數(shù)控機(jī)床零點(diǎn)定位模塊化夾具管理系統(tǒng)研究

文華，王玲，殷國富，呂濤濤，朱冬

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數(shù)控機(jī)床零點(diǎn)定位模塊化夾具管理系統(tǒng)研究

文華，王玲*，殷國富，呂濤濤，朱冬

（四川大學(xué) 制造科學(xué)與工程學(xué)院，四川 成都 610065）

基于數(shù)控機(jī)床快速換裝的需求，使用模塊化設(shè)計(jì)方法研發(fā)了一套零點(diǎn)定位模塊化夾具系統(tǒng)，為進(jìn)一步推廣應(yīng)用，基于ASP.NET開發(fā)框架和數(shù)據(jù)庫管理軟件完成了零點(diǎn)定位模塊化夾具管理系統(tǒng)的開發(fā)，使其可以實(shí)現(xiàn)夾具元器件的出入庫管理、采購計(jì)劃管理、客戶管理以及訂單管理等。主要的研究工作包括夾具管理系統(tǒng)基本框架的搭建、主要功能模塊的設(shè)計(jì)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。通過搭建企業(yè)級(jí)的零點(diǎn)定位模塊化夾具管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)夾具生產(chǎn)企業(yè)的信息化轉(zhuǎn)型升級(jí)。

快速換裝；零點(diǎn)定位模塊化夾具系統(tǒng)；管理系統(tǒng)；數(shù)據(jù)庫

該零點(diǎn)定位模塊化夾具系統(tǒng)主要應(yīng)用在某專用裝備制造領(lǐng)域中，可以實(shí)現(xiàn)中小零部件的高效生產(chǎn)加工。未來通過不斷改進(jìn)，可以大幅提升零部件的生產(chǎn)加工效率，并且可以將應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展到航空工業(yè)、工程機(jī)械、汽車零部件制造等領(lǐng)域，應(yīng)用的前景很好。

目前國外同類夾具產(chǎn)品售價(jià)均在100萬以上，而國內(nèi)同類夾具產(chǎn)品的市場占有率極其微小。根據(jù)市場行情，本零點(diǎn)定位模塊化夾具系統(tǒng)測試成功并商業(yè)化應(yīng)用后，單臺(tái)售價(jià)約30～40萬，具有更好的經(jīng)濟(jì)性能，可以為客戶節(jié)約大量的成本，為企業(yè)帶來更好的經(jīng)濟(jì)效益。

為大幅提升企業(yè)市場競爭力，及時(shí)根據(jù)市場變化及客戶需求迅速做出調(diào)整，夾具生產(chǎn)企業(yè)需要對(duì)零點(diǎn)定位模塊化夾具系統(tǒng)進(jìn)行有效管理，因此有必要進(jìn)行零點(diǎn)定位模塊化夾具管理系統(tǒng)的開發(fā)。同時(shí)也為了實(shí)現(xiàn)夾具生產(chǎn)企業(yè)的信息化和智能化轉(zhuǎn)型，本文對(duì)零點(diǎn)定位模塊化夾具管理系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)研究。

