计算机辅助工艺设计库建立毕业设计

本科毕业设计(论文)计算机辅助工艺设计库建立 姓 名 学 号 学 院 机械学院 专 业 机械设计制造及其自动化 指导教师 完成日期 2013年5月上海理工大学全日制本科生毕业设计（论文）承诺书本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文）计算机辅助工艺设计库建立 是在导师的指导下，严格按照学校和学院的有关规定由本人独立完成。文中所引用的观点和参考资料均已标注并加以注释。论文研究过程中不存在抄袭他人研究成果和伪造相关数据等行为。如若出现任何侵犯他人知识产权等问题，本人愿意承担相关法律责任。 承诺人（签名）： 日 期：计算机辅助工艺库设计（本科论文）计算机辅助工艺设计库建立摘 要工艺设计是机械制造过程技术准备工作中的一项重要内容，是产品设计与企业生产的纽带，工艺设计所生成的工艺文件是指导生产过程的重要文件及制订生产计划与调度的依据。随着机械制造生产技术的发展和当今市场对多品种、小批量生产的要求，特别是CAD/CAM系统向集成化、智能化、网络化、可视化方向发展，计算机辅助工艺设计也就日益为人们所重视。计算机辅助工艺设计的应用能大大缩短企业工艺设计周期，提高产品对市场的响应能力，以此来提高企业工艺设计的质量和效率，进而取得竞争优势。CAPP 之所以得到各方面的重视，一方面是随着科学技术的发展和社会进步，逐渐暴露出手工设计工艺规程的诸多缺点，而计算机由于本身具有的优越条件，成为克服这些缺点的有效手段。其次，它是随着计算机的出现和应用及科学技术和工程技术发生了革命性的变革的新形式下应运而生的产物，是改善多品种小批量生产状况的有效途径。本课题来源于上海理工大学CAD中心和上海某机床厂合作的信息化管理系统开发项目。本系统开发采用B/S体系结构，采用Tomcat 5.0作为Web服务平台，JSP（Java Sever Pages,动态服务网页）作为系统的开发工具。采用ODBC-JDBC技术与数据库连接存储数据，数据库采用的是SQL Server 2008 R2，系统运行稳定，具有良好的用户友好性。通过对本系统的设计与实施，为企业实现快速设计与制造提供强有力的支持，为企业实现计算机集成制造系统打下了坚实的基础，同时可使企业的信息化程度得到很大的提高，进而提高企业的经济效益和社会效益。关键词: 工艺设计 CAPP 自动化生产COMPUTER AIDED PROCESS PLANNINGABSTRACTThe market of 21 century has changed from a sellers market into a buyers market, in order to take advantage of competition, enterprises must comply with the changes in the market, and make production diversified and personalized. The product diversification means that the workload of product design is dramatically increased, while, the everincreasing workload often revolve around the process design. As the bond of product design and manufacturing, process design is one of the most important part in the manufacturing process. Therefore, for the modern enterprise, especially those small and medium enterprises, a problem should be immediately solved is to develop computer aided process planning system to improve the process design quality and efficiency , and then get competitive advantage. Below are the reasons why CAPP has received various aspects of attention. On the one hand, with the development of science and technology , the disadvantages of the manual design process planning has gradually been exposed, but the computer has the superior conditions and effective means to overcome these shortcomings.On the other hand, it is a new form of the production at the historic moment when the emergence of computer and the application and revolutionary changes have taken place in science and