（机械工程专业论文）基于web的资源共享技术及其在数控立式磨床开发中的应用.pdf

四川大学工程硕士专业学位论文 日口_ $ 目_ v o 目a # * 一 基于w e b 的资源共享技术及其在数控立式磨床 开发中的应用 研究生：王辉 机械工程领域 摘要 学校导师殷国富教授 企业导师姜华高工 制造信息化的飞速发展促使企业对产品设计提出了更高的要求，在 产品设计过程中能够最大限度的共享已有的、成熟的设计资源和设计成 果，提高产品设计质量，加快产品设计速度，缩短产品开发周期，增强 企业的市场竞争能力。将机械设计制造资源通过i n t e m e t i n t r a n e t 进行共 享与交换，实现企业间资源共享、组合及优化利用是可行的和必要的。 本文结合n j s x 0 1 i 0 5 阀门座内孔数控立式磨床设计的技术要求、 各部件的设计要求及验收技术条件，研究基于w e b 的n j s x 0 1 i 0 5 型阀 门座内孔数控立式磨床实现技术。论文在理论和实践中的主要成果与特 色如下： ( 1 ) 阐述了设计制造资源共享系统的原理方法，分析讨论了两种不 同的设计制造资源共享方案。提出了基于w e b 的三层b s 结构的设计 制造资源共享系统的体系结构和系统运行模式，并对系统的功能模块进 行了划分。 ( 2 ) 讨论了实现设计制造资源共享系统的关键技术产品数据 共享技术、任务冲突消解机制和程序实现技术。在产品数据共享技术中， 四川大学工程硕士专业学位论文 “”“- m 自 t 。日 m 4 ，t j + 一* 详细分析了产品数据集成技术、产品数据访问技术和产品数据交换技 术。任务消解机制是设计制造资源共享系统的支撑技术。在程序实现关 键技术中，详细分析了对象模型技术、a s p 技术、基于w e b 的数据库技 术以及其它相关技术。 ( 3 ) 结合n j s x 0 1i 0 5 阀门座内孔数控立式磨床设计的技术要求、 各部件的设计要求及验收技术条件，详细讨论了基于w e b 的设计制造资 源共享技术的实现。 ( 4 ) 提出了n j s x 0 1 i 0 5 阀门座内孔数控立式磨床的实现流程，设 计了共享资源的数据交换模式，实现了基于w e b 的设计制造资源共享。 ( 5 ) 详细讨论了n j s x 0 1 i 0 5 阀门座内孔数控立式磨床各部件的 二维图形生成方法及三维模型的实现方法。 关键词：设计制造资源共享集成技术阀门座 数控磨床组件技术数据库技术 四川大学工程硕士专业学位论文 r e s o u r c es h a r i n gt e c h n o l o g yb a s e dw e ba n d a p p f i c a f i o n o f d e v e l o p i n g v e r t i c a ld n c g r i n d i n gm a c h i n e m a j o r m e c h a n i c a le n g i n e e r i n g p o s t g r a d u a t e ：w a n g h u is u p e r v i s o r ：y i ng u o f u ，j i a n gh u a a b s t r a c t t h er a p i dd e v e l o p m e n to fm a n u f a c t u r i n gi n f o r m a t i o n a lh a su r g e d h i g h e rr e q u e s tf o rp r o d u c td e s i g n s h a r i n ge x i s t i n ga n dm a t u r ed e s i g n r e s o u r c e sa n dd e s i g nr e s u l t si nt h ec o u r s eo fp r o d u c td e s i g nt om a x i m u m ，i t c a ni m p r o v et h eq u a l i t yo fp r o d u c t s ，q u i c k e nt h es p e e do fp r o d u c td e s i g n ， s h o r t e nt h e p e r i o d s o fp r o d u c t d e v e l o p m e n ta n d e n h a n c et h em a r k e t c o m p e t i t i o na b i l i t yo fe n t e r p r i s e s i ti sf e a s i b l ea n dn e c e s s a r yt os h a r ea n d e x c h a n g et h er e s o u r c eo fm a c h i n ed e s i g na n dm a n u f a c t u r e ，a n dt or e a l i z et h e r e s o u r c es h a r i n g ，c