1 基本框架

本文夾具管理系統(tǒng)采用多層架構(gòu)方法，基本框架主要由用戶層、網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)層、數(shù)據(jù)管理層、數(shù)據(jù)操作層及數(shù)據(jù)存放層共同構(gòu)建，如圖1所示。用戶層的作用是實(shí)現(xiàn)與底層數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的交互，管理人員可以通過網(wǎng)頁來獲取相關(guān)的信息與數(shù)據(jù)；網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)層的主要作用是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)端實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)指令的響應(yīng)，如數(shù)據(jù)訪問、頁面顯示等操作，并且可以根據(jù)用戶層發(fā)出的請求指令實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)管理層、數(shù)據(jù)操作層及數(shù)據(jù)存放層的調(diào)用，將存放在底層數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)信息傳遞到用戶層；數(shù)據(jù)管理層是最重要的部分，主要作用是實(shí)現(xiàn)管理系統(tǒng)的各項(xiàng)基本功能，通過對(duì)數(shù)據(jù)管理層的搭建來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能，同時(shí)確保系統(tǒng)的安全性與準(zhǔn)確性；數(shù)據(jù)操作層的主要功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)底層數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的調(diào)用并將數(shù)據(jù)信息依次傳送到數(shù)據(jù)管理層、網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)層及用戶層，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)信息的查詢、刪除、添加以及修改操作，具有高效和便捷的特性，與此同時(shí)大大降低了上層系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)信息的處理時(shí)間，提升了系統(tǒng)的訪問效率；數(shù)據(jù)存放層是存放有如出入庫管理、使用壽命、采購計(jì)劃數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)信息，并服務(wù)于數(shù)據(jù)操作層，所有要存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)存放層中的數(shù)據(jù)信息都要經(jīng)過嚴(yán)格的審查流程，只有審查合格的數(shù)據(jù)才能被收錄，從而保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

2 功能模塊設(shè)計(jì)

零點(diǎn)定位模塊化夾具管理系統(tǒng)功能模塊可分為系統(tǒng)管理模塊、夾具信息管理模塊、客戶和訂單管理模塊及產(chǎn)品管理模塊，如圖2所示。

3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

由功能模塊分析可知，要實(shí)現(xiàn)管理系統(tǒng)功能需對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行有效管理和維護(hù)，并保證數(shù)據(jù)信息具有極高的安全性和準(zhǔn)確性，因此底層數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)對(duì)于管理系統(tǒng)的開發(fā)至關(guān)重要。

圖1 零點(diǎn)定位模塊化夾具管理系統(tǒng)的基本框架圖

本文結(jié)合零點(diǎn)定位模塊化夾具管理系統(tǒng)特點(diǎn)，選用Microsoft SQL Server 2008軟件作為數(shù)據(jù)庫的管理系統(tǒng)。在進(jìn)行開發(fā)時(shí)，需要在SQL Server軟件中建立多張數(shù)據(jù)表，包括夾具元件入庫管理數(shù)據(jù)表（表1）、夾具元件出庫管理數(shù)據(jù)表、夾具元件使用壽命數(shù)據(jù)表、夾具元件采購計(jì)劃數(shù)據(jù)、客戶數(shù)據(jù)表、訂單數(shù)據(jù)表等。

圖2 零點(diǎn)定位模塊化夾具管理系統(tǒng)主要功能模塊

表1 夾具元件入庫管理數(shù)據(jù)表

4 開發(fā)平臺(tái)及運(yùn)行實(shí)例

4.1 開發(fā)平臺(tái)

該零點(diǎn)定位模塊化夾具管理系統(tǒng)主要服務(wù)對(duì)象是夾具生產(chǎn)企業(yè)的管理人員，要實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部的數(shù)據(jù)共享，可以采用網(wǎng)絡(luò)化方式進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的訪問，所以設(shè)計(jì)管理系統(tǒng)可以使用B/S架構(gòu)（Browser/Server，瀏覽器/服務(wù)器），在一定程度上可以簡化系統(tǒng)的開發(fā)，并且系統(tǒng)的使用和維護(hù)也很方便，用戶只需要通過瀏覽器網(wǎng)頁即可實(shí)現(xiàn)與服務(wù)端數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)交互。因此，充分考慮多方面的影響因素，如系統(tǒng)開發(fā)的難易程度、系統(tǒng)的用途、數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)庫的響應(yīng)時(shí)間等，最終選擇基于ASP.NET開發(fā)框架進(jìn)行夾具管理系統(tǒng)的開發(fā)，程序設(shè)計(jì)時(shí)使用面向?qū)ο蟮腃#語言，并且在應(yīng)用程序中使用ADO.NET技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)服務(wù)器數(shù)據(jù)庫的訪問，大幅提升了程序代碼的簡潔程度以及開發(fā)效率。

