金屬熱處理計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)的研究與開發(fā)

朱彥

(云南機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，云南昆明650203)

金屬熱處理計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)的研究與開發(fā)

朱彥

(云南機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，云南昆明650203)

詳細(xì)分析了利用Net開發(fā)平臺(tái)的客戶機(jī)與服務(wù)器結(jié)構(gòu)形成的金屬熱處理計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的編程語言為C#語言，數(shù)據(jù)庫管理使用SQL結(jié)構(gòu)化查詢語言，以保證系統(tǒng)運(yùn)行的效率。使用生命周期法，從用戶需求、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建等幾個(gè)方面詳細(xì)分析了系統(tǒng)的具體開發(fā)方式。金屬熱處理計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)在實(shí)際熱處理工序當(dāng)中的應(yīng)用結(jié)果較為準(zhǔn)確，實(shí)用性比較高。系統(tǒng)不僅為實(shí)際熱處理工序提供了信息查詢功能，而且還設(shè)有安全認(rèn)證以及權(quán)限分級(jí)功能，以保證系統(tǒng)安全。

金屬熱處理;計(jì)算機(jī)輔助工藝;設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的正常運(yùn)行離不開數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建，所以計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展也帶動(dòng)了數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展，兩種技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，形成完整的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在多個(gè)領(lǐng)域都有所涉及，包括原材料挑選系統(tǒng)、機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)輔助系統(tǒng)、管道焊接參數(shù)系統(tǒng)等，而在熱處理方面主要有金屬熱處理參數(shù)系統(tǒng)、航空材料熱處理參數(shù)系統(tǒng)、鋼鐵淬火熱處理系統(tǒng)、鋼鐵回火熱處理系統(tǒng)等。在金屬熱處理計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)發(fā)展的起步階段，系統(tǒng)的功能比較少，主要作用是數(shù)據(jù)的保存與查詢。而現(xiàn)代化生產(chǎn)方式主要為自動(dòng)化、智能化生產(chǎn)。傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助工藝系統(tǒng)完全無法滿足當(dāng)前生產(chǎn)的需求，只有將系統(tǒng)進(jìn)行全面升級(jí)，為系統(tǒng)增加更多新的實(shí)用性功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的分析、處理，才能有效解決實(shí)際熱處理工藝問題。對(duì)此，相關(guān)研究人員與技術(shù)人員開始著手對(duì)新系統(tǒng)進(jìn)行研究與開發(fā)，旨在創(chuàng)建一個(gè)既能為熱處理工藝提供輔助設(shè)計(jì)、又能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)查詢、采集、分析、處理的多功能輔助平臺(tái)，提高生產(chǎn)效率［1］。

1 用戶需求

金屬熱處理計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)的研究與開發(fā)最重要的就是其實(shí)用性能，在進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)之前必須要對(duì)用戶的需求進(jìn)行調(diào)查與分析，設(shè)計(jì)與用戶需求相符的功能，從而提高用戶的滿意程度。1．1數(shù)據(jù)庫功能需求

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要功能是儲(chǔ)存熱處理相關(guān)的數(shù)據(jù)以及實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)查詢，使熱處理設(shè)計(jì)人員能夠及時(shí)了解到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的狀況，從而設(shè)計(jì)出準(zhǔn)確有效的熱處理工藝，因此，用戶對(duì)于數(shù)據(jù)庫功能的要求主要有以下幾點(diǎn)。

1)數(shù)據(jù)庫中所儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)信息應(yīng)該得到及時(shí)的更新，包括原材料使用信息以及詳細(xì)工藝信息等，以保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)與實(shí)際情況相符合。

2)設(shè)立專門的數(shù)據(jù)驗(yàn)證模塊，對(duì)訪問過程中的誤操作問題進(jìn)行檢驗(yàn)，從而給予用戶提示信息。

3)可以實(shí)現(xiàn)智能化查詢，讓用戶了解到原材料使用信息、熱處理工藝信息等。

4)根據(jù)實(shí)際情況，為熱處理工藝設(shè)計(jì)合理的參數(shù)，并將熱處理工藝具體化，明確每一項(xiàng)操作。

5)設(shè)計(jì)自動(dòng)生成報(bào)表功能以及提供報(bào)表打印功能，將工藝相關(guān)內(nèi)容制作成工藝卡的形式，便于在操作人員之間進(jìn)行傳閱。

6)可以導(dǎo)出相關(guān)熱處理工藝參數(shù)，供檢測(cè)部門進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)，評(píng)價(jià)工藝參數(shù)設(shè)計(jì)的合理性。

7)設(shè)置用戶登錄認(rèn)證功能，每個(gè)用戶在經(jīng)過登錄認(rèn)證以后即可瀏覽相應(yīng)的部分，保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全。用戶在進(jìn)入到用戶界面以后，可根據(jù)實(shí)際需求自定義系統(tǒng)功能界面，便于用戶操作［2］。

