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刀具系统是加工中心的重要辅助工具是企业重要的制造资源之一。在加工哨心较多的生产环境中 不同厂商和标准的刀具系统给刀具管理

  刀具系统是加工中心的重要辅助工具是企业重要的制造资源之一。在加工哨心较多的生产环境中 不同厂商和标准的刀具系统给刀具管理带来困难。同时 刀具和切削参数的选择是 项复杂的、经验性要求非常高的专业工作 如何在数目庞大、种类繁多的刀具组件中选择一把符合加工工艺的刀具 单纯依靠查阅工具手册是很耗时而且难以考

  刀具系统是加工中心的重要辅助工具是企业重要的制造资源之一。在加工哨心较多的生产环境中 不同厂商和标准的刀具系统给刀具管理带来困难。同时 刀具和切削参数的选择是 项复杂的、经验性要求非常高的专业工作 如何在数目庞大、种类繁多的刀具组件中选择一把符合加工工艺的刀具 单纯依靠查阅工具手册是很耗时而且难以考量库存状况的。因此 有必要将各类刀具系统的信息集成 建立统一弦刀具信息管理系统 以实现计算机辅助工艺设计和刀具信息管理的集成。 本文研究开发的加工中心刀具信息管理系统 个集成化软件系统它不仅实现了刀具库的管理和多标准刀具系统的刀具及切削参数的选择功能 还解决了刀具设计与刀具管理集成的问题 并且在此基础上提供了工艺文件的自动输出、刀具数据库的管理和扩展等多组功能 是提高加工中心的管理水平和工艺设计效率的有效辅助工具。杰 据库系具数库使用对象的特殊需要。作为统一的数据源 数据库包含了系统所有的数据信息 利用 数据库接口技术 实现关系型数据库与面向对象设计方法的集成。 作为一种适用于各种数据类型的高层接口 它的应用不仅使面向对象设计的程序可以管理多种类型的数据库系统 而且具有良好的可移植性。。 数据库墙旦技术在 开发环境下的应用 扩展了 应用程序管理数据库的能力 结合参数化设计和图形拼合拽术 可以实现工艺文件在 环境中的自动输出。 基于以上技术并结合 类库和控件 可以编程设计出友好的用户界面和实用的使用功能。软件系统中的刀具数据库导航界面、通用数据库编辑界面及库存信息实时显示界面等 都是多种编程技术综合的体现。关键词 第一章绪论引言第一章绪论 世纪 年代 随着 技术的快速发展 制造业迎来了一个被称为“第二次工业革命”的黄金时代。 开发了第一台机床用数控器产品的公司与 公司合作 将其 儿系列控制器与 公司的机床配套开发了第一台有自动换刀机构的机床 之后 公司与 公司联合研制了配有自动换刀系统的柔性自动线 标志着第一台加工中心的诞生。经过半个世纪的发展 加工中心已成为柔性制造系统 简称 和计算机集成制造系统 简称 的重要组成部分 它不仅是衡量一个国家机械制造工业水平的重要标志之一 而且是一个机械制造企业技术水平的具体体现 己在航空、航天、造船、汽车、模具等各个制造领域得到广泛应用和普及 使传统的机械设计与制造方式发生着根本性的变化。作为制造资源的一部分 刀具系统是参与制造活动的重要辅助工具 对加工中心和数控机床的柔性、生产率以及产品制造的精密性和正确性起着举足轻重的作用 同时 刀具又是较昂贵的消耗性资源 一般生产车间 尤其是在数控机床较多的生产环境里 刀具的数量巨大 其中的组件也相当复杂 信息繁多 由于生产加工的需要 大量的刀具频繁地在刀具库和机床以及机床与机床之间流动和交换。因此 在当前竞争激烈的市场经济中 过去那种落后的人工管理刀具和设计刀具的方式 已不能满足产品设计与生产的要求 必须利用计算机技术建立加工中心刀具信息管理系统 实现刀具数据库的管理、查询、刀具拼装、工艺文件输出等功能 以减少工程技术人员的绘图、查阅资料和计算时间 充分利用企业现有的刀具资源 缩短刀具准备时间。