4.2 運(yùn)行實(shí)例

零點(diǎn)定位模塊化夾具管理系統(tǒng)開發(fā)完成之后，夾具生產(chǎn)企業(yè)的管理人員通過網(wǎng)頁即可實(shí)現(xiàn)對(duì)管理系統(tǒng)的訪問。

零點(diǎn)定位模塊化管理系統(tǒng)的登錄界面如圖3所示。然后進(jìn)入系統(tǒng)的主界面，如圖4所示，可分為三個(gè)部分；一是左側(cè)的系統(tǒng)功能模塊導(dǎo)航欄，二是上部的系統(tǒng)名稱顯示區(qū)域和注銷當(dāng)前用戶的功能模塊，三是中右側(cè)的主要操作和信息顯示區(qū)域，其中功能模塊導(dǎo)航欄又主要包括夾具信息管理、客戶和訂單管理、產(chǎn)品管理以及系統(tǒng)管理四個(gè)模塊，并且在每個(gè)功能模塊下還有對(duì)應(yīng)的子模塊。

圖3 零點(diǎn)定位模塊化夾具管理系統(tǒng)的登錄界面

圖4 零點(diǎn)定位模塊化夾具管理系統(tǒng)的主界面

以“夾具信息管理”模塊中“夾具元件的入庫管理”為例，用戶可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)信息（部件編號(hào)、部件名稱、部件規(guī)格、部件材料、入庫前庫存量、入庫數(shù)量、入庫時(shí)間、負(fù)責(zé)人、入庫后庫存量）進(jìn)行查詢、修改、刪除及添加操作。

5 結(jié)論

本文基于asp.net開發(fā)框架建立的零點(diǎn)定位模塊化夾具管理系統(tǒng)由用戶層、網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)層、數(shù)據(jù)管理層、數(shù)據(jù)操作層及數(shù)據(jù)存放層共同構(gòu)成，可以實(shí)現(xiàn)夾具生產(chǎn)企業(yè)的無紙化辦公，通過建立企業(yè)級(jí)的零點(diǎn)定位模塊化夾具管理系統(tǒng)，夾具生產(chǎn)企業(yè)的管理層和執(zhí)行者可以隨時(shí)查看和管理夾具的相關(guān)信息，并根據(jù)市場需求迅速做出響應(yīng)與調(diào)整，不斷提升企業(yè)的核心競爭力，這對(duì)于企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升具有重要的意義。然而，本文開發(fā)的零點(diǎn)定位模塊化夾具管理系統(tǒng)雖然已具備基本的功能，但隨著研究深入尚有很多的功能需要不斷完善，如管理系統(tǒng)界面的美化、數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)報(bào)表的設(shè)計(jì)等。

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Research on Modular Fixture Management System of Zero Positioning for CNC Machine Tool

WEN Hua，WANG Ling，YIN Guofu，LV Taotao，ZHU Dong

( School of Manufacturing Science & Engineering,Sichuan University,Chengdu 610065,China )

Based on the demand of rapid replacement of CNC machine tools, a modular fixture system of zero positioning is developed by using modular design method. In order to further popularize and apply, the modular fixture management system of zero point positioning is completed based on the ASP.NET development framework and the database management software. The development of the device enables it to realize the storage and management of fixture components, purchase plan management, customer management and order management. The main research work includes the establishment of the basic framework of the fixture management system, the design of the main functional modules and the design of the basic database system. By setting up the enterprise modular fixture management system of zero point positioning, the transformation and upgrading of the jig production enterprises are realized.

rapid replacement；modular fixture system of zero positioning；management system；database

TP391

A

10.3969/j.issn.1006-0316.2018.11.013

1006－0316 (2018) 11－0053－04

2018－05－14

四川省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2017GZ0040）

文華（1992－），男，四川宜賓人，碩士研究生，主要研究方向?yàn)楫a(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造；殷國富（1956－），男，四川西充人，教授、博士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)橹圃熳詣?dòng)化、智能設(shè)計(jì)技術(shù)、CAD/CAM/CIMS。

通訊作者：王玲（1971－），女，四川成都人，博士，副教授，主要研究方向?yàn)楫a(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造。