复合材料典型加工结构工艺数据库系统的设计与实现

1、PROCESS DATABASE工艺数据库复合材料典型加工结构工艺数据库系统的设计与实现国家岛技术研究发展计划(863 i|划)项hl( 20()9AA(M4304 )资助Design and Implementation of Composite Material Database System of Typical Structure andProcessing Technology北京航空制造T程研究所钟佳涛王晓丽2010年笫22期航空制适技术105© 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. A

2、ll rights reserved, PROCESS DATABASE工艺数据库2010年笫22期航空制适技术106© 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, PROCESS DATABASE工艺数据库摘要圉绕航空航天等领域碳纤维复合材料关 键零件制迪需求，针对复合材料构件的孔、开口和切边 等典型加工结构，分析并优化复合材料典型结构加工的 刀具和工艺参数，构建了包含加工专用刀具、典型加工 结构、加工损伤与质量评价、加工工艺参数以及加工工 艺方法在内的可集成、

3、网络化、开放性、易于扩充的典型 加工结构高效加工工艺数据库。关键词：碳纤维复合材料典型加匸结构 工艺数据库ABSTRACT According to the requirements in key part manufacturing of carbon fiber composites in the field of aerospace, the typical structures including the holes, opening and trimming of the composites material component are analyzed and the typic

4、al processing tools and process parameters of structures in composite mate rial arc optimized An integrated network, opcn. easy to extend typical structure of efficient processing technology database is constructed including the processing tools of carbon fiber composites, the typical processing str

5、ucture, processing and quality evaluation of damage, processing parameters and processing methods.Keywords: Carbon fiber composites Typical processing structure Processing database碳纤维复合材料作为一种先进的复合材料具有朿 址轻、模址高、比强度大、热膨胀系数低、耐高温、耐腐 蚀、耐热冲击等一系列优点，在诸如飞机机翼、大住运载 火箭舱段、航犬飞行器舱体等航空航犬与国防军新产 胡的研制和生产中得到越來越广泛的应用。但碳纤

6、维 复合材料构件的制备特点导致其力学性能呈各向界性. 层间强度低且碳纤维的硬度高、强度大，在机械加.过 程中极易产生毛刺、分层、撕裂尊缺陷倔r典型的难加 T材料山因此，需要提出少、无缺陷的高效制孔新方 法与新1 艺并研制利开发出先进适用的碳纤维复合材 料加丁.$用刀具及其岛效加工工艺数据库，最终形成具 冇创新性和实用价值的大型碳纤维复合材料构件数字 化加匸T.艺技术°本课题I时绕碳纤维复合材料关键咨件的制造盂求, 主要针对复合材料构件的孔、开口和切边等典型加丁结 构构建包含碳纤维复合材料加匸专用刀具、典型加T. 结构、加丁损伤9质吐评价Jnrr. r.艺参数以及加r. r. 艺方法在

7、内的可集成、网络化、开放性、易于扩充的典型 加T.结构髙效加丁丁艺数据库。1系统的结构设计1.1系统的功能特点复合材料典型加匸结构匸艺数据库系统从复合材 料加工中涉及的复合材料典型加T.结构、专用刀具、加 工丁艺参数、典创寺件加T. T.艺方法以及加丁损伤号质 ht评价等方面对复合材料的加r. r.艺数据进行分析，构 建复合材料加工工艺数据模型R针对以往数据库系 统缺乏冇效管理、服务意识模糊的缺点,专门开发了数 据库的数据管理平台 通过权限管理、数据操作、用户 管理3个模块来实现低理员对数据的高效管理一应用系统不仅包含了通常的对数据源中的数据进 行増删改査的娃本功能并提供种灵活定义加丁结 构、

8、&用丿J具利质址评价属性的方式，该方式可根据不 同的加T结构、刀具或质址评价类型，定义不同的几何 参数或质就属性表征值増强了数据定义的可扩展性, 丰富r结构库、刀具库与质戢屈性库的内容此外，针 对工艺参数管理模块系统不仅可以使用门通过加工结 构、刀具类熨或材料等甚本信息进行丁艺参数的住询. 还支持根据质ht属性值的大小关系进行分析筛选杳询 出用户关心的内容，为质址评价提供依据。对于数据源 的新増和住询系统还支持表单记忆功能用户在进行 新建或杳询操作时可以指定系统自动牛.成上一次操作 2010年笫22期航空制适技术#© 1994-2011 China Academic Jour

