周 浩
(徐州工程機(jī)械集團(tuán)有限公司,江蘇221110)
隨著我國(guó)工業(yè)的不斷發(fā)展,大型工程機(jī)械需求日漸增多,如大噸位起重機(jī)及高空作業(yè)設(shè)備等。此類(lèi)產(chǎn)品對(duì)材質(zhì)強(qiáng)度要求高,且整機(jī)有輕量化要求,一般選用綜合力學(xué)性能優(yōu)越的高強(qiáng)度鋼板作為臂筒等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件的材料。由于高強(qiáng)鋼材質(zhì)性能和普通鋼板有較大差異,對(duì)折彎成形工序提出新工藝要求,沿用傳統(tǒng)的板料折彎參數(shù)加工誤差較大,若進(jìn)行大批量的試驗(yàn)則成本太高。
通過(guò)對(duì)折彎參數(shù)的分析研究,結(jié)合材質(zhì)等影響因素的分析,以SQL Server軟件為平臺(tái)建立各因素的實(shí)體-聯(lián)系(E-R)模型,設(shè)計(jì)高強(qiáng)鋼折彎參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù),并在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)高強(qiáng)鋼折彎參數(shù)優(yōu)選系統(tǒng),為現(xiàn)場(chǎng)提供高效、精確的折彎參數(shù),保證折彎后的材料性能,提高折彎精度,降低廢品率。
高強(qiáng)鋼折彎工藝主要影響因素包括以下方面:
(1)材料性能
高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的復(fù)雜化學(xué)成分決定了出廠(chǎng)鋼板內(nèi)應(yīng)力的不均勻性[1],一般表現(xiàn)為切割下料后鋼板旁彎較大。材料不同,板料的折彎因子、回彈量、選用折彎壓力也不同。
(2)模具性能
折彎過(guò)程中,板料所受壓力p與材料厚度t及折彎下模槽寬v有關(guān),折彎壓力同時(shí)影響回彈量的大小。材料厚度t增大,p增大,回彈量變?。徊蹖抳增大,p減小,回彈量增大。因此,當(dāng)上模刀尖圓弧半徑相同時(shí),折彎系數(shù)的影響因素主要取決于折彎下模槽寬v及材料的厚度t。
(3)折彎?rùn)C(jī)性能
折彎?rùn)C(jī)床身的整體剛性和穩(wěn)固性影響折彎精度[2],立柱在負(fù)載狀況下,一般會(huì)出現(xiàn)側(cè)向變形,消除誤差應(yīng)根據(jù)折彎壓力及材料厚度對(duì)此變形量進(jìn)行補(bǔ)償,不同的折彎?rùn)C(jī)、不同材料、板厚、模具,其補(bǔ)償?shù)臄?shù)值不同。
(4)折彎用量
折彎用量是與機(jī)床操作者密切相關(guān)的主要參數(shù),折彎用量的選取直接影響加工精度。其選取要素包括折彎力、折彎系數(shù)(計(jì)算展開(kāi)尺寸)和補(bǔ)償值等。大噸位起重機(jī)和高米數(shù)登高消防車(chē)縮臂用板料長(zhǎng)度大,操作者對(duì)高強(qiáng)鋼折彎參數(shù)缺乏收集,所以折彎用量無(wú)選取標(biāo)準(zhǔn),一般根據(jù)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)或照搬傳統(tǒng)鋼件的折彎用量。導(dǎo)致加工誤差較大,生產(chǎn)效率低。
以SQL Server 2000為開(kāi)發(fā)平臺(tái)建庫(kù),此類(lèi)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的一般步驟為概念設(shè)計(jì)、邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)[3],其核心是建立各要素的實(shí)體-聯(lián)系(E-R)模型。概念設(shè)計(jì)是面向數(shù)據(jù)庫(kù)用戶(hù)的現(xiàn)實(shí)世界的模型,以用戶(hù)能理解的信息表達(dá)形式為目標(biāo),并將信息表達(dá)在系統(tǒng)軟件中;邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是將E-R概念模型轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)庫(kù)軟件能夠識(shí)別的數(shù)據(jù)模型,再對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化;物理設(shè)計(jì)一般是具體的數(shù)據(jù)表及視圖的設(shè)計(jì)。
折彎過(guò)程各工藝屬性參數(shù)為:
