拖拉機零件CAPP系統研究
——基于MySQL數據庫和Web技術

谷利芬

(焦作師范高等專科學校 計算機與信息工程學院，河南 焦作 454000)

0 引言

隨著制造業信息化和Web技術的應用，拖拉機零部件生產企業資源的交流和交互成為可能，各個企業在生產工藝方面加強了合作，而CAPP系統是實現這個方面的重要橋梁。但是，各個拖拉機部件生產企業還沒有完備的CAPP系統，即使有CAPP系統也存在多方面的問題，突出表現在CAPP系統的可查詢性、可視化和協同設計能力較差。要想解決拖拉機零部件CAPP庫所存在的問題，需要采用拖拉機零部件數據庫網絡化使用和管理的方法，以可視化和協同設計為主要改進目標，采用 B/S結構的系統架構和Java技術，解決CAPP系統的Web程序訪問MySQL數據庫問題，對于實現CAPP系統的可查詢性、可視化和協同設計具有重要的意義。

1 拖拉機零部件CAPP系統Web架構和信息數據生成

拖拉機計算機輔助工藝CAPP系統主要是通過輸入拖拉機零部件的基本信息(包括幾何尺寸信息、材料信息和工藝信息等)，自動生成工藝路線和加工工序的工藝設計系統。使用MySQL數據庫和Web技術對系統進行改進后，可以增加工藝設計過程的可查詢功能和可視化功能；但是，Web技術對MySQL數據庫進行訪問需要數據交互的基本框架，采用Browser/Server(簡稱B/S)結構可以實現應用服務器訪問數據服務器的功能，其基本結構框架如圖1所示。

圖1 B/S結構的架構圖

在B/S結構的架構下進行拖拉機CAPP系統使用時，用戶可以方便地采用Web瀏覽器進行瀏覽，并獲取網頁的信息，而不需要再進行客戶端的安裝，并具有信息查詢功能。

基于Web技術的拖拉機零件數據庫簡圖如圖2所示。圖2中，利用B/S框架結構將系統分為3層，服務器端主要負責數據庫管理和業務的邏輯處理，多客戶可以在瀏覽器同時瀏覽，增加了系統的協同設計能力。因此，系統功能設計主要可以劃分為3種，包括拖拉機零部件數據庫的建立、數據庫的維護管理和協同瀏覽能力。其中，拖拉機零部件信息庫的建立流程如圖3所示。

圖2 基于Web技術的拖拉機零件數據庫簡圖

圖3 拖拉機零件信息數據庫建立

在建立拖拉機零部件數據庫時，為了實現數據庫資源的合理配置，在利用FTP上傳大文件時需要管理人員的同意，通過將信息反饋給技術管理員，對拖拉機零部件數據工藝信息資源進行合理的優化，便于信息的分類管理。對于小的數據文件，可以自行上傳，上傳記錄可以反饋給技術管理人員，便于數據信息的進一步優化。

2 零件參數化建模和MySQL工藝數據庫生產

利用MySQL數據庫和Web瀏覽器可以實現拖拉機零部件設計的可視化，并實現參數化零部件設計，從而形成CAPP系統。以拖拉機尺寸變速箱的工藝設計為例，假設齒輪的載荷系數為kt，齒輪在加工時材料的彈性系數為ZE，小齒輪的疲勞強度極限為σHlim1，小齒輪的疲勞強度極限為σHlim2，齒輪在接觸時大齒輪接觸疲勞壽命系數為KHN1，小齒輪接觸疲勞壽命系數為KHN2，安全系數為SH，則許用應力的計算表達式為

(1)

(2)

在進行設計時，從應力方面單純考慮，齒輪的設計最大應力要小于許用應力。應力可以通過預先編程的方式，利用公式編程計算得到。假設齒輪的單元應力為u和v，應力的狀態為平面應力，于是單元應變可以寫成

(3)

(4)

假定是各向同性的線彈性材料，對于平面應力狀態，則有

σ=Dε

(5)

其中

(6)

其中，E和μ為材料的彈性常數；E為楊氏模量；μ為泊松比。這些數據在建立MySQl數據庫時，以不同的材料方式已經輸入。因此，設計時只需輸入材料的類型、設計尺寸等參數，便可以計算得知設計尺寸是否合格、加工工藝是否可行。其流程如圖4所示。

圖4 拖拉機零部件CAPP系統工藝生成流程

基于MySQL和Web的CAPP系統的主要功能是輔助自動查詢拖拉機零部件的加工工藝。當輸入零件的工藝參數時，系統可以自動查找工藝數據，工藝數據會預先輸入CAPP系統中。以加工參數為例，如表1所示。

表1 加工工藝參數主特征信息表

加工信息的工藝參數從數據類型上可以分為靜態數據和動態數據。動態數據一般都是在加工過程中生成的，如工藝路線和工序圖等；而靜態數據一般是指材料參數、機床設備數據庫、拖拉機零部件的加工方法、刀具轉速和切削量等，這些都是可以直接輸入數據庫的。在CAPP系統生成工藝時，可以自動輸出這些數據，并查找到動態數據，如加工工藝路線和工序圖。

3 基于MySQL數據庫和Web技術的拖拉機零件CAPP系統

基于MySQL數據庫可以實現CAPP系統拖拉機零部件信息數據的輸入和查詢，基于Web和Java技術可以實現拖拉機零部件CAPP系統的可視化。為了驗證方案的可行性，設計了基于MySQL數據庫和Web技術的拖拉機零件CAPP系統，其功能模塊主要包括基本信息輸入與查詢、特征提取、拖拉機零部件加工工藝生成、工藝決策和工藝審核等，其基本界面如圖5所示。

以拖拉機零部件信息的基本輸入為例，基本信息可以輸入第2節中提到的拖拉機零部件的各種參數信息和工藝數據，以第2節中提到的拖拉機變速箱的齒輪零件為例，其工藝輸入過程如圖6所示。

圖5 基于MySQL數據庫和Web技術的拖拉機零件CAPP系統

圖6 CAPP系統工藝輸入過程示意圖

在拖拉機齒輪加工工藝過程輸入界面上，可以選擇相應的工序序號進入工序卡，在工序卡上可以輸入產品的型號、名稱、材料、加工設備、加工工藝路線、工序圖及裝夾工藝等等。在使用CAPP系統時，輸入相應的拖拉機零部件后，便可以輸出零件的加工工藝的各種信息，避免了繁重的資料查閱過程，從而提高了設計效率。對使用系統后的初步效益進行了統計，得到了如表2所示的統計結果。

表2 采用CAPP系統工藝過程設計的效益

由表2可以看出：采用CAPP系統后，工藝設計過程的費用減少得最多，降低率達到了46%，并且節省了較高的管理費用，是一種高效的拖拉機零部件工藝設計系統。

4 結論與討論

為了實現虛擬制造過程中拖拉機零部件CAPP系統的可查詢和可視化功能，設計了一種基于MySQL數據庫和Web技術的CAPP系統，并采用B/S框架實現了瀏覽器和服務器的數據交互功能。為了驗證系統的基本功能，以齒輪零件的工藝設計為例，對系統的信息輸入和可視化功能進行了測試。測試結果表明：采用該CAPP系統可以成功地實現工藝基本信息的錄入和可視化顯示功能。對系統的經濟效益進行了初步統計，統計結果表明：使用該系統后可以明顯地降低工藝設計過程的費用，節省工藝設計管理的費用，從而提高了拖拉機零部件工藝設計的效率。

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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