o m b i n a t i o na n do p t i m i z a t i o nt h r o u g ht h ei n t e m e t i n t r a n e t t e c h n o l o g y c o m b i n e d 、析mt h et e c h n i c a lr e q m r e m e ma n dd e s i g nr e q u i r e m e n to f e a c h u n i t s ，a n d t e c h n i c a lr e q m r e m e mo fc h e c ka n d a c c e p t o ft h e n j s x 01i 0 5v e r t i c a ld n cg r i n d e rm a c h i n eo ft h ev a l v es e a t t h e i m p l e m e n t a t i o nt e c h n i g u e s o ft h en j - s x 01i 0 5v e r t i c a ld n cg r i n d e r m a c h i n eb a s e do nw 曲a r es t u d i e d t h em a i na c h i e v e m e n t sa n d c h a r a c t e r i s t i c so ft h i sp a p e ra r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) t h ep r i n c i p l e so fd e s i g na n d m a n u f a c t u r er e s o u r c es h a r i n g a r e a n a l y z e da n dd i s c u s s e d ；t w od i f f e r e n ts c h e m e so fd e s i g na n dm a n u f a c t u r e r e s o u r c e s h a r i n g a r ed i s c u s s e di nd e t a i l w i t ht h i su n d e r s t a n d i n g ，t h e a r c h i t e c t u r ea n do p e r a t i o nm o d e lo ft h ed e s i g na n dm a n u f a c t u r er e s o u r c e s h a r i n gs y s t e mw i t ht h r e e - l a y e rb ss t r u c t u r ea r ep u tf o r w a r db a s e do nw e b ， 四川大学工程硕士专业学位论文 十m n 一m 一一 *”一。”f “，mm - 。”，“m ，w t h es y s t e mf u n c t i o ni sd e s i g n e da n dt h ef u n c t i o nm o d u l e sa r ed i v i d e du p ( 2 ) s o m ek e yi m p l e m e n t a t i o nt e c h n i q u e so ft h ed e s i g na n dm a n u f a c t u r e r e s o u r c es h a r i n gs y s t e ma r ed i s c u s s e di nd e t a i l ，i n c l u d i n gt h ep r o d u c td a t a s h a r i n gt e c h n i q u e s ，t h ec o u n t e r a c t i o nm e c h a n i s mo fm i s s i o nc o n f l i c ta n dt h e p r o g r a m m i n gt e c h n i q u e s a b o u tt h ep r o d u c td a t as h a r i n gt e c h n i q u e s ，t h e i n t e g r a t i o n ，a c c e s sa n de x c h a n g et e c h n i q u e so fp r o d u c td a t aa r ed i s c u s s e di n d e t a i l c l e a r e du pt h et a s ks y s t e mi st h ep r o pt e c h n i q u eo ft h ed e s i g na n d m a n u f a c t u r er e s o u r c es h a r i n gs y s t e m a b o u tt h ep r o g r a