technology and engineering technology, it is one of the most effective ways to improve the production of goods of variety, but small amount.This topic is based on the project of information management system. This system development use B/S structure, using Tomcat 5.0 as Web services platform, JSP (Java Sever Pages, dynamic service page) as a system development tool. using ODBC-JDBC bridge to connect to the database to SQL Server 2008 R2 as database Server. The system runs stably and has good user-friendliness.The development and application of this system provide strong support to the further achievement of rapid design and manufacturing of the enterprises, make solid foundation for enterprises to realize the integrated manufacturing system. and also, improve the informatization level of a enterprises which boost economic and social benefit.KEYWOEDS: Process Design CAPP Automatic Production目 录摘 要IIIABSTRACTIV第1章 绪 论11.1 研究背景11.2 计算机辅助工艺设计的研究现状11.3 计算机辅助工艺设计的发展趋势21.3.1 以PDM为中心的集成框架31.3.2 与制造执行系统MES的集成31.3.3 网络协同化31.3.4 行业化41.4 研究目的与意义41.4.1 传统工艺设计41.4.2 企业信息化现状51.4.3 采用CAPP的意义和必要性61.5本文组织结构7第2章 系统原理及应用技术介绍82.1 计算机辅助工艺设计的工作原理82.2 计算机辅助工艺设计的系统模式92.2.1 检索式CAPP系统92.2.2 派生式CAPP系统92.2.3 创成式CAPP系统102.3 系统体系结构112.3.1 客户端/服务器体系结构112.3.2 浏览器/服务器体系结构122.3.3 体系结构设计132.4 Tomcat 5.0142.5 JSP142.5.1 将内容的生成和显示进行分离142.5.2 生成可重用的组件142.5.3 采用标识简化页面开发152.5.4 适应平台152.5.5 数据库连接152.6 SQL-Server152.7 JDBC-ODBC17第3章 系统实现183.1 计算机辅助工艺设计系统简介183.2 系统的配置193.3 系统运行实例193.3.1 系统登录模块实现203.3.2 数据录入模块实现213.3.3 数据查询模块实现233.3.4 数据编辑模块实现253.3.5 手动工艺设计实现273.3.6 检索派生式工艺设计实现303.3.7 创成式工艺设计实现323.3.8 导出模块设计实现353.3.9 文档信息上传、浏览实现36第4章 总结与展望384.1 总结384.2 展望38致谢39参考文献40上海理工大学本科生毕业设计（论文）第1章 绪 论1.1 研究背景21 世纪的市场是以消费者为主导的市场，人们对物质的需求也由原来的单一性向多品种、个性化的方向发展，市场响应速度与产品创新频度已悄悄地取代生产率占据市场主动地位。也既是说：企业所生产的产品必须是以满足消费者不断变化的个性化需求为导向的产品才能顺应时代的发展。因而企业要想在日益激烈的市场竞争中立于不败之地，必须以更快的市场响应速度、更优越的产品质量、更有竞争力的产品成本以及更好的产品售后服务去赢得潜在的用户和取得更大的市场占有率张振明.现代CAPP的应用与发展趋势J.CAD/CAM与制造业信息化.2004（1）:30-31，周晓虹.CAPP在机械制造中的应用J.纺织机械. 2010，1（2）：58-61.。当前的制造业正从以机械加工为主特征的电气技术时代走进以信息处理为主特征的信息技术时代。如何快速的设计出符合客户需要的个性化、差异化的产品并投入生产是当前小批量、定制化模式的迫切需求。工艺设计作为产品设计过程中的一项重要内容，是产品结构设计与实际生产之间的桥梁，是一个经验性极强且环境相关的决策过程。工艺设计的质量和效率直接影响企业制造资源的优化配置、生产效率、产品质量、生产周期以及产品成本等方面。以往的工艺设计由于凭借经验由手工进行，不可避免地会存在一些弊端：对工艺设计人员要求较高；工作量大，效率低下；所得数据难以保证准确性、信息共享性差等。显然传统的工艺设计方法已不能适应现代市场对制造业的基本要求。计算机技术的发展及其在制造业中的广泛应用，使得 CAPP 应运而生，广度和深度也在不断发展中。本课题来源于上海理工大学CAD中心和上海某机床厂合作的信息化管理系统开发项目。