基于SQL的高强钢折弯参数优化系统
2020-04-08周浩
周 浩
(徐州工程机械集团有限公司，江苏221110)
随着我国工业的不断发展，大型工程机械需求日渐增多，如大吨位起重机及高空作业设备等。此类产品对材质强度要求高，且整机有轻量化要求，一般选用综合力学性能优越的高强度钢板作为臂筒等关键结构件的材料。由于高强钢材质性能和普通钢板有较大差异，对折弯成形工序提出新工艺要求，沿用传统的板料折弯参数加工误差较大，若进行大批量的试验则成本太高。
通过对折弯参数的分析研究，结合材质等影响因素的分析，以SQL Server软件为平台建立各因素的实体-联系(E-R)模型，设计高强钢折弯参数数据库，并在此基础上开发高强钢折弯参数优选系统，为现场提供高效、精确的折弯参数，保证折弯后的材料性能，提高折弯精度，降低废品率。
1 高强钢折弯工艺分析
高强钢折弯工艺主要影响因素包括以下方面：
(1)材料性能
高强度结构钢的复杂化学成分决定了出厂钢板内应力的不均匀性[1]，一般表现为切割下料后钢板旁弯较大。材料不同，板料的折弯因子、回弹量、选用折弯压力也不同。
(2)模具性能
折弯过程中，板料所受压力p与材料厚度t及折弯下模槽宽v有关，折弯压力同时影响回弹量的大小。材料厚度t增大，p增大，回弹量变小；槽宽v增大，p减小，回弹量增大。因此，当上模刀尖圆弧半径相同时，折弯系数的影响因素主要取决于折弯下模槽宽v及材料的厚度t。
(3)折弯机性能
折弯机床身的整体刚性和稳固性影响折弯精度[2]，立柱在负载状况下，一般会出现侧向变形，消除误差应根据折弯压力及材料厚度对此变形量进行补偿，不同的折弯机、不同材料、板厚、模具，其补偿的数值不同。
(4)折弯用量
折弯用量是与机床操作者密切相关的主要参数，折弯用量的选取直接影响加工精度。其选取要素包括折弯力、折弯系数(计算展开尺寸)和补偿值等。大吨位起重机和高米数登高消防车缩臂用板料长度大，操作者对高强钢折弯参数缺乏收集，所以折弯用量无选取标准，一般根据个人经验或照搬传统钢件的折弯用量。导致加工误差较大，生产效率低。
2 高强钢折弯参数数据库设计
以SQL Server 2000为开发平台建库，此类关系型数据库设计的一般步骤为概念设计、逻辑结构设计和物理设计[3]，其核心是建立各要素的实体-联系(E-R)模型。概念设计是面向数据库用户的现实世界的模型，以用户能理解的信息表达形式为目标，并将信息表达在系统软件中；逻辑结构设计是将E-R概念模型转化为数据库软件能够识别的数据模型，再对数据结构进行优化；物理设计一般是具体的数据表及视图的设计。
2.1 概念设计
折弯过程各工艺属性参数为：
(1)材料特征TT：弹性模量e、泊松比u、折弯边长度l、板料厚度t；
(2)模具特征LL：下模槽宽v、上模刀具半径r；
(3)折弯机特征MM：后挡料距离s、立柱刚度g；
(4)折弯用量SS：折弯压力p、折弯系数k、折弯补偿x。
根据参数间联系建立E-R模型，如图1所示。
其中矩形代表实体，表示现实影响因素；菱形代表联系，线段上标注为联系的基数；圆角矩形表示属性，表示各实体所包含的内容。
图1 折弯参数E-R模型
2.2 逻辑结构设计
按照SQL Server2000支持的模型转化规则，将E-R数据模型转化为逻辑结构。对于高强钢折弯参数数据库而言，数据实体及属性集如下：
属性集={e、u、l、t、v、r、s、g、p、k、x、TT、LL、MM、SS}
按照数据库数据转换要求，优化关系模式，建立四个子数据库，分别为DS(折弯用量库)、DL(模具信息库)、DM(机床信息库)、DT(材料信息库)，以DS为输出数据库，建立其中函数依赖关系如下：
DS{p、k、x}
(e、u、l、t、TT)——p
(t、v、r、s、LL)——k
(g、MM)——x
设置DS为关键字KEY1结构，作为整个数据库的主键；DL、DM、DT分别为KEY2、KEY3、KEY4，作为数据库的辅键，根据以上函数依赖关系将主键同辅键中的字段联系起来，数据库的运行框架便建立了。