(1)材料特征TT:彈性模量e、泊松比u、折彎邊長(zhǎng)度l、板料厚度t;
(2)模具特征LL:下模槽寬v、上模刀具半徑r;
(3)折彎?rùn)C(jī)特征MM:后擋料距離s、立柱剛度g;
(4)折彎用量SS:折彎壓力p、折彎系數(shù)k、折彎補(bǔ)償x。
根據(jù)參數(shù)間聯(lián)系建立E-R模型,如圖1所示。
其中矩形代表實(shí)體,表示現(xiàn)實(shí)影響因素;菱形代表聯(lián)系,線(xiàn)段上標(biāo)注為聯(lián)系的基數(shù);圓角矩形表示屬性,表示各實(shí)體所包含的內(nèi)容。
圖1 折彎參數(shù)E-R模型
按照SQL Server2000支持的模型轉(zhuǎn)化規(guī)則,將E-R數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)化為邏輯結(jié)構(gòu)。對(duì)于高強(qiáng)鋼折彎參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)而言,數(shù)據(jù)實(shí)體及屬性集如下:
屬性集={e、u、l、t、v、r、s、g、p、k、x、TT、LL、MM、SS}
按照數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換要求,優(yōu)化關(guān)系模式,建立四個(gè)子數(shù)據(jù)庫(kù),分別為DS(折彎用量庫(kù))、DL(模具信息庫(kù))、DM(機(jī)床信息庫(kù))、DT(材料信息庫(kù)),以DS為輸出數(shù)據(jù)庫(kù),建立其中函數(shù)依賴(lài)關(guān)系如下:
DS{p、k、x}
(e、u、l、t、TT)——p
(t、v、r、s、LL)——k
(g、MM)——x
設(shè)置DS為關(guān)鍵字KEY1結(jié)構(gòu),作為整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的主鍵;DL、DM、DT分別為KEY2、KEY3、KEY4,作為數(shù)據(jù)庫(kù)的輔鍵,根據(jù)以上函數(shù)依賴(lài)關(guān)系將主鍵同輔鍵中的字段聯(lián)系起來(lái),數(shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)行框架便建立了。
建立數(shù)據(jù)庫(kù)的目的是實(shí)現(xiàn)對(duì)高強(qiáng)鋼板料折彎經(jīng)驗(yàn)參數(shù)的管理和查詢(xún),為達(dá)到適用于工程環(huán)境的目的,采用將數(shù)據(jù)庫(kù)語(yǔ)言植入其他語(yǔ)言的方法,以達(dá)到所需功能,這里采用VC++6.0作為數(shù)據(jù)庫(kù)語(yǔ)言的載體,實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)鋼折彎參數(shù)計(jì)算及可視化管理。
首先建立數(shù)據(jù)庫(kù)與應(yīng)用程序之間的通信連接。用于VC和SQL Server之間的接口標(biāo)準(zhǔn)很多,采用ADO技術(shù)實(shí)現(xiàn)兩者間通信,對(duì)VC++中ADO庫(kù)函數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)配置(VC++初始的配置不支持ADO對(duì)象),將ADO庫(kù)文件導(dǎo)入到工程中,使用預(yù)編譯#import命令建立代碼如下:
#import “c:ProgramFilesCommon Files Systemadoms-ado15.dll” no_namespace rename
(“EOF”, “adoEOF”)rename(“BOF”,” “adoBOF”)
其次,為了實(shí)現(xiàn)ADO類(lèi)與高強(qiáng)鋼折彎參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)的連接,在A(yíng)DO類(lèi)Connection對(duì)象中修改相應(yīng)代碼,如下:
//Connection對(duì)象創(chuàng)建
m_pConnection.CreateInstance(“ADODB.Connection”);
//連接字符串設(shè)置
_bstr_tstrConnect=“Provider=SQLOLEDB;
Server=CCServer;Database=CCDatabase;uid=sa;pwd=
Sa;”;//