信息时代的到来给制造业带来了前所未有的挑战和机遇，同时也给现代企业的产品设计、生产、管理乃至市场策划与销售提出了新的要求。伴随着信息化的发展，激烈的市场竞争迫使企业的产品要向多样化、系列化、个性化的方向发展。市场对产品响应速度，产品创新频度的要求，使产品从策划、设计、制造到销售的周期正在缩短。传统的产品设计、制造、生产经营管理模式和信息处理手段已很难适应现代化企业的发展要求。因此开发CAPP系统必将成为计算机辅助制造的一个发展趋势。1.2 计算机辅助工艺设计的研究现状 计算机辅助工艺设计的研究始于20世纪60年代末，最早研究CAPP技术的国家有挪威及前苏联等，但在CAPP发展史上具有里程碑意义的是设在美国国际性组织CAM-I于1976年开发的CAPP(CAM-Is Automated Process Planning)系统。国内最早开发的CAPP系统是同济大学的修订式TOJICAP系统和西北工业大学的创成式CAOS系统，其完成的时间都是在20世纪80年代初，国内较早开展CAD/CAPP/CAM自能集成化研究与原型开发的是清华大学(用于国家CIMS实验工程的箱体类零件，19871993年)，而较早有重要实用价值、并取得突出社会和经济效益的是由西北工业大学、航空部625所开发的智能集成化FA-CAD/CAPP/CAM系统（19911994年）。计算机辅助工艺设计是改变传统的工艺过程手工设计方法，实现生产准备工作自动化的有效途径，是 CAD/CAM 技术集成的中间环节和关键技术曹军旗.浅析CAPP在现代生产中的应用与发展J.现代制造工程.2003（1）:14-16.。作为CIMS(Computer Integrated Manufacturing System)下的 CAPP，它不仅是连接 CAD和 CAM 的纽带，使CAD/CAPP/CAM 实现信息共享与集成，而且还要为管理系统、车间自动化系统和质量管理系统提供必要的功能与信息（如图 1-1），因此在企业的生产过程中具有非常重要的地位。CAPP 系统是计算机集成制造系统（CIMS）中的一个子系统，它在将设计信息通过工艺过程设计转换成制造信息的过程中，除了处理 CAPP 系统内部的信息。另外，还需要经常和其它分系统交换信息（如图 1-1 CAPP 与其他系统之间信息交换）面对这样一个复杂的集成环境，把数据作为一种资源管理起来就变得十分重要，因而 CAPP 系统的设计与研究也就成为企业信息化过程中不可或缺的一部分孙家坤，高琦，杨超英等.CAD/CAPP/PDM/ERP系统集成研究J.计算机工程与应用.2005（29）:226-228.。图 1-1 CAPP与其他系统之间信息交换1.3 计算机辅助工艺设计的发展趋势随着计算机集成制造系统的发展,CAPP系统发展趋势从内容上讲应为:提高工艺设计的标准化、规范化程度,包括内容、文件格式的标准化;从零件的工艺规程到整个产品的工艺规程;CAPP系统实现与CAD、CAM、MIS、MAS真正的集成,达到智能化、集成化、网络化、柔性化和并行化的协调发展。从适用的范围讲在统一的标准化工艺基础上开发出适合一般企业工艺规程的CAPP系统,包括二次开发的CAPP系统。从方式上讲可以采用部分人机协同工作、完全可视化。从工具化的思想出发开发零件信息描述工具、工艺决策工具、工艺文档输出工具、知识和数据的输入工具、用户界面构造工具等 C.Graboeik,K.Kalinowski，Z.Monica. Integration of the CAD/CAPP/PPC systems J.Journal of Materials Processing Technology.164-165（2005）:1358-1368.。1.3.1 以PDM为中心的集成框架随着产品数据管理(Product Data Management, PDM)技术的发展和应用的深入，在PDM平台上开发面向整个产品的CAPP，实现工艺设计和工艺信息管理一体化已成为一种趋势。以PDM的工程数据库管理系统为基础，将CAD、CAPP、CAM、ERP和MES等应用系统通过统一的产品数据管理系统和网络集成起来，各应用系统的设计结果均提交给PDM进行统一管理李慧国，徐燕申.CAPP概念、现状、存在问题及发展趋势J.机河北工业科技.2000.17（2）:51-55.。PDM可成为CAPP 的入口，CAPP的设计结果又可由PDM进行统一管理。实现产品设计、工艺设计与管理、验证和与ERP、MES之间的功能集成。系统之间不再进行数据的直接传送（即串行传送）， 而是通过网络、数据库与PDM进行数据交换和实现数据共享（即并行传送）。PDM的数据仓库中存储与产品定义相关的各类信息，包括制造资源信息、工艺知识、工艺数据和文档等可以保证工艺知识、数据的一致性和完整性。实现产品设计、制造与生产管理的数据集成。1.3.2 与制造执行系统MES的集成制造执行系统（Manufacturing Execution System，MES），是面向车间的生产过程管理与实时信息系统，填补了车间计划管理与底层控制的“鸿沟”是车间信息化的核心姚建树，要路岗等.机械制造企业信息化建设中出现的问题及对策分析J.企业技术开发.2010.2:100-101.。过去CAPP与MES是相互独立完成的，车间生产时经常发现工艺计划和车间作业存在冲突，使得这些工艺不得不进行修改，从而造成了制造信息链和制造过程的中断， 其最根本的原因就是缺少CAPP与MES之间信息与功能的集成。国内学者针对CAPP和MES的集成问题进行了大量的研究。