m m i n gt e c h n i q u e s ， t h ec o m t e c h n i q u e ，t h ea s pt e c h n i q u e ，t h ew e bd a t a b a s et e c h n i q u e ，a n d s o m eo t h e rr e l e v a n tt e c h n i q u e sa r ed i s c u s s e di nd e t a i l ( 3 ) c o m b i n e dw i t l lt h et e c h n i c a lr e q u i r e m e n t ，d e s i g nr e q u i r e m e n ta n d c h e c ka c c e p tt e c h n i c a lr e q u i r e m e n to ft h en j s x 01i 0 5v e r t i c a ld n c g r i n d e rm a c h i n eo ft h ev a l v es e a t ，t h ei m p l e m e n t a t i o nt e c h n i q u e so fd e s i g n a n dm a n u f a c t u r er e s o u r c es h a r i n gb a s e do nw e ba r ed i s c u s s e di nd e t a i l ( 4 ) t h ei m p l e m e n tf l o wo ft h en j - s x 01i 0 5v e r t i c a ld n cg r i n d e r m a c h i n eo ft h ev a l v es e a th a sb e e np u tf o r w a r d t h ed a t ae x c h a n g em o d e lo f t h er e s o u r c es h a r i n gi sd e s i g n e d ，a n dt h ed e s i g na n dm a n u f a c t u r er e s o u r c e s h a r i n ga r er e a l i z e db a s e do nw e b ( 5 ) t h ed e s i g na n di m p l e m e n t i n gm e t h o d so ft h en j s x 0 1i 0 5v e r t i c a l d n cg r i n d e rm a c h i n eo ft h ev a l v es e a to f2 - d i m e n s i o nd r a f td r a w i n ga n d 3 d i m e n s i o nm o d e la r ed i s c u s s e di nd e t a i l k e y w o r k s ：d e s i g na n dm a n u f a c t u r er e s o u r c es h a r i n g ； i n t e g r a t i o nt e c h n i q u e ；v a l v es e a t ；d n cg r i n d e rm a c h i n e ； c o m p o n e n tt e c h n i q u e ；d a t a b a s et e c h n i q u e 四川大学工程硕士专业学位论文 # r * ”h d w ，e 声明 本文声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得四川 大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的贡献均在论文中作了明确的说明并表示谢意。 本学位论文成果是本人在四川大学读书期间在导师的指导下取得 的，论文成果归四川大学所有，特此声明。 研究生签字： 导师签字： 四川大学工程硕士专业学位论文 十“n ”t 、j wj 7 m ，* o 1 绪论 信息技术i t ( i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y ) 是当今世界上最先进最活跃 的生产力之一，已经成为当代社会经济的基础。制造企业如何应用信息 技术构建适应企业信息化需求的作业平台并实现设计制造资源的共享， 是企业应对日益激烈的市场竞争和复杂多变的客户需求，保证企业生存 和发展的一个关键。本论文针对制造业信息化技术发展需求，结合企业 的实际需要，进行设计制造资源共享技术及其应用研究。本章通过综述 网络化制造的内涵、设计制造资源共享需求分析、资源建模与共享技术 国内外研究概况和发展趋势，介绍本论文工作的背景、研究意义和主要 研究内容。 1 1 网络化制造的内涵 网络化制造是在协同论、系统论、信息论和分形论等相关理论的基 础上发展起来的。