9、nal Electronic Publishing House. All rights reserved, 工艺数据库PROCESS DATABASE的新建或査询农单，稍作修改后即可提交，方便J"用户 对F相似数据源信息的录入以及频繁的査询操作。针对复合材料数据库系统的数据源信息戢大数据 频繁交叉使川的特点应用系统提供数据源追溯功 能任何通过系统定义的数据源信息（如典型加T.结构 信息、丿J具信息等）在艺参数的定制或T.艺过程中被 应用时.系统会自动工成该数据源的标注 通过该标注, 用户能够很方便地追溯到该数4K源的貝体信息，对于 未通过系统定义牛成的数据源信息在进行追溯时系 统也会

10、给出相应的提示。1.2系统模块设计复合材料典型加T结构工艺数据库系统采用阜于 Struts2.0m件的B/S构架总体框架图如图1所示。系 统接收来（客户端的访问请求，通过JSP应用程序与碳 纤维复合材料数据库的服务器进行数据交耳最后将得 到的数据信息发送给客户端，完成该用户的请求叫数据库系统主要包括复合材料典型加工结构、复 合材料加T.专用刀具、复合材料加T.损伤表征与质制:评 价Jjirr. r.艺参数管理以及加t.t.艺方法管理5部分, 总体结构图如图2所示。英中典型加丁结构的准本定义和加T.结构管理构 成典型加T.结构模块主要针对硕纤维巫合材料加工中 涉及的孔、开口和切边等加T.结构对苴

11、结构待征、结构 分类以及结构主要儿何参数进行分类管理。加工刀具塞本定义和刀具管理构成加工炒用刀具 模块主耍针对碗纤维复合材料加丁研制的专用刀貝建 立专用刀具管理系统对丿J具的结构、儿何参数、切削参 数、涂层材料以及磨损待性等方面进行管理。加T.损伤表征与质址评价管理模块主要针对碳纤 维复合材料加时易产牛的缺陷以及加损伤和质就© 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 工艺数据库PROCESS DATABASE© 1994-2011 China Aca

12、demic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 工艺数据库PROCESS DATABASE嫌纤维复合材料典璧零件加11X 典!0爭件切工工艺加工工序工艺鑫数图2 系统总体结构Fig 2 System general architecture© 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 工艺数据库PROCESS DATABASE106航空制适技术2010年菽22期© 1994

13、-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, PROCESS DATABASE工艺数据库结构类幻長PK结恂英型id类?fl名 几何參数PK结构idFKI结构矣Vid 结构名 材料名 儿何爹数偵典矍结构农刀貝类驳我PK刀具畑id类空名 刀具大分类刀具有数农PK刀FK1刀具类型id 几何诊敢 PK12以dFKIFK2F1O壻构id刀貝id 切刖$數K1 质址14性 険性值-庾*仲价衣1质评价id 1D険陷名 缺陷发征It刀具初料在PK刀具材料M材料名刀貝依息嘰PKXIA idFK1FK2

14、FK3刀斗S号 刀具类型id 刀具材料id 切刖参散W 几何站数值切削参散表PK切亶径切削越度 进给量| Jtorxz "|丄艺M |工艺名乎件名秣 毎件材料 工艺描述加工工序我PK工序HFK2FK3工序号 丁序名称 工艺id 切id刀具1图3数据库哀关系Fig3 Database table relation（下转第125页）评价标准建立碳纤维复合材料标准加丁损伤分类以及 质就评价方法管理系统。艺参数管理模块主要针对碳纤维复合材料典型 加T.结构在加工过程中涉及的&用刀具、切削参数等， 建立典型加T.结构工艺参数管理系统。艺方法管理模块是在碳纤维复合材料典型加工 结构工艺研