张凌云等采用并行分布式集成的思想，降低以往由于集中式集成所带来的问题求解的复杂性， 而且允许不同时间范围的规划与控制决策在不同功能层次上做出， 因此能更好地实现CAPP与MES的分布式集成。王忠宾等基于并行工程理念，采用多代理技术，提出了一种智能CAPP系统体系结构，基于BP神经网络实现制造资源的动态决策，提高了工艺计划的可执行性。这些研究对于解决CAPP和MES的集成提供了有益的思路。1.3.3 网络协同化面对网络经济时代制造环境的变化， 传统的制造模式已不能与之相适应，需要建立一种充分利用现有社会资源、快速响应市场需求的网络制造模式。实施网络制造要有新的工艺设计理论及其应用系统的支持，新的制造模式给CAPP系统提出了新的要求，因此，研究和开发适用于网络制造环境下的CAPP系统是CAPP的重要发展方向之一。支持网络化制造的协同工艺设计是一个网络环境下企业和团队以并行协同的方式来进行产品工艺设计，并对工艺设计过程交互数据进行管理的复杂活动过程， 需要建立一个具有群体性、交互性、分布性和协作性的人机交互工作环境。在网络化协同工艺设计中应解决三个关键问题：工艺设计任务的分解策略、协同工艺设计过程管理及制造资源的共享。1.3.4 行业化只有面向行业，CAPP在企业才有生命力；只有解决了行业共性向题，CAPP才能真正为企业带来增值。要解决CAPP的行业化问题，则必须将CAPP平台的通用性与行业工艺的特殊性结合起来，总结不同行业工艺设计的特点，提取行业工艺知识，解决行业共性问题。尽管不同企业CAPP应用需求差别较大，但同一行业内的产品工艺及设计管理模式具有较大的相似性，因此，有必要建立面向行业的 CAPP应用参考模型，具体包括：工艺信息模、功能模型、资源模型、组织模型、过程模型等，并以此为基础，提供面向行业的CAPP工艺解决方案。要做到向企业提供通用的CAPP 应用系统的基本结构、基本工作流程和标准的用户界面。可满足各种不同产品类型和生产规模的企业、企业的不同部门（如机加、装配、饭金、焊接等所有工艺部门）对计算机辅助工艺设计和管理的基本需要，支持企业多层次、分阶段的 CAPP应用及实现全部产品零部件的CAPP。1.4 研究目的与意义1.4.1 传统工艺设计CAPP之前，工艺设计一般是根据工艺人员多年从事生产活动的经验，以手工的方式进行设计。经验是一种宝贵的知识财富，但经验需要较长时间的积累，而且由于每个工艺人员的经验有限，习惯不同，对于同样的零件由不同的工艺人员设计，会得出多种不同的工艺方案。并且，依靠个人的经验，用手工方式设计的工艺规程不可能反映出最先进的加工方法和实现工艺规程的标准化、最优化。当前的工艺设计过程存在着大量的劳动浪费。当工厂上线一个产品时，针对产品所属每个零件都要设计一个工艺规程，当产品更新换代时或者上线相似产品时，由于原有的零件的工艺规程要么不再使用，要么无从查找，工艺人员不能充分利用过去设计的工艺规程，必须按照产品结构对零件工艺重新设计 W.Chon,R.S.Amano.Investof igation Flow Behavior around Co-rotating Blades in a Double-spindle Lawn Mower DeckJ.International Journal of Rotating Machinery. 2010，（1）:77-89.。根据成组技术原理，各种机械产品的零件都在一定程度上具有相似性，因而它们的工艺规程都具有一定的相似性，所以并不是一个零件必须对应有一个工艺规程。曾有人对某机床厂的工艺信息做过研究，发现用 377个工艺规程能够制造 425 种齿轮零件，应用成组技术对齿轮和工艺规程进行仔细分析后，发现可以只用 71 种标准（典型）工艺规程就可以生产出 425 种齿轮于明.基于特征信息和推理机制的齿轮类零件CAPP的系统设计J.西华大学学报. 2010.11（37）：28-32.。统计后发现，虽然投入生产的不同零件数不断增加，但很多零件相似，真正不同工艺规程的增长率在下降，曲线逐渐趋于水平，如图1-2 所示。从例子可知，生产的零件品种数与工艺规程数并不是简单线性关系。零件品种数工艺规程数实际工艺规程数图1-2 零件品种数与工艺规程数的关系图传统的工艺设计过程不仅本身是一种资源浪费，并直接影响产品的更新换代、生产成本核算和企业的市场竞争力，因此依赖于工艺人员生产经验的传统工艺设计已经无法跟上现代企业的生产节奏。1.4.2 企业信息化现状各种计算机辅助技术在企业的应用着实使企业在很多方面的工作效率得到了显著地提高。但随着企业业务的不断拓展，原有的应用远远满足不了企业需求，原来的操作流程和方法也暴露出了很多问题。产生这些问题的原因很多，如管理人员不够重视、人员素质不够高、实施不到位、设计不合理、系统需求不明确、基础设施落后或者制度不健全等。以上这些问题既严重影响了信息系统效能的发挥，也制约了企业进一步的发展。归纳一下，主要体现在以下几个方面：(1) 各个业务系统相互较为独立，每个系统都有相应的使用对象和服务范围，缺乏各业务系统之间的有效集成，无法跨部门、跨业务提供有效的数据支持张连娣.工艺标准化在CAPP中的应用J.企业技术开发. 2012.30（20）：32-33.。(2) 尽管部分业务部门建立了自己的统计分析系统，但是这些分析型系统与相应生产型系统耦合性较强，受到生产型系统影响较大，缺乏对全业务分析的支持。(3) 各类业务系统内数据质量较低。不同的人员由不同的接口输入的数据，虽说都是按照企业的标准和规范来执行，但是难免会产生不一致的现象，并且产生大量的垃圾数据，这样数据在各部门之间流通时，就需要专门的人员去协助其他部门去来解释数据，从而达到各部门的协作，其实这部分协作完全可以通过数据的统一接口输入来规避，使所有的部门使用的基础数据达到最大程度的一致。