网络化制造模式体现了分散与集中的统一、自治与协 同的统一、混沌与有序的统一。 网络化制造是企业为应对知识经济和制造全球化的挑战而实施的 以快速响应市场需求和提高企业( 企业群体) 竞争力为主要目标的一种 先进制造模式。通过采用先进的网络技术、制造技术及其他相关技术， 构建面向企业特定需求的基于网络的制造系统，并在系统的支持下，突 破空间地域对企业生产经营范围和方式的约束，开展覆盖产品整个生产 周期全部或部分环节的企业业务活动，如产品设计、制造、销售、采购 和管理等，实现企业间的协同和各种社会资源的共享与集成，高速度、 高质量、低成本地为市场提供所需的产品和服判h2 1 。 网络化制造为企业指出了在网络环境下，通过企业间协同，集成和 利用全社会资源，开展企业的生产经营管理活动。结合企业具体应用需 1 四川大学工程硕士专业学位论文 求，构建特定的基于网络的制造系统，为企业的业务运作提供系统和工 具上的支持。 1 1 1 网络化制造带来的企业经营理念和运作方式的一些变化 网络化制造不是简单的制造网络化，它是符合网络经济规律的一种 新的制造模式，在这种模式下，企业的运作方式与经营理念都会与传统 企业不同。开展网络化制造不仅仅是技术问题，更重要的是建立符合网 络经济( 知识经济) 规律的企业文化、管理机制和运作模式。网络化制 造带来企业的运作方式与经营理念的变化，可以反映在以下几个方面【3 】： ( 1 ) 企业经营范围和方式上的变化网络化制造突破了空间地域 对企业生产经营范围和方式的约束，在经营范围上，企业可以面向全球 开展其业务，在全球范围内寻找其零部件供应商，选择进行产品创新开 发制造的合作伙伴，开展产品销售；在经营方式上，企业可以通过基于 网络的制造系统，实施更加符合用户需求的业务运作方式。 ( 2 ) 时间观念上的变化由于网络化制造模式突破了地理区域上 的约束，因此，改变了原来局限在一个固定时区的企业业务运行时间的 观念。通过在不同地点建立多个开发组，利用这些不同地点存在的时差， 采用在不同地点的开发团体之间进行传递的工作方式，实现产品2 4 小 时不问断地开发，这样，可以仅用传统产品开发周期几分之一的时间完 成产品开发。 ( 3 ) 组织结构上的变化在网络化制造模式下，需要建立以过程 和项目管理为主线、以团队工作为主要方式的新型组织结构，并按照这 一新型的组织结构，对参与人员和部门在职、权、利上进行重新划分， 以网络技术为手段、以创新为原动力，形成有利于加强团队合作精神和 共享知识、遵循网络经济规律的新的企业组织模式。 ( 4 ) 资源观念上的变化网络化制造模式的应用，还将导致企业 四川大学工程硕士专业学位论文 资源观念的变化。企业对资源的认识，要从企业内的资源扩展到社会的 资源，企业要充分利用全社会的资源，包括制造资源和知识资源，通过 社会范围内的资源共享，提高企业的产品创新能力和制造能力，实现产 品设计制造的低成本和高速度。 ( 5 ) 企业间关系观念的变化在网络化制造模式下，需要改变传 统的认为企业间主要是竞争关系的观念，倡导和贯彻企业间竞争与合作 的理念，将对供应链上每个环节的管理模式，从单纯的合同发展契约关 系管理，变成共同发展伙伴关系管理，伙伴之间充分实现知识共享、优 势互补、利益共享和风险共担。 1 1 2 网络化制造所具有的重要特性 网络化制造除了给企业经营模式带来一系列变化外，其本身还具有 以下重要特性【4 6 】： ( 1 ) 敏捷性这里所指的敏捷性有两个含义：通过实施网络化 制造，提高企业的创新产品研制生产能力，缩短产品开发周期，以最快 的速度响应市场，满足客户的需求，进而提高企业对市场的敏捷性； 企业设计实施网络化制造系统本身也应该根据应用需求的变化，灵活、 敏捷地对系统的功能和运行方式进行快速重构。 ( 2 ) 协同性网络化制造系统实施应用的主要技术目标是实现协 同，这也是网络化制造模式的主要特点之一。通过协同来提高企业间合 作的效率，缩短整个供应链的交货周期。按照网络化制造系统支持的协 同范围和层次，可以将协同分为企业间协同、供应链协同、产品设计协 同、产品制造协同、客户与供应商协同。不同的协同有不同的技术内涵 和目标，也有各自的实施技术和支持环境。 ( 3 ) 数字化由于网络化制造是一种基于网络的制造系统，通过 网络传递产品设计、制造、管理、商务、设备和控制等各种信息。因此 1 四川i 大学工程硕士专业学位论文 数字化是网络化制造的重要特征，也是实施网络化制造的重要基础。 ( 4 ) 直接化通过网络化制造的方式，企业可以直接与用户建立 连接，也可以使用户直接参与到企业的产品设计制造过程中，从而减少 消息传递过程造成的信息失真和时间上的延误。通过网络化制造的方 式，企业还可直接与供应商建立连接，减少中间环节，降低零部件的采 购成本。 ( 5 ) 远程化网络化制造几乎是无限地延伸了企业的业务和运作 空间，企业通过利用网络化制造系统，可以对远程的资源和过程进行控 制和管理，也可以像面对本地用户一样，方便地与远在千里之外的客户、 合作伙伴、供应商进行协同。 ( 6 ) 多样化网络化制造系统具有多样性的特点。虽然网络化制 造具有相对通用的理论基础和方法，但是在结合具体企业实践的基础上 设计实施的网络化制造系统，却具有多种多样的形式。