所以 利用 技术和数据库技术 建立加工中心刀具信息管理系统 已成为当 机械制造工业技术革命的发展方向之一 它不仅可以为 系统和 系统提供有效的技术支持 而且可为机械制造业进行网络化的虚拟制造技术研究与开发奠定技术基础 有益于增加软件产品的技术储备 提高企业的竞第一章绪论争力。 加工中心刀具管理系统的应用现状加工中心刀具系统本身涉及的范围相当广泛 从狭义的角度讲 包括用于加工中心的刀具和与其相关的所有辅助资源 例如刀具预调仪、刀具运输装置、刀具在线监测装置 从广义的角度讲 刀具系统除了上面提到的工具设备外 还包括与刀具相关的所有企业行为 例如刀具的设计与制造、刀具的调度分配、刀具的采购等。加工中心刀具系统的这种广泛性决定了加工中心刀具管理必须结合企业实际情况 根据企业现有的技术水平和生产组织形式确定刀具管理系统的管理范畴 真正达到优化企业资源的目的。国内关于刀具管理系统的研究和应用始于 年代初期。当时 一些“ ”计划中的 重点应用企业在实旋 基础上 相继开发了基于 的刀具管理系统 为我国在该领域的研究和应用积累了许多宝贵经验。此后 军工、机床、发动机等机械制造行业的一些企业在国内外刀具管理技术应用经验的基础上 开发实施了基于 的刀具管理系统 基本实现了 环境下对刀具系统管理的需求。因此 基于 的刀具管理系统构成了目前国内应用刀具管理技术的主流。主要由 加工中心 刀具管理系统、单元级计算机 主控计算机 作站级计算机用于控制底层加工设备及物料运输系统的计算机 等组成。虽然 结构复杂、投资巨大 但它用于多品种、中小批量的生产可以缩短产品的设计、试制与生产周期 提高产品质量和竞争力。因而 近年来刚 在世界各工业发达国家得到了广泛重视和迅速发展。刀具管理系统作为 重要组成部分 其功能包括以下几方面的内容 刀具的贮存、运输和交换 刀具的分配与调度 刀具的监控 刀具的信息管理。典型的、具有自动刀具供给系统的 刃具管理系统的构成设备包括 加工中心上的局部刀库 中央刀库 刀具进出站 刀具输送装置 刀具预调仪 条形码打印机、阅读机 刀具状态监控系统 刀具管理计算机。一 第一章绪论 刀具管理系统的软件构成包括 刀具数据库 刀具的离线管理 刀具在线实时管理。 突出的特点在于集成 不仅仅是物流的集成 更重要的是信息的集成。它利用现代信息技术将计算机辅助设计 、计算机辅助制造 、计算机辅助生产管理 等技术 在系统支持技术 数据库、网络 连接下 综合形成一个覆盖整个企业 从产品订货、设计、生产制造到销售服务全部生产过程的生产制造系统。在 做出设计后 立即由计算机辅助工艺设计 系统制订出工艺计划 然后自动生成 代码 并由 完成产品的制造。 环境下的刀具管理系统包括了一切与生产经营、市场、产品设计、制造有关的刀具管理 刀具管理系统不但可以提供所需的加工刀具 而且可以周转和协调各机床刀库的刀具 使刀具的使用效率大大提高。因此 刀具管理系统与 刀具管理系统最大的不同点在于前者实现了集中模式下刀具的调度分配和刀具管理系统向 的集成。国外关于刀具管理技术的研究相对国内较早。在八十年代初 一些工业发达国家对于刀具在线管理与控制的研究已有较多的项目 如刀具自动识别、自动分配与传输、寿命与刀具磨损、破损的自动监控等。由于刀具的离线管理与工厂的生产组织形式联系非常紧密 相关的软件很少见。从目前国内外关于刀具管理技术的研究应用可以看出 加工中心刀具管理系统还存在以下问题 基于 的刀具管理系统是在企业已实施 的基础上建立的它不仅包括软件系统 还包括一系列自动化设备和监测装置 投资巨大。实施时间长 这对于国内大多数机械制造企业来说 在相当长的一段时间内是不可能实现的 因此要满足当前状态下企业对加工中心刀具的管理需求 必须结合企业的技术水平和生产组织形态 从刀具的离线管理入手 以最少的投资解决企业最紧迫的问题。 