以上配置目的是實(shí)現(xiàn)用戶(hù)界面層接口與折彎參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)的封裝,后續(xù)數(shù)據(jù)操作僅需調(diào)用這個(gè)接口函數(shù)即可。應(yīng)用程序(VC界面)與數(shù)據(jù)庫(kù)軟件(SQL)的連接,解決了數(shù)據(jù)通信問(wèn)題,系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。
操作人員輸入機(jī)床、材料等基本信息,系統(tǒng)首先查詢(xún)有無(wú)相應(yīng)的折彎工藝記錄,如存在相關(guān)記錄,則自動(dòng)調(diào)用并顯示折彎用量;如系統(tǒng)未有相關(guān)記錄,利用數(shù)據(jù)庫(kù)中的規(guī)則推理出符合要求的折彎模具,然后根據(jù)機(jī)床類(lèi)型、工裝及后擋料等參數(shù),結(jié)合優(yōu)化計(jì)算得出折彎用量。優(yōu)化目標(biāo)可以為最小誤差、最小廢品率等,由用戶(hù)指定,如圖2所示。
圖2 折彎參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)
高強(qiáng)鋼折彎參數(shù)管理系統(tǒng)有兩項(xiàng)基本功能:折彎用量計(jì)算和基本數(shù)據(jù)查詢(xún)。計(jì)算折彎用量時(shí),技術(shù)人員只需輸入基本的折彎條件即可,一般為材料類(lèi)型、板料厚度、下模開(kāi)口槽尺寸及系統(tǒng)剛度。計(jì)算過(guò)程涉及的具體參數(shù)由系統(tǒng)自行完成,用戶(hù)關(guān)系的參數(shù)可通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún),如常用材料的基本參數(shù)存儲(chǔ)在材料庫(kù)中,可查詢(xún)或直接選取,若用戶(hù)無(wú)法獲取折彎?rùn)C(jī)剛度等信息,可查詢(xún)數(shù)據(jù)庫(kù)中的機(jī)床資料,通過(guò)類(lèi)似機(jī)床給定參考值。
數(shù)據(jù)庫(kù)中關(guān)于材料、機(jī)床、模具等初始數(shù)據(jù)來(lái)源于折彎基本計(jì)算公式、經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和少量的試驗(yàn)數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)體系還不完備,使用過(guò)程中經(jīng)常需要添加、修改數(shù)據(jù),使系統(tǒng)不斷擴(kuò)充和完善。因此在數(shù)據(jù)庫(kù)表單中設(shè)立一個(gè)主鍵,專(zhuān)門(mén)記載記錄的行數(shù),這樣只需通過(guò)最后一條記錄的主鍵值即可確定記錄集的行數(shù)。
數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性一定程度上決定系統(tǒng)的可用性,影響數(shù)據(jù)庫(kù)安全性的因素是多方面的,比如系統(tǒng)的軟、硬件故障、人為破壞等,可從操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫(kù)本身等方面考慮加強(qiáng)保護(hù)。通過(guò)設(shè)置用戶(hù)登錄權(quán)限驗(yàn)證,只有通過(guò)驗(yàn)證的用戶(hù)才可進(jìn)入系統(tǒng),不同的用戶(hù)權(quán)限不同,且只有數(shù)據(jù)庫(kù)管理維護(hù)人員才能對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行添加、修改、刪除等;另外,SQL Server本身的安全機(jī)制也能夠保證數(shù)據(jù)庫(kù)的安全。
通過(guò)研究折彎成形機(jī)理及高強(qiáng)鋼材料特性,根據(jù)高強(qiáng)鋼折彎參數(shù)之間關(guān)系,建立各要素的E-R模型,進(jìn)而建立邏輯關(guān)系模型,并以SQL Server 2000為平臺(tái)完成高強(qiáng)鋼折彎參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì);采用VC++編制人機(jī)界面定制基本功能,利用其提供的ADO技術(shù)建立集成應(yīng)用環(huán)境,方便用戶(hù)查詢(xún)和維護(hù)數(shù)據(jù),使數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用符合工程習(xí)慣。運(yùn)行和應(yīng)用結(jié)果表明,系統(tǒng)可為高強(qiáng)鋼折彎提供較為可靠的折彎參數(shù),計(jì)算速度快,精度高,數(shù)據(jù)系統(tǒng)的安全性也有保障。