如针对具体企业 的需求，可以实施网络化产品定制系统、网络化产品协同设计系统、网 络化协同制造系统、网络化营销系统、网络化管理系统、网络化设备监 控系统、网络化售后服务系统和网络化采购系统等。 1 2 设计制造资源共享需求分析 网络环境下，制造企业的组织形态、经营模式和管理机制需要有全 方位的创新，使之适应网络化制造的要求。制造企业不再是孤立的个体， 而是社会化大系统中的一个成员，并作为动态的制造环境中的一个可使 用的制造个体资源，以企业集成的形式，通过合作与竞争，参与动态的 制造系统重组。 信息技术的发展，使传统制造业从工业社会的专业化社会生产向信 息社会的专业化、信息化生产发展，为机械设计制造业的发展提供了新 的方向，为虚拟设计中心以及动态制造联盟的发展提供了新的机遇。用 4 四川大学工程硕士专业学位论文 信息技术改造传统制造业，信息化带动工业化，实现技术的跨越式发展 是制造业发展的必由之路。制造业信息化在经历了c a d 、c a e 、c a p p 、 c a m 技术的应用之后，已经在一些企业实施了计算机集成制造系统工 程，实现了企业内部的信息集成与共享，随之而来的必然是信息集成与 共享的社会化。企业组织由刚性化转向柔性化，设计制造资源的使用由 封闭式转向开放式。建设企业动态联盟需解决的关键问题之一就是企业 之间的资源共享。 机械设计制造资源信息库的建立，将使机械设计制造企业在企业信 息化建设的进程中利用i n t e m e t i n t r a n e t 加强企业间的合作，充分利用社 会化资源，进行协同创新，使有限的知识资源得到充分利用，对市场的 变化作出迅速的反馈，使企业从信息资源和技术中获得更大的效益。通 过机械设计制造资源信息库有效地进行知识集成，从而降低企业的物耗 与能耗，减少资金投入。 世界大市场的逐步形成以及全球通讯网络的建立，使得制造产业、 制造技术和产品逐步走向国际化，导致制造业在全球范围内重新分布和 组合。网络化、数字化的发展为企业间的合作与交流提供了高速信息传 递与共享的基础。同时也为企业间实现资源共享提供了条件。全球制造 业正面临着一个不确定性的、急剧变化的、竞争日趋激烈的国际化市场。 由于高新科学技术在制造领域中的广泛渗透、应用和衍生，极大地拓展 了制造活动的深度和广度，促进制造业日益向着高度自动化、智能化、 集成化和网络化方向发展。 制造业信息化是以制造业信息流数字化为基本特征的一次新的工 业革命。主要特点：计算机辅助单元技术( c a d c a p p c a m 、m r p i i 、 e r p 及n c 等) 成为企业设计、制造和管理的主要技术手段；企业的 各种计算机辅助单元技术系统在网络和数据库的支持下进行信息和过 程集成；并行工程成为企业产品开发的主要方式；在信息社会中， 四川大学工程倾士专业学位论文 企业获取利用信息的能力越来越成为企业生存和发展的最重要的能力， 企业信息化决定的生存。 基于网络的产品设计制造是虚拟设计中心或动态企业联盟的最重 要的活动内容，由于涉及多企业资源共享和异地合作等问题，基于网络 产品设计过程具有以下新的特点： ( 1 ) 在产品设计过程中最大限度地利用合作企业已有的设计、制 造资源，不仅可以减少大量的生产准备性工作，缩短生产准备周期，而 且由于新的零件种类的减少，控制了工艺装备的多样性，降低了产品成 本。 ( 2 ) 支持集成化产品过程设计的设计模型和工作流控制系统。工 作流控制系统是在多功能小组内或多功能小组间进行协同工作、全局优 化应用集成及过程优化的重要工具。包含集成化产品的数据模型定义和 过程模型定义、产品开发过程中的产品数据管理( 版本控制) 、动态资 源管理和开发过程管理( 工作流管理) 以及必要的安全措施和分布系统 的集中管理等等。 ( 3 ) 异地联合设计制造是基于网络的产品设计制造的主要模式。 由于产品总体设计、零件详细设计( 包括工艺设计) 和生产制造将由核 心企业和合作企业分别完成，跨地域的联合设计将成为主要方式。 基于网络的机械设计制造技术在最近几年得到了迅猛发展。国内外 专家、学者针对网络化设计制造的相关理论与实施技术进行了较为广泛 的研究，并已取得大量令人鼓舞的成果，如分布式网络化制造系统的体 系结构、基于网络的异地合作设计模式、异地协同设计与制造系统、动 态联盟下集成化产品开发方法等。在网络环境下进行产品设计时，对设 计数据交换标准、设计流程管理、任务调度与分配等的研究已取得丰硕 成果，提出了许多可操作、可实施的理论和方法，并在实际应用中得到 了检验。 四川大学工程硕士专业学位论文 迄今为止，针对设计制造资源信息共享方法研究还很不成熟，基本 处于起步阶段，尚需对基于网络的集成化产品开发的产品模型定义和工 作流控制系统、资源信息共享的数据组织和数据交换模式、信息资源的 远程异地发布与数据维护方法以及资源信息共享的软硬件平台构建理 论等进行深入研究。 1 3 国内外研究现状分析 目前，国内外对虚拟企业、企业动态联盟和虚拟设计中心等的体系 结构、运行模式、组织与管理方法等均有不少研究，并已取得阶段性成 果，对基于网络的机械设计制造资源共享方法的研究尚处于起步阶段。 随着市场全球化进程的加快和虚拟技术、动态制造联盟的发展，对机械 设计制造领域的社会化资源信息的需求日趋迫切。 