1 引言
2 工件特征分析
图1 零件特征信息的层次模型
- 形状特征 描述零件几何形状、尺寸相关的信息集合，包括加工工艺形状、装配辅助形状；
- 精度特征 描述零件几何形状、尺寸的许可变动量的信息集合，包括公差(尺寸公差和形位公差)和表面粗糙度；
- 材料特征 与零件材料和热处理有关的信息集合，如材料性能、热处理方式、硬度值等。
- 管理特征 与零件管理有关的信息集合，包括零件材料，粗糙度等。
- 技术特征 描述零件的性能和技术要求的信息集合。
3 系统总体设计
- 系统功能设计
- 基于特征的刀具选配系统帮助企业在工件特征的基础上，快速选择刀具，并给出刀具的合理装配。本系统应该具备下列基本功能：一是查询工件材料及工件特征描述；二是根据工件特征给出合理的切削刀具及组件组配；三是查询刀具组件的详细信息。系统功能示意图见图2。
图2 系统功能示意图
图3 系统总体结构框图 - 刀具类型查询 根据工件材料与刀具材料的匹配关系，在系统中可以查询对应的切削刀具及其详细信息；
- 刀具组件信息查询 根据得到的切削刀具，利用刀具组件匹配规则，合理组装相应的刀具组件，并查询组件的详细信息；
- 工件与刀具材料匹配查询 根据系统提供的匹配关系，为工件材料加工选择最适用的刀具材料；加工方法查询根据工件材料和工件表面特征选择最优的加工方法；
- 综合查询 根据输入的加工信息、工件表面特征、加工环境等选择刀具材料和刀具类型，并匹配最优的刀具组件；
- 其他功能 数据的查询、录入、删除与更新等。
- 系统结构设计
- 根据上节对系统功能的分析，结合目前切削数据库的发展应用情况，建立如图3所示基于特征的刀具选配系统总体结构。
- 从图3可以看出，系统总体结构由切削数据库子系统、匹配模块、数据源及评价验证模块、应用程序、通讯接口等部分组成。
- 切削数据库子系统
- 切削数据库子系统主要存储了切削刀具、工件材料、工件表面特征、图形等详细信息。以切削刀具为例，内容包括主柄模块、中间模块、工作模块等。本系统中以车削刀具和铣削刀具为主进行刀具的选择和匹配。
- 匹配模块
- 根据工件材料和刀具材料的力学性能、物理性能、化学性能的匹配规则，选择合适的刀具材料，根据工件表面加工特征确定刀具类型；根据刀具组件的组配规则进行刀具组件的合理装配，并给出组件的详细信息。
- 数据评价模块
- 切削数据库所收集的数据，主要来自刀具厂商、试验数据、文献、加工手册，其中刀具数据来自刀具生产厂商和加工企业。通过对数据进行评价验证，然后存贮到数据库中，供用户查询使用。
- 应用程序模块
- 应用程序模块是用户和数据库交互的接口。在系统中，应用程序主要为用户提供用户登录、刀具信息查询、工件材料查询、加工特征查询、匹配规则及图形信息查询等服务。
图4 刀具选配流程图 - 图4以刀具选配为例，说明系统查询功能的实现过程：用户根据工件信息(工件材料、表面特征)及加工条件确定刀具系统，根据刀具选用规则选择合适的切削刀具，依照系统切削条件推理合适的刀具组件，通过组件装夹规则进行组件拼装，生成刀具拼装路线输出结果。
4 系统的建立
- 概念设计
- 数据库概念设计的目标就是用与数据库管理系统DBMS无关的概念模型，来表达反映信息需求的概念结构。通常使用E-R模型作为数据库概念设计的数据模型。在刀具的选配过程中涉及到的实体有刀柄模块、中间模块、工作模块、工件特征、加工方法、工件等(见图5)。
- 逻辑设计
- 逻辑设计阶段的主要目标是把概念模型转换为具体计算机上DBMS 所支持的结构数据模型。本系统中就是把设计好的系统E-R图转换成与MicrosoftSQL Sever 2000 数据库管理系统所支持的关系模型相符合的逻辑结构。
图5 系统E-R图
5 应用
(a)
(b)