(4) 相同业务数据存在多个版本。例如，同一个产品，在设计部门往往以设计图纸上的名称，并标以准确的图号，但是由于销售人员不习惯设计部门的表示方式，同时为了与客户的沟通方便，而使用更加通俗更加简化的命名，这样保存到销售系统里面之后就会出现同一个产品信息无法匹配的问题。这种情况的出现，不仅浪费了大量的沟通和维护成本，同时也给管理带来不便赵海霞.基于组合单元库的零件CAPPJ.线代雷达. 2012.34（12）：78-81.。某企业为国内开发、生产离心机产品数量最多、规格最全的大型国有高新技术企业。随着企业生产经营规模的日益壮大以及日益剧烈的市场竞争，企业急需寻求一条适合当前发展形势的道路，信息化就成为了最为合适的选择。企业当前信息化的现状是企业的计算机更多时候只是充当一个文字处理的工具，绝大多数业务都还是通过人工统计、上报、汇总等传统方式，造成很严重的资源浪费和信息反馈的滞后陈宗舜.工艺标准化与CAPPJ.现代制造工程.2001.9（9）:19-21.。这种情况导致了该企业面临如下问题：信息反馈的滞后使得各部门尤其是管理层对业务的把控较难，无法及时准确地获得数据，使企业无法适时、准确、合理地做出有效决策；大量的手工数据在产生过程中容易出错，从而造成账面数据与实际数据相差甚远。由于该企业信息化基础比较薄弱，在信息化的过程采取各个击破，最终联合为一体的传统做法，这种做法的好处是实现相对简单，在进行的过程中会遇到较小的阻力，有益于项目的推进；其缺陷也非常明显，相互之间的信息很难做到很好的沟通，从而导致信息资源的浪费。所以就要求我们在信息化初期要根据企业的现有水平从全局把握，制定出适用的总体架构，然后根据企业流程和标准完善各模块的功能应用，最后实现管理系统的高度集成。1.4.3 采用CAPP的意义和必要性工艺设计是产品车间生产准备工作的第一步，也是连接研发中心产品设计与生产车间生产制造的桥梁。工艺人员确定下来的工艺规程是进行工装设计制造和零件加工的主要指导文件，它对组织企业生产、提高劳动生产率、降低生产成本、保证产品质量、缩短生产周期及改善工人劳动条件等都有着直接的影响，因此是生产中的关键性基础工作。由于产品、制造环境的特殊性，导致 CAPP 很难实现通用化。在机械自动化领域，CAPP 可以说是发展最晚的一部分。但是通过近几十年的理论研究和应用，足以证明 CAPP 是提高企业工艺水平、推动技术进步、增强市场竞争力的重要手段。现今的制造业，需求趋于多样化，产品更新周期缩短，因而工艺部门的任务正在成倍增加，而设计部门和制造部门的自动化技术已经极大的提高了效率，如果工艺设计工作仍采用传统的设计方法，再加上有经验的工艺人员的短缺，工艺设计不可避免地会沦为机械制造中的致命一环 Yuichi Sasakil，Masahiro sonda.Development of a computer-aided process planning system based on a knowledge baseJ.Journal of Marine Science and Technology.2003,7（4）:175-179.。为此，必须寻找新的工艺设计方法，以代替以手工操作为代表的传统的工艺设计，使得提高工艺设计的工作效率，减少设计的成本，缩短生产准备周期等。计算机技术在制造业中的广泛应用，为工艺设计提供了得天独厚的技术手段。CAPP 不仅能实现工艺决策过程自动化，还能通过建立包含工艺设计规则及方法的决策模型编制最优的工艺设计方案。与传统的工艺设计相比，采用 CAPP 的意义主要表现在以下几个方面：(1) 减轻工艺设计工作量，缩短设计周期。计算机辅助工艺设计可以最大程度地减少重复劳动，而且针对设计的修改、变更等能做出快速响应，避免输入错误等不必要的失误，能够使工艺人员摆脱大量的繁琐劳动，将主要精力转向新装备、新技术、新产品和新工艺的研究与开发。(2) 提高工艺设计质量，实现工艺资源的再利用由于 CAPP 采用了技术经济分析和优化手段，因此可以编制出详细、精确的工艺过程，减少了人为因素带来的影响。(3) 提高了工艺的标准化水平由于设计过程中采用统一的数据库作为数据源，保证了工艺规程设计的一致性。工艺标准化和规范化有利于推广先进的工艺技术，从而进一步提高产品的质量，降低生产成本。(4) 充分实现信息共享和系统集成信息的共享和集成是现代企业信息化建设发展的必然。要使 CAPP 的零件和工艺信息畅通并且不产生冗余，就必须实现计算机辅助设计系统与产品管理系统的集成姚健.集成化CAPP的研究与实现J.机械工业自动化.1998（2）:19-21.。充分实现信息共享和系统集成，实现工艺设计过程控制和并行工程，有利于实现企业内部和企业间制造资源的合理分配和利用。1.5本文组织结构本文对企业需求进行了详细分析，在集成思想的指导框架下，综合运用各种开发技术开发了本系统。本文共分为七章，各章内容安排如下：第一章 绪论。本章首先介绍了课题的研究背景，对计算机辅助工艺设计进行了概括性的描述，分析了传统工艺设计的弊端，阐述了研究与开发计算机辅助工艺设计系统的目的和意义。最后，对本文的主要内容和组织结构进行了介绍。第二章 系统运行环境介绍。本章首先介绍了计算机辅助工艺设计的工作原理和三种基本系统模式。了解有关CAPP有基本的认识。然后对 B/S 和 C/S 系统体系结构进行了分析，结合企业的实际条件和需求，设计了本系统的 B/S 总体结构。