制造企业面临经济全球化的挑战，在不断改进和重组业务流程、优 化资源配置、提高生产率和增强竞争能力的同时，在企业内部广泛应用 计算机技术。c a d c a e c a p p c a m 技术作为现代企业产品开发系统的 核心已经得到了普遍的认同和广泛的应用，这些技术有效的提高了产品 设计和制造环节的效率、质量和效益。网络与通讯技术为分布在各地的 企业间进行广泛合作和资源共享提供了各种机会。以i n t e m e t 网络为基 础的、可实现异地设计、制造资源共享的制造网络体系及相关高新技术 已展现在制造业面前【7 引。 德国国家信息研究中心的“协同工作的基本支持 ( b s c w ) 项目采 用c g i ( 通用网关接口，c o m m o ng a t e w a yi n t e r f a c e ) 的方式在i n t e m e t 上建立了一个支持协同用户的共享信息空间，使用户能够方便、及时地 共享和交换信息与资源。b s c w 系统通过w e b 进行信息浏览和下载，并 具有文档提交、版本管理、成员管理等支持用户协作的功能。但是基于 c g i 方法建立的系统存在如系统运行效率低、c g i 应用程序不持久、服 7 四川i 大学工程硕士专业学位论文 务器开销大等局限性。 美国i o w a 大学的i n t e m e t 实验室完成了一个基于w e b 的协同设计原 型系统，该系统通过i n t e m e t 为工作组成员之间传递c a d 图档和其它工 程信息提供服务，它包括一个数据库服务器、一个c g i 程序和一个可视 化模型。其目标是：在w w w 服务器及浏览器、h t t p ( h y p e r t e x tt r a n s f e r p r o t o c o l ，超文本传输协议) 基础上，实现s t e p 产品模型信息、资源的 浏览与交互。相互合作的企业之间通过i n t e m e t 网络实现产品协同设计、 信息资源共享及合作生产。 美国g e 公司制定了一个计算机辅助制造网络( c o m p u t e ra i d e d m a n u f a c t u r i n gn e t w o r k ，c a m n e t ) 的研究计划，该计划的目标是利用 t c p i p 、h t t p 协议，集成现有的各种网络工具，组成一个企业之间信 息分布存储、信息共享、交互式的辅助制造网络系统，为实现敏捷制造 和动态联盟提供支撑环境。c a m n e t 向用户提供一组客户服务器模式 的工具，提供透明的网上辅助制造服务【9 】。 分散网络化制造系统( d i s p e r s e dn e t w o r k e dp r o d u c t i o ns y s t e m ，d n p s ) 是1 9 9 6 年香港理工大学李荣彬教授和同济大学张曙教授联合提出的， 它的目的是在中国内地和香港地区的制造企业中实施敏捷制造。分散网 络化制造的目标是利用不同地区的现有生产资源，把它们迅速组合成为 一种没有围墙的、超越空间约束的、靠电子手段联系的、统一指挥的经 营实体，以便快速推出高质量、低成本的新产品。分散网络化制造是一 种可持续发展的、以人为中心的生产模式【l o 】。 西安交通大学的谢有柏院士提出了现代设计的概念，指出现代设计 是由需求驱动，以创新为灵魂，基于知识并面向产品全生命周期的网络 协同设计，同时还建立了“现代产品设计与研究开发网络 。 四川大学工程硕士专业学位论文 1 4n d - - s x 0 1 i 0 5 阀门座内孔数控立式磨床的设计要求 ( 1 ) 产品设计的基本要求 产品设计应满足技术协议书供货要求以及产品标准化综合要求。 ( 2 ) 产品目标成本 产品目标成本控制在4 0 万元以内。 ( 3 ) 用户提出的注意事项以及未列入技术协议书的要求 未提及的验收要求按国家外圆磨床标准要求。 ( 4 ) 零件加工工艺方案与产品设计有关的内容 由于零件加工要求较高，故应适当提高刷光的线速度。 ( 5 ) 技术中心对产品设计的补充要求 机床能满足用户加工要求；机床设计时要满足技术协议中的节拍要 求；机床采用整体底座、全封闭防护罩，要注意机床的各类管路及电线 的排放，要求美观、整齐；机床采用电主轴能满足用户零件的高精度加 工要求，其它部件要符合磨床的结构要求。 1 5 论文工作的背景、意义和主要研究内容 1 5 1 论文工作的背景和意义 本文根据现代制造业面临的新的制造环境和国内外网络化设计制 造的相关研究基础，吸取敏捷制造、分散网络化制造、虚拟企业等先进 制造技术，利用现代设计、网络协同设计等新兴设计思想，结合我国制 造企业的现状，把基于w e b 的设计制造资源共享技术运用在本公司研发 的n j s x 0 1 i 0 5 阀门座内孔数控立式磨床中。 阀门广泛适用于石油、化工、医药、食品、电力、供气及供水介质 等行业，是工业管道上最理想的启闭装置。阀门生产企业要求产品性能 9 四川大学工程硕士专业学位论文 稳定、质量可靠，使用寿命长，不断开发新产品，提高制造工艺水平， 以赢得市场的需要，同时利用现代高新科技和精良的设备，组织生产、 检测。 