基于SQL的高強(qiáng)鋼折彎參數(shù)優(yōu)化系統(tǒng)

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。

1 高強(qiáng)鋼折彎工藝分析

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。

2 高強(qiáng)鋼折彎參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

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)。

2.1 概念設(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

2.2 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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。

3 高強(qiáng)鋼折彎參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)

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。

3.1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

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)

3.2 系統(tǒng)運(yùn)行及安全性

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。

4 總結(jié)

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。