本章还依次介绍了Tomcat 5.0、JSP、SQL-Server和JDBC-ODBC桥的基本知识。第三章 计算机辅助工艺设计系统。本章介绍了计算机辅助工艺设计系统的功能。讨论了系统的5个功能模块：零件库管理、工艺库管理、加工方式库管理、加工特征库管理和用户管理。实现了产品结果信息浏览和查询、工艺设计及管理的功能。另外还对系统工艺卡的EXECL格式输出、复制已有工艺和各类文档上传及管理等功能做了详细介绍。第四章 结论与展望。41第2章 系统原理及应用技术介绍本系统开发采用B/S体系结构，采用Tomcat 5.0作为Web服务平台，JSP（Java Sever Pages,动态服务网页）作为系统的开发工具。采用ODBC-JDBC技术与数据库连接存储数据，数据库采用的是SQL Server 2008 R2，系统运行稳定，具有良好的用户友好性。系统利用计算机的信息处理和信息管理优势，以及相同或相似零件工艺的相似性。将有经验的工艺人员的经验总结出来，提高企业工艺设计的继承性，将工艺人员从繁琐、重复的劳动中解放出来，提高工艺文件的质量，缩短生产准备时间，实现工艺设计的标准化，有利于工艺设计的最优化，满足现代制造业自动化生产的需要，并为实现制造系统信息化创造条件。2.1 计算机辅助工艺设计的工作原理传统的工艺设计方法是完全手工打造的，工艺文件的编制则是根据零件的特征和装配关系根据企业的工艺指导文件和个人经验编制而来，具体过程一般如下：(1) 对零件进行工艺分析，结合零件图和装配图，了解零件在产品中的功用和工作条件，熟悉其结构、形状和技术要求；(2) 根据企业现有工艺资源或工艺制定手册，具体确定毛坯、加工余量、切削用量、工艺装备、工艺设备以及工时定额等；(3) 拟定工艺路线，确定各工序以及工步内容；(4) 确定各主要工序的技术要求及检验方法；(5) 最终填写符合本企业要求的工艺文件尤飞，戴国洪，王芳.轴类零件工序图自动生成的逆向工程J.应用技术与实例分析.2001（10）:45-47.。而对于借助于CAPP系统完成工艺规程的基本原理，可参见图2-1。图2-1 CAPP系统工作原理图2.2 计算机辅助工艺设计的系统模式计算机辅助工艺设计的方法大致有派生式、检索式、创成式三种，那么相应地 CAPP 系统也就可以分为如下三种，将分别予以介绍： Ruirong Wu，Yuyung Zhang.CAPP framework and its methodologyJ.International Journal of Advanced Manufacturing Technology.1998（14）:255-260.2.2.1 检索式CAPP系统检索式CAPP系统实际上是一个工艺规程的技术档案管理系统。它事先将企业现行各类工艺文件，根据产品零件的图号或编码，存入计算机数据库中杜茂华.检索式 CAPP系统中一种零件分组的新方法J.昆明理工大学学报.2000.30（20）：32-33.。当我们对一个零件进行工艺设计时，可以根据产品零件的图号或编码，在工艺文件库中检索机内是否存入了该零件的加工工艺规程。如有，则可直接调出使用，或由工艺人员采用人机交互方式将调出的工艺规程稍加修改之后再使用；如果没有，可另行编制其加工工艺并存入计算机数据库，以备以后查用。最后由计算机按工艺文件要求进行打印输出。工作原理：检索式 CAPP系统是将企业现行各类工艺文件，根据产品和零件图号，存入计算机数据库中。进行工艺设计时，可以根据产品或零件图号，在工艺文件库中检索相类似零件的工艺文件，由工艺人员采用人机交互方式进行修改，最后由计算机按工艺文件要求进行打印输出喻俊馨，辛乐飞.基于成组级数的轴类零件检索式CAPPJ.西华大学学报. 2011.30（2）：32-36.。系统工作原理如图2-2所示。图2-2 检索式CAPP原理图检索式CAPP系统的特点：优点：检索式CAPP系统容易建立，简单实用，尤其适用于工艺规程较为稳定的工厂。缺点：检索式CAPP系统功能弱，生成工艺规程的自动决策能力差，局限性大 。2.2.2 派生式CAPP系统派生式又称变异式，或样件法CAPP系统，它是以成组技术的相似性原理为基础的。所谓相似性原理，即如果零件的结构形状相似，那么它们的工艺过程也相似。工作原理：首先对生产对象进行分析，根据成组技术原理（几何形状和工艺上的相似性）将各种零件分类归族，形成零件组；对于每一零件族，选择一个能包含该组中所有零件特征的零件为标准样件，也可以构造一个并不存在但包含该组中所有零件特征的零件为标准样件；对标准样件编制成熟的，经过考验的标准工艺规程；然后将该标准工艺规程存放在数据库中；当要为新零件设计工艺规程时，首先输入该零件的成组技术代码，也可以输入零件信息，由系统自动生成该零件的成组技术代码；根据零件的成组技术代码，系统自动判断零件所属的零件组，并检索出该零件族的标准工艺规程；然后根据零件的结构形状特点和尺寸及公差，利用系统提供的修改编辑功能，对标准工艺规程进行修改编辑，最后得到所需的工艺规程张志平，朱世和.基于特征的派生式CAPP系统研究J.组合机床与自动化加工技术. 2010.3：38-40.。系统工作原理如图2-3所示。图2-3 派生式CAPP原理图派生式CAPP系统的特点：优点：派生式CAPP系统编制工艺规程的功能比检索式CAPP系统强，程序设计简单，易于实现，特别适用于回转类零件的工艺规程设计，目前仍是回转类零 件计算机辅助工艺规程设计的主要方式。因此被广泛应用于企业生产中及技术研 发中心。 缺点：派生式CAPP系统由于通常以企业现有工艺规程为基础，具有较浓厚的 企业色彩，因而有一定的局限性。