蝶阀作为阀门的一种，内锥孔规格多，尺寸变化大，对加工设备及 工艺要求较高。目前阀门的生产工艺和产品质量：生产工艺：阀门座 内锥孔采用立式车床( 或车床) 车削加工，工艺分粗精车两道工序完成。 由于立式车床( 或车床) 加工的特点，零件作回转运动，刀具作进给运 动，由于零件的回转速度受到机床限制，加工的切削速度低，因而加工 效率低。产品质量：加工的切削用量少，造成零件的表面质量较差 ( r a 3 2 ) ，影响了阀门装配后的密封质量和耐用度。同时由于受到机床 自身几何精度和刀具进给机构精度的限制，零件加工后形状精度较差， 零件尺寸在加工过程中较难控制，也会影响阀门装配后的密封质量，减 短阀门的使用寿命。 根据目前阀门的加工现状，从产品质量、生产效率以及市场需求的 角度来看，都需要开发一种阀门座内孑l 高精度加工的专用机床，阀门座 内孔数控立式专用磨床，从机床结构、精度上使阀门座内孔加工得到改 进提高。 1 5 2 主要研究内容 本文主要研究w e b 的设计制造资源共享技术的体系结构、系统模型 和运行模式，结合n j s x 0 1 i 0 5 阀门座内孔数控立式磨床设计的技术要 求、各部件的设计要求及验收技术条件，研究基于w e b 的n j s x 0 1 i 0 5 型阀门座内孔数控立式磨床实现技术。 n j s x 0 1 i 0 5 型阀门座内孔数控立式磨床在结构设计和生产工艺进 行了改进：在结构上：该磨床采用数控立式专用磨床加工阀门座内孔， 磨床进给运动采用日本f a n u c0 i 数控系统进行控制，转台采用数控转 1 0 四川大学工程硕士专业学位论文 一_ - 一”* ：+ * p 台，可在一定转速范围内实现无级调速。磨床导轨采用s t a r 直线滚动 导轨精度，能使机床几何精度大大提高；通过机床结构的改进，大大提 高了零件的加工精度，使加工后阀门座内孔的表面粗糙度能达到r a 0 8 。 在工艺上：该磨床磨削时采用插磨方式，磨头边插磨边通过数控拖板 沿轴向进给。磨头的往复冲程结构采用小惯量电机控制。机床为三轴数 控( 磨头轴向进给、横向进给轴、工作台回转轴) 。以保证插磨位置的 准确性。磨头砂轮速度：3 0 m s ，生产效率大大提高， 通过对磨床结构和加工工艺的改进，研制出的阀门座内孔数控立式 专用磨床，在零件加工后，零件表面质量大大提高，零件的形状精度大 大提高，生产效率得到显著提高。 四川大学工程硕士专业学位论文 2 设计制造资源共享系统的实现原理 2 1 设计制造资源共享系统的原理方法 企业功能在向虚拟化发展，越来越多的企业将主要力量集中在“核 心竞争能力”上，将一部分企业功能外包给其它企业，共同进行产品的 开发、设计及制造，以形成强大的竞争优势。企业之间的协作和联合过 程是资源的重新分配过程，已就是资源的共享过程。资源共享就是将分 布在不同地域的资源组织起来完成某一特定的任务。互联网为全球范围 内的资源共享提供了可能，基于i n t e m e t i n t r a n e t 的资源共享，最终达到 优化社会资源的目的。 企业内部资源分布在不同的部门，整个社会资源分布在不同地域、 不同企业，这些资源产生于不同的系统。从全局资源共享的角度看，资 源的地域概念已经越来越模糊，由于市场的不完全性以及局部资源稀缺 性的特点，不同组织间的资源共享将涉及到知识产权和利益关系，故资 源仍然具有权属性，同一种资源可以有不同的拥有者或供应商。正是由 于不同组织在自身知识和能力上的巨大差异性，造成资源拥有的不平衡 性，才使资源共享产生需求。资源共享就是为提高企业生产效率和资源 的利用率，使资源在不同组织之间相互移动，重新整合资源。 设计制造资源共享系统( d e s i g na n dm a n u f a c t u r er e s o u r c es h a r i n g ， d m r s s ) 是在研究国内外相关设计现状和当代先进制造技术的基础上， 吸收敏捷制造、分散网络化设计制造、现代设计等思想和原理而提出的 一种网络化设计制造技术的支撑环境。设计制造资源共享的主要特点： ( 1 ) 设计制造资源共享系统中的共享资源包括各种标准资源、各种 应用程序、产品设计数据、设计图纸、设计文档、工艺信息、客户信息 等。这些信息资源具有以下特点：机械产品设计常常涉及大量复杂的 四川大学工程硕士专业学位论文 计算数据，产品数据多种多样；机械产品设计是一个协同工作的创新 性集体智慧凝聚的过程，要使设计顺利进行，分布在异地的不同设计小 组之间就要经常性地进行数据交换，使得产品数据交换频繁，流量大； 产品数据的并发性访问频率高。其中相当一部分资源是动态变化的， 需要随时进行异地更新和维护，这就是一个动态数据库的集成管理问 题，可通过w e b 技术和动态网页技术来实现。 ( 2 ) 设计制造资源共享系统利用了先进的网络技术和计算机技术， 使传统的设计计算过程大大简化，省去了许多繁杂的琐碎工作，如查表、 反复计算、强度校核、结果修正等，极大地提高了设计效率。 ( 3 ) 通过网络有效地集成了大量的知识、信息和资源，可以实现资 源的重复利用和信息共享。 ( 4 ) 设计制造资源共享系统既可建立在企业内部，以可独立于企业， 建立在企业之外运行，各成员企业以某种约定共同使用。 在设计制造资源共享系统的具体实现研究中，可有多种方案，其中 典型的方案有：采用基于第二代主从模式互联网技术的b s ( b r o w s e r s e r v e r ) 三层结构来实现；采用基于第三代分布式对等模式 互联网技术的p 2 p 结构来实现。每一种方案都有其各自的优缺点。下面 将对这两种方案进行详细讨论。 2 1 1 基于b s 三层结构的设计制造资源共享系统 该方案采用现在非常流行的b s 三层结构，b s 是由传统的c s 两 层结构发展而来的三层结构在w e b 上的应用。b s 简化了客户端软件， 只需装上浏览器作为客户端应用的运行平台，而将所有的开发、维护和 升级工作集中在服务器端。用户使用浏览器上网，向w e b 服务器发送请 求，w e b 服务器处理请求，查询数据库，执行应用程序，并将结果信息 组织成超文本标记语言h t m l 页面发送给用户，在用户的浏览器上显 1 3 四川大学工程硕士专业学位论文 示，组成了一个三层的b s 模式。 相比之下，传统的c s 模式是通过消息传递机制进行对话，客户向 服务器发出请求，服务器进行相应的处理后将结果返回客户。在c s 模 式中，客户端需要操作系统、网络协议、客户机软件和应用软件等几层 软件，而在服务器端只有单纯的数据库服务器。当软件版本升级时，所 有客户端软件均需更新。所以采用b s 模式作为客户访问模式。 b s 三层体系结构架构的应用系统由三部分组成：瘦客户机、应用 服务器、数据库服务器。客户机上只需安装浏览器，它负责处理与用户 的交互和与应用服务器的交互。应用服务器负责处理业务逻辑，具体地 说就是接受客户机方的w e b 浏览器的请求，然后根据业务逻辑将这个请 求转化为数据库请求后与数据库服务器交互，并将与数据库服务器交互 的结果传送给客户机方的w e b 浏览器。数据库服务器软件根据应用服务 器发送的请求进行数据库操作，并将操作的结果传送给应用服务器。其 原理如图2 1 所示。 孵bb r o w e r 请求 w 色bs e r v e rd a t a b a s es e r v e r 瘦客户机 应用服务器 数据库 以h t t p 、一， 客户层应用层资源层 图2 1g g $ 三层结构原理图 在图2 1 中，w e b 浏览器作为客户层提供图形用户界面，负责与用 户进行交互，通过h t t p 协议从应用层的h t t p 服务器下载超文本页面， 同时下载并执行内嵌在页面中的客户方程序代码或中间代码。这些客户 方程序能够通过内部通信机制向应用服务器中有关服务对象发出请求。 服务对象封装了相关的应用逻辑，它们之间可以通过内部协议彼此通 信，并能够访问资源层的数据库对象或其它应用程序，以协同完成客户 四川大学工程硕士专业学位论文 一一m 7 。54 w ”“。一4 一“_ 自- “一 请求。 b s 三层结构应用系统的用户界面与业务逻辑位于不同的平台上，业 务逻辑被所有用户共享。由于用户界面与业务逻辑位于不同的平台上， 那么系统必须提供用户界面与业务逻辑之间的连接，它们之间的通信协 议是由系统自行定义的。这个协议必须定义正确的语法、语义以及同步 规则，保证传递数据的正确并且能够从错误中恢复。而传统的c s 结构 应用系统与b s 三层应用系统之间最大的区别是前者只有部分业务逻辑 被所有用户共享。 b s 三层应用系统的中间层即应用服务器是整个系统的核心，它必 须为处理系统的具体应用而提供事务处理、安全控制以及为满足不同数 量客户机的请求而进行性能调整的能力。应用服务器的主要功能是：不 仅能实现大量中间件功能、还能实现事务处理、信息排序和组件管理等 功能。 在b s 三层结构应用系统中，由用户表示层向业务逻辑层发出请求， 然后由业务逻辑层决定使用哪个数据源来满足其请求。通过使用相同的 调用接口，商业逻辑层就可以对任何可用的数据源进行访问。 通过以上分析，提出了基于b s 三层结构的设计制造资源共享系统 的实现原理。如图2 2 所示。 图2 2 基于i i s 结构的设计制造资源共享系统原理 2 1 2 基于p 2 p 的设计制造资源共享系统 在基于p 2 p 的设计制造资源共享方案中采用p 2 p 对等网络技术。p 2 p 四川大学工程硕士专业学位论文 ( p e e rt op e e r ，称为对等连接或对等网络) 在计算机网络上的应用可以 简单地定义为：通过直接交换来共享计算机上的资源和服务。 p 2 p 是一种用于不同p c 用户之间，不经过中继设备直接交换数据或 服务的技术，它允许i n t e r n e t 用户直接使用对方的文件。每个人可以直 接连接到其他用户的计算机，并进行文件交换，不需要连接到服务器上 在进行浏览与下载。对于一台与服务器连机并接受服务的p c 机来说， 这台p c 机就是客户机，其性能相对弱小。而p 2 p 技术模式减弱了服务 器的作用，甚至取消服务器，任意两台p c 机互为服务器或客户机，即 对等。这种应用将带来以下改变：客户不在需要将文件上传到服务器， 而只需要使用p 2 p 技术与其它计算机共享，提高了数据传送的实时性； 使用