1．2其他功能需求

1)用戶管理。用戶管理功能主要包括用戶權(quán)限的設(shè)置與用戶信息的管理。系統(tǒng)管理員可以對(duì)系統(tǒng)普通用戶的權(quán)限進(jìn)行分級(jí)，每一級(jí)權(quán)限可以查閱相應(yīng)的內(nèi)容，不允許越級(jí)查詢;系統(tǒng)管理員還可以對(duì)用戶信息進(jìn)行管理，保證用戶信息的安全性。

2)熱處理工藝管理。滿足權(quán)限要求的用戶可以對(duì)熱處理工藝的詳細(xì)信息進(jìn)行查詢，并將相關(guān)工藝信息制作成工藝卡的形式。熱處理工藝的詳細(xì)信息查詢可以通過系統(tǒng)編號(hào)、操作人員名稱、零部件名稱等關(guān)鍵詞進(jìn)行查詢;用戶在輸入關(guān)鍵詞查詢以后，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)輸入的信息為用戶設(shè)計(jì)合理的熱處理工藝，并自動(dòng)為其生成對(duì)應(yīng)的工藝卡，如用戶有需要，可打印成實(shí)體工藝卡。如果用戶對(duì)匹配的熱處理工藝有不滿意的地方，可以自行進(jìn)行修改，并將修改的部分自動(dòng)保存［3］。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2．1設(shè)計(jì)方法

該系統(tǒng)利用Net開發(fā)平臺(tái)的客戶機(jī)與服務(wù)器結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)編程語言為C語言，數(shù)據(jù)庫管理使用SQL結(jié)構(gòu)化查詢語言，保證應(yīng)用技術(shù)的先進(jìn)性和穩(wěn)定性。系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要分為身份識(shí)別、用戶管理、材料管理以及工藝管理等幾個(gè)部分，滿足現(xiàn)代熱處理工藝的要求。

2．2模塊劃分

模塊劃分是系統(tǒng)開發(fā)當(dāng)中的重要組成部分，其具體作用是將系統(tǒng)劃分成多個(gè)具有不同功能的模塊，每個(gè)模塊的規(guī)模都比較小，功能比較簡(jiǎn)單。每個(gè)模塊都具有獨(dú)立性，可以單獨(dú)發(fā)揮出設(shè)計(jì)的功能，相鄰模塊之間不會(huì)發(fā)生相互干擾;每個(gè)模塊之間又具有協(xié)調(diào)性，在各個(gè)模塊協(xié)調(diào)合作的條件下，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)所有設(shè)計(jì)的功能［4］。

根據(jù)用戶需求調(diào)查與系統(tǒng)工作方式的分析，可以將金屬熱處理計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)的開發(fā)分成信息瀏覽模塊、信息查詢模塊、系統(tǒng)設(shè)計(jì)模塊與綜合管理模塊等4個(gè)部分，在這4個(gè)部分的共同作用下實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)原材料、熱處理工藝以及用戶的管理。2．3數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建

數(shù)據(jù)庫是整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵部分，所有數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、查詢等功能的實(shí)現(xiàn)都要依靠數(shù)據(jù)庫。在構(gòu)建數(shù)據(jù)庫時(shí)，要參考不同用戶的實(shí)際需求，同時(shí)要防止產(chǎn)生過多無用的數(shù)據(jù)。金屬熱處理計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)當(dāng)中含有大量的材料相關(guān)數(shù)據(jù)和工藝參數(shù)，如果不能合理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)、對(duì)數(shù)據(jù)表進(jìn)行組織、限制每個(gè)數(shù)據(jù)表的數(shù)據(jù)容量，那么在后續(xù)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和處理時(shí)，將會(huì)變得十分麻煩，影響整個(gè)系統(tǒng)的開發(fā)進(jìn)度，同時(shí)，系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)以及運(yùn)行效率等也會(huì)受到一定影響。

系統(tǒng)使用關(guān)系型設(shè)計(jì)方式，以用戶需求為基礎(chǔ)，對(duì)數(shù)據(jù)庫的基本概念、邏輯運(yùn)算以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)等進(jìn)行設(shè)計(jì)［5］。

2．3．1SQL數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建

根據(jù)數(shù)據(jù)庫當(dāng)中的E-R模型，將實(shí)體模型轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)表格的形式，并對(duì)每個(gè)表都進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，明確每個(gè)表之間的關(guān)系，保證數(shù)據(jù)庫內(nèi)部的統(tǒng)一性和完整性。具體結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)

2．3．2數(shù)據(jù)庫接口設(shè)計(jì)

將數(shù)據(jù)庫內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成以后，就需要對(duì)數(shù)據(jù)庫接口進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、讀取以及查詢功能。系統(tǒng)利用Net框架對(duì)SQL數(shù)據(jù)庫進(jìn)行訪問，訪問的主要對(duì)象為Connection，Data Reader，Command，Data Adapter。