2.2.3 创成式CAPP系统创成式 CAPP 系统是在计算机软件系统中收集了大量工艺数据和加工知识，如各工种的加工方式和对象、各种设备及刀具的适用范围等一系列的基本知识，并以此为基础参考专家的实践经验建立起一系列的决策逻辑，形成制造资源库和工艺知识库。当输入新零件的几何形状、精度要求等相关信息以后，系统可以模仿工艺人员，综合应用制造资源库和决策规则，无干预地生成零件的工艺规程。具体工作原理如图2-4所示。图 2-4 创成式CAPP的工作原理从理论上讲，创成式工艺设计系统是一个完备的先进制造系统，它拥有工艺设备所需要的全部信息，在其软件服务系统中包含着全部决策逻辑，因此使用起来比较方便，无需人工介入，即可自动生成零件机械制造工艺规程谢胜利，黄强，林兰芳等.基于实例的智能工艺设计系统J.计算机应用研究.2002（9）:97-103.。但是，由于工艺设计中所涉及的因素多而繁杂，目前的技术水平还无法完全实现所谓的自动系统，目前的创成式工艺设计系统大多还处于研发阶段。创成式CAPP系统的特点：优点：（1）通过逻辑推理，自动决策生成零件的工艺规程。（2）具有较高的柔性，适应范围广。（3）便于计算机辅助设计和计算机辅助制造系统的集成。缺点：由于用计算机模拟人的思维过程还有很多技术难题，所以目前已开发的一些创成式CAPP系统还不尽人意，还达不到使用的程度。 即使目前已开发的创成式CAPP系统，实际上是与派生式混合使用的 ，所以又被称为半创成式 。2.3 系统体系结构2.3.1 客户端/服务器体系结构客户机/服务器（Client/Server，简称C/S模式）模式是客户机与服务器合作完成的三层结构的体系结构模式。 C/S 模式采用 Client (客户应用端) 与Server(数据库服务器)实现软件系统的用户界面、逻辑处理和数据处理功能。图2-5是 C/S模式的三层体系结构。图2-5 C/S模式的三层体系结构C/S 模式的优点:1.由于客户端实现与服务器的直接相连，没有中间环节，因此响应速度较快。 2.C/S结构的管理信息系统具有较强的事务处理能力。C/S 模式的缺点: 1.只适用于局域网。而随着互联网的飞速发展，移动办公和分布式办公越来越普及，这需要我们的系统具有扩展性。这种方式远程访问需要专门的技术，同时要对系统进行专门的设计来处理分布式的数据。2.客户端需要安装专用的客户端软件。首先涉及到安装的工作量，其次任何一台电脑出问题，如病毒、硬件损坏，都需要进行安装或维护。特别是有很多分部或专卖店的情况，不是工作量的问题，而是路程的问题。还有，系统软件升级时，每一台客户机需要重新安装，其维护和升级成本非常高。3.对客户端的操作系统一般也会有限制。可能适应于Win98, 但不能用于win2000或Windows XP。或者不适用于微软新的操作系统等等，更不用说Linux、Unix等。2.3.2 浏览器/服务器体系结构B/S结构，即Browser/Server(浏览器/服务器)结构，是随着Internet技术的兴起，对C/S结构的一种变化或者改进的结构。在这种结构下，用户界面完全通过WWW浏览器实现，一部分事务逻辑在前端实现，但是主要事务逻辑在服务器端实现，形成所谓3-tier结构。B/S结构，主要是利用了不断成熟的WWW浏览器技术，结合浏览器的多种Script语言(VBScript、JavaScript)和ActiveX技术，用通用浏览器就实现了原来需要复杂专用软件才能实现的强大功能，并节约了开发成本，是一种全新的软件系统构造技术。随着Windows 98/Windows 2000将浏览器技术植入操作系统内部，这种结构更成为当今应用软件的首选体系结构。图2-6 B/S三层分布结构B/S结构的优点:（1）具有分布性特点，可以随时随地进行查询、浏览等业务处理。 （2）业务扩展简单方便，通过增加页面即可增加服务器功能。 （3）维护简单方便，只需要改变网面，即可实现所有用户的同步更新。 （4）共享性强B/S结构的缺点:（1）响应速度不及C/S，随着AJAX技术的发展，相比传统B/S结构软件提升一倍速度。 （2）用户体验效果不是很理想，B/S需要单独界面设计，厂商之间的界面也是千差万别，由于浏览器刷新机制，使用时有刷屏现象，好在AJAX技术解决这一难题。2.3.3 体系结构设计考虑到企业网络设施已经比较健全，结合企业的实际情况和系统的特点，决定采用现下比较主流的浏览器/服务器模式的三层体系结构。三层分别是表示层（JSP、HTML） 业务处理层、（J2EE） 数据层、（SQL Server）。其中表示层提供以浏览器为介质的可视化的操作界面，并且与用户交互，当需要进行数据的访问或复杂计算时，将用户的操作组织为多个请求传送至业务处理层。业务处理层响应相应用户的请求，完成复杂的计算，或者向数据库服务器发送 SQL语句完成相应的操作（如查询、更新、删除等），并将结果返回给用户界面层（浏览器），以完成系统的各项功能。数据层（SQL Server）将数据处理的请求（SQL语句）转化为对数据的操作，执行 SQL 语句并返回相应的数据。需说明的是，这种三层结构只是理论上的逻辑结构，只要处于同一个网络中，事务处理层可以分布在任意的位置，包括在客户机和数据库服务器。2.4 Tomcat 5.0Tomcat是Apache软件基金会（Apache Software Foundation）的Jakarta 项目中的一个核心项目，由Apache、Sun 和其他一些公司及个人共同开发而成Tomcat 5.0 支持最新的Servlet 2.4 和JSP 2.0 规范。