数控机床零点定位模块化夹具管理系统研究

文华，王玲，殷国富，吕涛涛，朱冬



数控机床零点定位模块化夹具管理系统研究

文华，王玲*，殷国富，吕涛涛，朱冬

（四川大学 制造科学与工程学院，四川 成都 610065）

基于数控机床快速换装的需求，使用模块化设计方法研发了一套零点定位模块化夹具系统，为进一步推广应用，基于ASP.NET开发框架和数据库管理软件完成了零点定位模块化夹具管理系统的开发，使其可以实现夹具元器件的出入库管理、采购计划管理、客户管理以及订单管理等。主要的研究工作包括夹具管理系统基本框架的搭建、主要功能模块的设计及基础数据库系统的设计。通过搭建企业级的零点定位模块化夹具管理系统，实现夹具生产企业的信息化转型升级。

快速换装；零点定位模块化夹具系统；管理系统；数据库

该零点定位模块化夹具系统主要应用在某专用装备制造领域中，可以实现中小零部件的高效生产加工。未来通过不断改进，可以大幅提升零部件的生产加工效率，并且可以将应用领域扩展到航空工业、工程机械、汽车零部件制造等领域，应用的前景很好。

目前国外同类夹具产品售价均在100万以上，而国内同类夹具产品的市场占有率极其微小。根据市场行情，本零点定位模块化夹具系统测试成功并商业化应用后，单台售价约30～40万，具有更好的经济性能，可以为客户节约大量的成本，为企业带来更好的经济效益。

为大幅提升企业市场竞争力，及时根据市场变化及客户需求迅速做出调整，夹具生产企业需要对零点定位模块化夹具系统进行有效管理，因此有必要进行零点定位模块化夹具管理系统的开发。同时也为了实现夹具生产企业的信息化和智能化转型，本文对零点定位模块化夹具管理系统进行相应研究。

1 基本框架

本文夹具管理系统采用多层架构方法，基本框架主要由用户层、网络响应层、数据管理层、数据操作层及数据存放层共同构建，如图1所示。用户层的作用是实现与底层数据库系统的交互，管理人员可以通过网页来获取相关的信息与数据；网络响应层的主要作用是网络服务端实现对相应指令的响应，如数据访问、页面显示等操作，并且可以根据用户层发出的请求指令实现对数据管理层、数据操作层及数据存放层的调用，将存放在底层数据库中的数据信息传递到用户层；数据管理层是最重要的部分，主要作用是实现管理系统的各项基本功能，通过对数据管理层的搭建来实现系统的功能，同时确保系统的安全性与准确性；数据操作层的主要功能是实现对底层数据库系统的调用并将数据信息依次传送到数据管理层、网络响应层及用户层，可以实现对数据信息的查询、删除、添加以及修改操作，具有高效和便捷的特性，与此同时大大降低了上层系统对数据信息的处理时间，提升了系统的访问效率；数据存放层是存放有如出入库管理、使用寿命、采购计划数据等数据信息，并服务于数据操作层，所有要存储至数据存放层中的数据信息都要经过严格的审查流程，只有审查合格的数据才能被收录，从而保证数据的准确性。

2 功能模块设计

零点定位模块化夹具管理系统功能模块可分为系统管理模块、夹具信息管理模块、客户和订单管理模块及产品管理模块，如图2所示。

3 数据库设计

由功能模块分析可知，要实现管理系统功能需对数据信息进行有效管理和维护，并保证数据信息具有极高的安全性和准确性，因此底层数据库设计对于管理系统的开发至关重要。

图1 零点定位模块化夹具管理系统的基本框架图

本文结合零点定位模块化夹具管理系统特点，选用Microsoft SQL Server 2008软件作为数据库的管理系统。在进行开发时，需要在SQL Server软件中建立多张数据表，包括夹具元件入库管理数据表（表1）、夹具元件出库管理数据表、夹具元件使用寿命数据表、夹具元件采购计划数据、客户数据表、订单数据表等。