2．4關(guān)鍵模塊的設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的關(guān)鍵模塊主要是指熱處理計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)以及熱處理相關(guān)信息的實(shí)時(shí)查詢。每個(gè)模塊在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)必須要考慮到實(shí)際情況，以用戶的實(shí)際需求為目標(biāo)，并考慮到信息的傳輸問題，為系統(tǒng)新增數(shù)據(jù)分析處理功能，明確關(guān)鍵模塊的運(yùn)行流程圖，然后使用專業(yè)編程語言進(jìn)行開發(fā)。在此，以金屬熱處理計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)為例進(jìn)行說明。

傳統(tǒng)熱處理工藝設(shè)計(jì)時(shí)主要是要了解原材料的基本信息，包括原材料的化學(xué)組成、相變溫度、最佳淬火溫度、最佳回火溫度、最佳正火溫度以及最佳退火溫度等;熱處理工藝的標(biāo)準(zhǔn)即就是材料經(jīng)過熱處理以后需要滿足的性能要求，比如機(jī)械強(qiáng)度要求、最高形變要求等;而原材料的規(guī)格、形狀以及加工設(shè)備等條件的選擇也是熱處理工藝的要點(diǎn)。

而在計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)當(dāng)中，雖然也會(huì)按照原有的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，但是與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法又略有不同。計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)會(huì)將用戶的輸入記錄作為參考，然后根據(jù)固定的計(jì)算方式，比如相變規(guī)律、回火方程等對(duì)熱處理工藝當(dāng)中的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)優(yōu)化。

根據(jù)上述設(shè)計(jì)方法，金屬熱處理計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)將Visual Studio作為開發(fā)環(huán)境，使用C編程語言對(duì)系統(tǒng)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的金屬熱處理計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)運(yùn)行界面如圖2所示。

3 結(jié)語

金屬熱處理計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的功能。用戶在查詢某種材料的性能特征、具體處理方式、加工設(shè)備、技術(shù)要求、設(shè)備零部件規(guī)格等信息之后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行記錄。當(dāng)需要對(duì)材料的熱處理工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)出用戶查詢記錄，以此作為參考進(jìn)行設(shè)計(jì)，并自動(dòng)生成設(shè)計(jì)方案，如果用戶有需要，可制作成實(shí)體工藝卡的形式。

圖2金屬熱處理計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)運(yùn)行界面

系統(tǒng)利用Net開發(fā)平臺(tái)的客戶機(jī)與服務(wù)器結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)編程語言為C語言，數(shù)據(jù)庫管理使用SQL結(jié)構(gòu)化查詢語言，保證應(yīng)用技術(shù)的先進(jìn)性和穩(wěn)定性。系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要分為身份識(shí)別、用戶管理、材料管理以及工藝管理等，以滿足現(xiàn)代熱處理工藝的要求。

［1］高志玉，薛維華．金屬熱處理計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)之核心數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)［J］．金屬熱處理，2012，37(9):128－131．

［2］曹琨．計(jì)算機(jī)輔助橡塑工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)的優(yōu)化研究［J］．電腦與信息技術(shù)，2016，24(1):44－47．

［3］蘇蘊(yùn)．計(jì)算機(jī)輔助工藝尺寸鏈自動(dòng)解算系統(tǒng)的研究與開發(fā)［J］．福建電腦，2010，26(1):95－96．

［4］汪嵐，駱旭坤．染色工藝優(yōu)化計(jì)算機(jī)輔助軟件的設(shè)計(jì)與開發(fā)［J］．計(jì)算機(jī)與應(yīng)用化學(xué)，2011，28(3):367－370．

［5］張文莉，周紹景．金屬熱處理生產(chǎn)工藝精品課程在線學(xué)習(xí)及考試系統(tǒng)網(wǎng)站開發(fā)與設(shè)計(jì)［J］．昆明冶金高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2015，31(5):94－100．

Research and Development of Computer-assisted Technology for Metal Heat Treatment

ZHU Yan
(Institute of Yunnan Mechanical and Electrical Professional Technology，Kunming，Yunnan 650203，China)

This paper analyzed in detail the usages of net development platform of the client，including the server structure forming of metal heat treatment in computer-assisted technology system．The system of programming language is c#language，by using structured query language SQL database management to ensure the efficiency of the system．We come to use the method of life cycle from the user requirements，including the system design，the construction of database system and the mode of development．Computer aided process planning system with metal heat treatment in the actual application results is relatively accurate and practicality is higher．The system not only provides the actual heat treatment process information query function，but also has the function of security authentication and permission grading to ensure the safety of the system．

Metal heat treatment;Computer aided process;Design

TG155．92

B

10．14101/j．cnki．issn．1002－4336．2017．01．054

2016－12－10

朱彥(1983－)，女，云南昆明人，講師，研究方向:計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)，手機(jī):13529430213，E-mail:273642884@ qq．com．