品的型号、名称、材料、加工设备、加工工艺路线、工序图及装夹工艺等等。在使用CAPP系统时，输入相应的拖拉机零部件后，便可以输出零件的加工工艺的各种信息，避免了繁重的资料查阅过程，从而提高了设计效率。对使用系统后的初步效益进行了统计，得到了如表2所示的统计结果。

表2 采用CAPP系统工艺过程设计的效益

由表2可以看出：采用CAPP系统后，工艺设计过程的费用减少得最多，降低率达到了46%，并且节省了较高的管理费用，是一种高效的拖拉机零部件工艺设计系统。

4 结论与讨论

为了实现虚拟制造过程中拖拉机零部件CAPP系统的可查询和可视化功能，设计了一种基于MySQL数据库和Web技术的CAPP系统，并采用B/S框架实现了浏览器和服务器的数据交互功能。为了验证系统的基本功能，以齿轮零件的工艺设计为例，对系统的信息输入和可视化功能进行了测试。测试结果表明：采用该CAPP系统可以成功地实现工艺基本信息的录入和可视化显示功能。对系统的经济效益进行了初步统计，统计结果表明：使用该系统后可以明显地降低工艺设计过程的费用，节省工艺设计管理的费用，从而提高了拖拉机零部件工艺设计的效率。

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AbstractID:1003-188X(2018)06-0257-EA

Abstract： According to the production process of intelligent tractor parts in virtual manufacturing, this paper brings forward a CAPP system based on Web technology and MySQL database, so as to achieve the process of tractor spare parts inquiry, design, simulation, evaluation and revision, it realizes the query and visualization process. It designed the data persistence layer by using the basic framework of B/S, and realized the interaction of database.The data interface is written by using Java technology, and the problem of accessing database by Web application is solved. In order to verify the feasibility of the design of the CAPP system and tractor parts MySQL database based on Web technology, and the system was tested, the process design of gear box of tractor parts as an example, to verify the process of generating process of CAPP system. As indicated by the test results of the system, using MySQL database and Web technology to improve the system, it can achieve the design process of query function and visual function. It use CAPP to the design of the system to effectively improve the design efficiency of parts, reduce the design cost, which is a kind of efficient tractor parts process design system.

Keywords： tractor parts; CAPP system; MySQL database; web technology; B/S basic framework