图2 零点定位模块化夹具管理系统主要功能模块

表1 夹具元件入库管理数据表

4 开发平台及运行实例

4.1 开发平台

该零点定位模块化夹具管理系统主要服务对象是夹具生产企业的管理人员，要实现企业内部的数据共享，可以采用网络化方式进行数据信息的访问，所以设计管理系统可以使用B/S架构（Browser/Server，浏览器/服务器），在一定程度上可以简化系统的开发，并且系统的使用和维护也很方便，用户只需要通过浏览器网页即可实现与服务端数据库的数据交互。因此，充分考虑多方面的影响因素，如系统开发的难易程度、系统的用途、数据信息的存储、数据库的响应时间等，最终选择基于ASP.NET开发框架进行夹具管理系统的开发，程序设计时使用面向对象的C#语言，并且在应用程序中使用ADO.NET技术实现对服务器数据库的访问，大幅提升了程序代码的简洁程度以及开发效率。

4.2 运行实例

零点定位模块化夹具管理系统开发完成之后，夹具生产企业的管理人员通过网页即可实现对管理系统的访问。

零点定位模块化管理系统的登录界面如图3所示。然后进入系统的主界面，如图4所示，可分为三个部分；一是左侧的系统功能模块导航栏，二是上部的系统名称显示区域和注销当前用户的功能模块，三是中右侧的主要操作和信息显示区域，其中功能模块导航栏又主要包括夹具信息管理、客户和订单管理、产品管理以及系统管理四个模块，并且在每个功能模块下还有对应的子模块。

图3 零点定位模块化夹具管理系统的登录界面

图4 零点定位模块化夹具管理系统的主界面

以“夹具信息管理”模块中“夹具元件的入库管理”为例，用户可以实现对数据库的数据信息（部件编号、部件名称、部件规格、部件材料、入库前库存量、入库数量、入库时间、负责人、入库后库存量）进行查询、修改、删除及添加操作。

5 结论

本文基于asp.net开发框架建立的零点定位模块化夹具管理系统由用户层、网络响应层、数据管理层、数据操作层及数据存放层共同构成，可以实现夹具生产企业的无纸化办公，通过建立企业级的零点定位模块化夹具管理系统，夹具生产企业的管理层和执行者可以随时查看和管理夹具的相关信息，并根据市场需求迅速做出响应与调整，不断提升企业的核心竞争力，这对于企业经济效益的提升具有重要的意义。然而，本文开发的零点定位模块化夹具管理系统虽然已具备基本的功能，但随着研究深入尚有很多的功能需要不断完善，如管理系统界面的美化、数据库中数据报表的设计等。

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Research on Modular Fixture Management System of Zero Positioning for CNC Machine Tool

WEN Hua，WANG Ling，YIN Guofu，LV Taotao，ZHU Dong

( School of Manufacturing Science & Engineering,Sichuan University,Chengdu 610065,China )

Based on the demand of rapid replacement of CNC machine tools, a modular fixture system of zero positioning is developed by using modular design method. In order to further popularize and apply, the modular fixture management system of zero point positioning is completed based on the ASP.NET development framework and the database management software. The development of the device enables it to realize the storage and management of fixture components, purchase plan management, customer management and order management. The main research work includes the establishment of the basic framework of the fixture management system, the design of the main functional modules and the design of the basic database system. By setting up the enterprise modular fixture management system of zero point positioning, the transformation and upgrading of the jig production enterprises are realized.

rapid replacement；modular fixture system of zero positioning；management system；database

TP391

A

10.3969/j.issn.1006-0316.2018.11.013

1006－0316 (2018) 11－0053－04

2018－05－14

四川省科技支撑计划项目（2017GZ0040）

文华（1992－），男，四川宜宾人，硕士研究生，主要研究方向为产品数字化设计与制造；殷国富（1956－），男，四川西充人，教授、博士生导师，主要研究方向为制造自动化、智能设计技术、CAD/CAM/CIMS。

通讯作者：王玲（1971－），女，四川成都人，博士，副教授，主要研究方向为产品数字化设计与制造。