Tomcat 技术先进、性能稳定，而且免费，因而深受Java 爱好者的喜爱并得到了部分软件开发商的认可，成为目前比较流行的Web 应用服务器。Tomcat 服务器是一个免费的开放源代码的Web 应用服务器。Tomcat运行时占用的系统资源小，扩展性好，支持负载平衡与邮件服务等开发应用系统常用的功能；而且它还在不断的改进和完善中，任何一个感兴趣的程序员都可以更改它或在其中加入新的功能。2.5 JSPJSP(Java Server Pages)是由Sun Microsystems公司于1999年6月倡导，并由许多公司由参与建立的一种动态网页技术标准，它是建立在JAVA SERVLET技术基础之上的，具备跨平台运行能力，安全性比较高，运行效率也比较快，在动态网页的建设中有其强大而特别的功能和优点，备受大中型企业和公司，以及银行金融机构青睐。其主要特点介绍如下：2.5.1 将内容的生成和显示进行分离使用JSP技术，WEB页面开发人员可以使用HTML或者XML标识来设计和格式化最终页面。使用JSP标识或小脚本来生成页面上的动态内容。生成内容的逻辑被封装在标识和JavaBeans组件中，并捆绑在小脚本中，所有的小脚本都在服务器端运行。如果核心逻辑被封装在标识和Beans中，这样有很大的优势， 如Web管理人员和页面设计者，能够编辑和使用JSP页面，而不影响内容的生成张白一，崔尚森.面向对象程序设计-JavaM.西安：西安电子科技大学出版社，2003.。在服务器端，JSP引擎解释JSP标识和小脚本，生成所请求的内容，并且将结果以HTML或者XML页面的形式发送回浏览器。这样， 有助于作者保护自己的代码， 而又保证任何基于HTML的WEB浏览器的完全可用性。2.5.2 生成可重用的组件绝大多数JSP页面依赖于可重用的、跨平台的组件，如JavaBeans或 Enterprise JavaBeans组件来执行应用程序所要求的更为复杂的处理。开发人员能够共享和交换执行普通操作的组件，或者使得这些组件为更多的使用者或者客户团体所使用。基于组件的方法加速了总体开发过程， 并且使得各种组织在他们现有的技能和优化结果的开发努力中得到了较大的平衡。2.5.3 采用标识简化页面开发JSP技术通过开发定制化标识库，使得其具备较强的可扩展性能力。JSP技术可开发定制标签库之后，第三方开发人员和其他人员可以为常用功能创建自己的标识库，这使得WEB页面开发人员能够使用熟悉的工具和如同标识一样的执行特定功能的构件来工作， 这样， 很大程度上提高了开发人员的开发效率和能力。2.5.4 适应平台由于JSP页面的内置脚本语言是基于JAVA语言的，而且所有的JSP页面最后都 被编译成为了Java Servlet，JSP页面就具有了JAVA技术的所有好处，包括健壮的 存储管理和安全性，并且拥有JAVA编程语言“一次编写， 随处运行”的特点。 几乎所有平台都支持JAVA，因此JAVA+，JavaBeans几乎可以在所有平台下通行无阻。从一个平台移植到另外一个平台，JSP和JavaBeans甚至不用重新编译， 因为JAVA字节码都是标准的，并且是与平台无关的。2.5.5 数据库连接JAVA中连接数据库的技术是JDBC技术，JAVA程序通过JDBC驱动程序与数据库相连，执行查询、提取数据等操作。Sun 司 还 开 发 了JDBC-ODBC Bridge技术，利用此技术 ，JAVA程序可以访问带有ODBC驱动程序的数据库。目前大多数数据库系统都带有ODBC驱动程序，所以Java程序能访问诸 如 Oracle、SQL-Server、MSAccess和Sybase等数据库。JSP继承并具备了JAVA连接数据库 的能力，并且运用JAVA连接数据库的能力，JSP可以轻松实现连接各种数据库的操作。2.6 SQL-ServerSQL(Structured Query Language, 结构化查询语言). SQL Server 是一个关系数据库管理系统。它最初是由Microsoft、Sybase 和Ashton-Tate三家公司共同开发。 SQL语言的主要功能就是同各种数据库建立联系，进行沟通。SQL语句可以用来执行各种各样的操作，例如更新数据库中的数据，从数据库中提取数据等。目前，绝大多数流行的关系型数据库管理系统，如Oracle, Sybase, Microsoft SQL Server, Access等都采用了SQL语言标准。Microsoft SQL Server 2008是一个重大的产品版本，它推出了许多新的特性和关键的改进，使得它成为至今为止的最强大和最全面的Microsoft SQL Server版本。这个平台有以下特点1. 可信任使得公司可以以很高的安全性、可靠性和可扩展性来运行他们最关键任务的应用程序。2. 高效的使得公司可以降低开发和管理他们的数据基础设施的时间和成本。3. 智能的提供了一个全面的平台，可以在你的用户需要的时候给他发送观察和信息。在过去的Microsoft SQL Server 2005的基础之上，Microsoft SQL Server 2008做了以下方面的增强来扩展它的安全性：1. 简单的数据加密Microsoft SQL Server 2008可以对整个数据库、数据文件和日志文件进行加密，而不需要改动应用程序。进行加密使公司可以满足遵守规范及其关注Microsoft SQL server数据隐私的要求。简单的数据加密的好处包括使用任何范围或模糊查询搜索加密的数据、加强数据安全性以防止未授权的用户访问、还有数据加密。这些可以在不改变已有的应用程序的情况下进行。2. 外键管理Microsoft SQL Server 2008为加密和密钥管理提