15、究的垄础上针对包含孔、开I和切边等典 型加丁结构在内的典型零件建立典型零件T.艺方法管 理系统。1.3数据库结构设计复合材料数据库的数据采用0raclelOg进行存储。 Orac le具冇完整的数据管理功能.而且支持各种分布式 功能和各种Internet处理 Oracle提供 套界面友好、 功能齐全的数据库开发丁具.具冇可开放性、可移植性、 灵活性等特点 特别是在（）raeMOg中，支持面向对象 的功能，支持类、方法利属性。数据库设计中除了用户管理功能的表单之外，共有 11张负责处理业务逻辑的表单本系统的业务数据存 储于这11张表中 它们分别是加结构类型表、加T. 结构信息表、刀具类型表、刀具

16、参数表、刀具材料表、刀 具信息表、切削参数表、丁艺参数表、质竝评价表、T艺 流程表利加匸序表。这些表在构成上都存在一宦的 从属性例如:丿J具信息表中的类型、参数和材料信息分 別从刀具的3个革本信息表（类型表、参数表和材料表） 中获取而刀具具体信息乂成为工艺参数中的1个关键 字段。为了区别数据在表中的唯-性，为每个表设计了 1个主关键字即主锥id由于表之间存在关联关系通 过主涎利外部键关系构成关系数据库 图3表明J'数 据库表之间的逻辑关系。2系统的开发技术与实现2.1系统开发框架复合材料典型加T.结构高效加T.T艺数据库采用 基于 Struts2.0 组件的 MVC （ Model-V

17、iew-Controller 架模式进行开发通过这种设汁模型把应用逻辑、处理 过程和0示逻辑分成不同的组件实现'这些组件可以 进行交4和朿用大大降低了系统模块之间的耦合性, 捉高了系统的可扩展性以及可维护性。MVC中的V（客 户端页面View ）部分釆用JSP技术完成并采用了最新 的JavaScript类库J Query进行客户端处理.大大増强f 系统的效率和页面表现的丰富性C2.2系统UML建模系统采用统建模语言（Unified Modeling Language, UML）进行逻辑建模国。根据MVC模式的开发特点, 将系统结构划分为控制类、逻辑类和实体类3部分。 JC中控制类（Ac

18、tion类）属于MVC中的C （执行控制 Controller）部分,负贵系统的执行逻辑 逻辑类和实体 类共同组成r MVC中的M （逻辑实体Model ）部分, 负责系统的业务逻输和数据实体的存取。该系统韮于 MC模式的类图如图4所示。2010年笫22期航空制适技术107© 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, NETWORK MANUFACTURING网络化制造而且根据数据包每次选择路由的不同，这延时时间也 冇所不同这就意味看连续发送的两个数据包可能由

19、于选择传输路由的不同，导致接收方接收数据包的顺用 的并不址数据包发出的顺序，肩发出的数据可能会先 到' 为解决这问题对于数据包先后顺序敏感的数据 传输过程需要对用户通讯协议圧为往复的数据包进行 编码，软件系统将根据数据包的编码纠止山于数据传输 延时导致的应答数据顺序混乱问题，7结束语GPRS技术将覆盖广泛的无线网络与Internet网络 建立了连接同时还提供J：廉价易用的通讯解决方案。 经济实用的解决方案这是种非常经济实用的解决方 案如对于冇线网络难于覆盖的广大地区町以实施远 程监控c随着物联网的兴起这-技术必将得到进步 的发展和应用。（责编飞翔）2010年第22期航空制适技术125&

20、#169; 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, NETWORK MANUFACTURING网络化制造2010年第22期航空制适技术125© 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, NETWORK MANUFACTURING网络化制造（上接第107页）刀具控制类z切刖毎数逻轨类刀具逻1类卜i7JH参数实体1一1 A_11 1 1l f

21、一1一1 1 1质件价悴剖类质M评价逻轲矣十+丄控制艾一 工艺零数逻虫炎*匸也冬散实休刀具类割实体2010年第22期航空制适技术125© 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, NETWORK MANUFACTURING网络化制造2010年第22期航空制适技术125© 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, NETWORK M

22、ANUFACTURING网络化制造质量缺陷实体11一1 I1 11 -工艺方法控制类一 I芝方这愛 1J工艺实体 工序实体S4茶干Mvcm式的系统类图 Fig .4 System class diagram bAS«d on MVC2010年第22期航空制适技术125© 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, NETWORK MANUFACTURING网络化制造2010年第22期航空制适技术125© 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, NETWORK MANUFACTURING网络化制造2.3系统运行实例糸统