3 高强钢折弯参数数据库系统
建立数据库的目的是实现对高强钢板料折弯经验参数的管理和查询，为达到适用于工程环境的目的，采用将数据库语言植入其他语言的方法，以达到所需功能，这里采用VC++6.0作为数据库语言的载体，实现高强钢折弯参数计算及可视化管理。
3.1 系统实现
首先建立数据库与应用程序之间的通信连接。用于VC和SQL Server之间的接口标准很多，采用ADO技术实现两者间通信，对VC++中ADO库函数进行系统配置(VC++初始的配置不支持ADO对象)，将ADO库文件导入到工程中，使用预编译#import命令建立代码如下：
#import “c:ProgramFilesCommon Files Systemadoms-ado15.dll” no_namespace rename
(“EOF”, “adoEOF”)rename(“BOF”,” “adoBOF”)
其次，为了实现ADO类与高强钢折弯参数数据库的连接，在ADO类Connection对象中修改相应代码，如下：
//Connection对象创建
m_pConnection.CreateInstance(“ADODB.Connection”)；
//连接字符串设置
_bstr_tstrConnect=“Provider=SQLOLEDB；
Server=CCServer；Database=CCDatabase；uid=sa；pwd=
Sa；”；//
以上配置目的是实现用户界面层接口与折弯参数数据库的封装，后续数据操作仅需调用这个接口函数即可。应用程序(VC界面)与数据库软件(SQL)的连接，解决了数据通信问题，系统实现。
操作人员输入机床、材料等基本信息，系统首先查询有无相应的折弯工艺记录，如存在相关记录，则自动调用并显示折弯用量；如系统未有相关记录，利用数据库中的规则推理出符合要求的折弯模具，然后根据机床类型、工装及后挡料等参数，结合优化计算得出折弯用量。优化目标可以为最小误差、最小废品率等，由用户指定，如图2所示。
图2 折弯参数数据库
3.2 系统运行及安全性
高强钢折弯参数管理系统有两项基本功能：折弯用量计算和基本数据查询。计算折弯用量时，技术人员只需输入基本的折弯条件即可，一般为材料类型、板料厚度、下模开口槽尺寸及系统刚度。计算过程涉及的具体参数由系统自行完成，用户关系的参数可通过数据库查询，如常用材料的基本参数存储在材料库中，可查询或直接选取，若用户无法获取折弯机刚度等信息，可查询数据库中的机床资料，通过类似机床给定参考值。
数据库中关于材料、机床、模具等初始数据来源于折弯基本计算公式、经验数据和少量的试验数据，数据体系还不完备，使用过程中经常需要添加、修改数据，使系统不断扩充和完善。因此在数据库表单中设立一个主键，专门记载记录的行数，这样只需通过最后一条记录的主键值即可确定记录集的行数。
数据库的安全性一定程度上决定系统的可用性，影响数据库安全性的因素是多方面的，比如系统的软、硬件故障、人为破坏等，可从操作系统、应用程序和数据库本身等方面考虑加强保护。通过设置用户登录权限验证，只有通过验证的用户才可进入系统，不同的用户权限不同，且只有数据库管理维护人员才能对数据库中的数据进行添加、修改、删除等；另外，SQL Server本身的安全机制也能够保证数据库的安全。
4 总结
通过研究折弯成形机理及高强钢材料特性，根据高强钢折弯参数之间关系，建立各要素的E-R模型，进而建立逻辑关系模型，并以SQL Server 2000为平台完成高强钢折弯参数数据库的设计；采用VC++编制人机界面定制基本功能，利用其提供的ADO技术建立集成应用环境，方便用户查询和维护数据，使数据库的应用符合工程习惯。运行和应用结果表明，系统可为高强钢折弯提供较为可靠的折弯参数，计算速度快，精度高，数据系统的安全性也有保障。