现已开发的加工中心刀具管理系统 虽然在功能上提供了刀具在线管理和刀具离线管理 但由于刀具离线管理与企业的业务流程联系紧密 因此 刀具管理系统在某一个特定企业应用成功后 却不具备在其它企业应用的通用性 这也是目前还很少看到与刀具管理有关的商品化软件的原因之一。刀具离线管理软件系统的通用化关键在于把握加工中心刀具系统的特点 集成刀具管第一章绪论理中具有共性的特征而忽略与企业业务流程相关的细节。 多数刀具管理系统忽略了加工中心刀具系统的特点 对加工中心刀具拼装和相应切削参数的选择问题考虑不足。加工中心上使用工具系统的最大优点 是可以通过各种刀具模块的不同组合 方便地获得各种规格和品种的可用刀具 具有很大的灵活性 正是这种灵活性使得刀具拼装变得较为复杂 特别是在多种工具系统并存时 由人工拼装是很难考虑周全的。因此 计算机辅助刀具拼装和切削参数的选择应集成到刀具管理系统中。 在已提供刀具拼装功能的刀具管理软件系统中 虽然可以完成刀具组装图的参数化绘图 但没有提供刀具组件库存信息的实时提示功能和刀具数据库的扩展功能。在刀具拼装过程中 刀具组件的库存量直接影响到刀具是否能够装配成功 因而 在计算机辅助刀具拼装过程中 必须实时提供刀具组件的库存信息。随着刀具制造商不断推出新的刀具类型和取消旧的刀具类型 加工中心刀具种类的增加和改变是不可避免的 这就要求刀具数据库必须具备扩展和用户定制功能 以满足刀具系统的不断扩充和更新。综上所述 加工中心刀具管理系统虽然在部分已应用 的企业中开发成功并得到应用但面对国内大多数企业的刀具管理需求 不能等实施了 之后再建立刀具管理系统当务之急必须开发满足大多数企业需求、通用性好、功能强、界面友好、操作灵活、技术含量高的加工中心刀具信息管理软件系统。 中心刀具信息管理系统本文所研究开发的加工中心刀具信息管理系统 简称 是一个面向加工中心刀具管理的、集成化的、具有自主版权的商品化软件系统 现已成功应用于上海柴油机股份有限公司 以下简称上柴 系统的开发过程中充分研究了国内外已有刀具管理系统 并与用户方上柴建立了良好的合作关系 深入分析了用户方的作业方式 在用户需求等问题上与用户方进行了多次探讨 此外 软件的开发还得到著名刀具制造商 公司的关注 其技术人员对系统中刀具选择方式提供了许多专业性建议。因而 系统在满足用户方需求的前提下对现有刀具管理软件第一章绪论的不足之处作了相应的功能性加强 这包括以下几个方面 是一个可以独立运行的刀具离线管理软件系统 系统本身具有完整的数据输入与输出功能 因而 系统对使用环境的要求非常低 企业无需配备任何刀具运输和监测设备 尽管 已为将来的集成提供了容易扩展的数据接口。 由于 开发目的就是提供通用的加工中心刀具管理软件 在建立刀具数据库的模型时采用了面向加工中心刀具系统而非面向企业业务流程的方法 因而构建于该数据库之上的 系统可以适用于所有制造企业进行加工中心刀具的管理。 刀具和切削参数的选择功能是 系统最具特点的一个功能模块 它不仅实现了多厂商、多标准刀具系统的集成 而且具备实时显示刀具组件库存信息的功能。该功能的实现极大地缩短了工艺文件的设计时间 提高了刀具准备的可靠性 并且有助于优化企业的刀具资源 降低制造成本。具体丽言 系统可以提供以下功能 工艺文件的交互式设计 刀具组件和切削参数的选择 工艺文件的自动输出 刀具库管理 刀具数据库管理 刀具数据库的扩展 刀具数据信息的查询。目前我国应用加工中心从事机械产品制造的企业数万家 涉及机械制造、模具制造、内燃机、发动机制造等诸多行业。特别是第十个五年计划期间 国家把制造业作为国民经济的支柱产业 适于多品种、小批量的加工中心和数控机床必将迎来一个快速应用普及的时期。作为一个拥有自主版权的商品化软件 系统的开发应用 不仅可以给企业带来显著的经济效益 提升企 业形象和在行业中的竞争力 而且能够推动制造业自动化技术的进步与发展 提高企业的创新能力 技术的普及与应用提供技术基础和保证。论文研究的主要内容和关键技术本文是在所研究开发的 系统基础上撰写而成的。 系统集成了刀具管理和刀具及切削参数的选择 这种集成方式的目的基于以下两点 刀具的选择是与刀具库存相关联的。即满足工艺要求且刀具组件的库存量大于安全量时 该刀具才作为优选对象。因此 在选择刀具的同时 刀具组件的库存量需实时提示 作为用户选择的依据之一。 刀具管理与刀具选择的结果相关联。刀具库或在线刀具一定是已完成刀具中的一种。这种一一对应的关系 是刀具自动编码系统正常运作的保证。 论文研究的主要内容 系统的开发包含以下六个方面的内容 加工中心刀具信息数据库系统的设计本文以 作为数据库平台 建立的数据库系统包括各刀具系统的组件详细信息和尺寸数据、库存信息、切削参数基本数据、原始基本数据库和辅助信息数据库等五类数据库。 加工中心工艺文件设计子系统的设计工艺文件交互式设计子系统用于实现两大功能 工艺文件交互式设计功能和工艺文件的自动输出功能。前者通过人机交互的方式进行刀具组件和切削参数的选择 完成加工中心工步卡、加工中心刀具说明卡和加工中心刀具清单的设计 后者在前者已完成的基础上 自动在 环境下实现三类工艺文件的输出。 加工中心刀具库管理子系统的设计刀具库管理子系统主要完成刀具和刀具组件的出入库管理及查询功能。出入库管理包括刀具组件的新购入库、报废出库、刀具按整刀或按组件两种不同方式的出入库、组件的出入库、刀具和组件库存的清点等。查询模块包括 刀具库存查询、组件库存查询、小于安全量的组件库存查询和刀具组件信息查询。 加工中心刀具信息数据库管理子系统的设计数据库管理子系统包括基本数据库管理、刀具信息数据库管理和工艺文件数据管理三个部分。数据库管理系统旨在实现数据库数据的增加、删除和修改。 加工中心刀具信息数据库扩展子系统的设计数据库扩展子系统为用户提供了一个添加刀具组件数据和切削参数数据的接口。通过该子系统提供的添加向导 可以使用户一次完成与所添加数据相关联的所有数据 以保证数据库关联数据的完整性。 帮助子系统的设计帮助子系统为用户提供必要的帮助信息 包括软件系统的组成框架、菜单——一 蔓二空堕笙和工具栏按钮的功能、各模块的使用步骤等。通过该帮助子系统 用户可以得到使用本系统的相关资讯。本文将重点阐述 的设计方法及关键技术并在第六章给出完整的运行实例。 主要关键技术和理论依据加工中心刀具信息管理系统 个集数据库技术、面向对象程序设计技术和图形技术于一体的集成系统。如何在统一的数据库支持下实现系统的有机集成是该系统研究的主要问题。本系统的关键技术和理论依据主要包括以下三个方面。 刀具系统的实体模型向关系模型的可转换性。刀具数据库系统是建立在 这种关系型数据库之上的 只有通过关系模型合理表达刀具系统的客观联系 才能有效发挥关系数据库的优势 使所建立的刀具数据库成为一个开放的系统 并有被其它系统集成的潜力。 关系数据库技术与面向艨设计方法的集成。 作为面向对象编程语言 其开发的应用程序由一组对象组成 这些对象中包含数据和对数据进行操作的程序代码。由于关系系统和面向对象系绕在基础上有很大的不同 只有在对象模型与关系模型之间建立进行翻译的映射层 才能将二者结合 发挥各自的优势。而功能强大的 数据库接口技术和 扩展可以实现关系数据库的数据类型与十数据类型之间的转换 是关系数据库技术与面向对象设计方法得以集成的关键技术。 数据库接口技术在 开发环境中的应用。 开发环境提供了一组功能强大的通用工具 使二次开发者可以充分利用 的开放结构 直接访问 的数据结构、图形系统以及几何造型核心 但其对关系数据库的操作只有通过一定的数据接口工具才能实现。 数据库接口技术在 开发环境中的应用 扩展了 应用程序对数据库的处理能力。

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