用VFP数据库软件开发的热作模具钢选材用材专家系统
2004-06-17 00:00 来源： 我的钢铁 作者：mysteel
摘要：利用Visual Foxpro（VFP）数据库软件，实现热作模具钢性能数据及其相关信息汇集，建立热作模具钢性能库、知识库、模具库、润滑库等四个基础数据库，建立选材推理机制和判据，结合SQL-Select方法利用OLE技术包容Excel软件功能，编制出能评估优劣、快速选材、性能比较等功能的热作模具钢选材用材专家系统。
关键词：热作模具钢；数据库；智能选材
1、引言
为了总结近年来国内外热作模具钢技术领域的最新科研成果和实践经验，方便相关人员调用材料性能等相关数据信息。作者在“热作模具钢的选择与应用”研究成果的基础上[1]，借助数据库技术，将热作模具钢性能参数与数据库技术交叉集成，建立了数据支持充分、专家判据可靠、推理机制合理、操作方便的“热作模具钢选材用材专家系统。”
2、系统总体结构与模块设计
图1为专家系统结构示意。
2.1性能库
该库含有热作模具钢性能参数项291个[2]。为了使大量数据具有条理性、可读性和可分析性，根据这些参数的特点，分为化学成分、硬度、热处理工艺、热疲劳性、热稳定性、拉伸性能、冲击和断裂性能、高温硬度、热磨损性、锻造性能、回火稳定性、锻造工艺、抗氧化性、热熔损性、热塑性磨擦系数、切削性能、心部性能等17类。其目的是为了获得整齐的二维数组的结构、信息集合的规则性。各表间设定以钢种编号为关键字段，以便各表相互关联。库中存储了33个钢种的1万多条数据信息。
2.2知识库
该库存储着热作模具失效分析、抗力指标、概率统计和选材专家判据等信息资料，供用户学习模具相关知识、了解推理方式、查阅专家判据。全库包含模具分类方法、模具失效分析、失效抗力指标、非标试验方法等四类知识数据及模具分类、失效情况、加工工艺、寿命要求等四种判据。
2.3模具库
该库中存储了模具使用范例和相关信息，可作为性能库和知识库的补充。
2.4润滑剂库
该库收集了百余种模具润滑材料，对其适用范围、主要特性、性能指标及生产单位等作了介绍，为模具润滑材料的选择提供依据。
2.5推理机制模块
用户通过用户界面利用推理机制模块调取性能库中的数据和知识库中专家判据为模具材料分类，并按性能要求、失效形式、加工工艺和寿命需求逐级选材，并最终获得满意的选材结果。在各级选择中，还可以通过帮助机制了解推理方法、依据和系统操作方法。
2.6管理功能模块
管理功能是整个系统中最复杂的部分。它由4级、70多个界面、57个报表和10个查询程序组成，作用是完成用户所需的全套服务，实现资料浏览、查询、数据修正、添加、性能比较和信息打印输出。在这个模块里，充分利用了VFP的SQL-Select方法和OLE技术。
2.7系统菜单
系统菜单为二级菜单，包括了整个系统主要界面的操作命令，实现不同模块和界面间的快速切换。菜单的结构示意见图2。
2.8系统程序的编制和专家判据的选择
系统程序是利用Visual Foxpro5.0专业版的可视编程方法，结合程序语言编程方法实现系统模块结构设计的各项功能。可视化编程主要完成的是所有用户界面、管理功能模块和对知识库、判据库的访问工作。而系统的核心部分——推理机制模块和性能库的各项功能则主要依靠语言编程方法完成。推理机制模块中的推理判据是在对大量数据分析和失效分析结果的基础上，并反复运行检验后归纳总结出来的。
3、应用实例
3.1材料选择
若用户的模具为铝合金压铸模，主要失效形式为开裂，其工作温度为650℃左右，需重新选择中等使用寿命的优选材料。具体操作步骤如下：
（1）运行进入模具分类界面后，点击“压铸模”得到可用的压铸模材料列表。
（2）点击“专家选材建议”得到经专家判据筛选的优质模具材料列表3（图3a）。
（3）点击“继续”进入根据条件和要求选材界面，在“失效形式”页面中，选择工作温度为650℃、失效形式为开裂失效后，点击“确定”，进入选材结果界面，得到最佳选材和其它选材的排序（图3b）。
（4）点击“详细资料”浏览所选材料的各项信息，点击“中等寿命”，可得到中等使用寿命的优选材料牌号与其它选材的排序。
3.2性能比较
能用曲线形式表示热作模具钢性能参数，直观地反映热作模具钢性能特点，这为各钢种的性能比较提供了一快速分析手段，对曲线对比分析，可综合评判各钢种性能，迅速判别其适宜的使用范围，是选材的重要依据。
VFP的OLE（对象的嵌入和链接）技术扩充了VFP的应用面[3]，OLE技术几乎能嵌入和链接当前操作系统下所应用程序。应用OLE技术链接Excel软件，让复杂的VFP曲线处理过程简单化，这一过程可以简洁地理解为：VFP数据→Excel数据→Excel曲线→VFP曲线。
由图4a可见，三种钢室温（a1点）的抗拉强度σb基本相同，随着温度的提高σb值差异显现，尤其是650℃（a4点）时，4Cr5MoSiV1钢的抗拉强度σb下降较快。
由图4b可见，在室温时（a1点）三种钢的冲击韧度（Ak）基本相同，随着温度的提高，3Cr2W8V、4Cr3Mo3W2V钢的AK值没有明显的提高，而4Cr5MoSiV1的AK值上升趋势较大。如600℃（a3点）为70J，700℃（a5点）为87J。
三种钢的强韧性比较表明，虽然4Cr5MoSiV1在700℃时（图中a5点）σb稍低，但Ak值非常高，它在三种钢中强韧性最好。
4、结语
“热作模具钢选材用材专家系统”可以使原来复杂的模具选材用材变得更科学、合理、简单、方便，可满足不同用户的各种使用要求。
参考文献：
[1] 陈蕴博 热作模具钢的选择与应用[M] 北京：国防工业出版社，1993
[2] 朱宗元 我国热作模具钢性能数据集[J] 机械工程材料，2001，25（1）：40-43
[3] Microsoft Corporation.The Official Guide for Microsoft Visual Foxfrp6.0[M].微软中国有限公司公司，译 北京：希望电脑公司，1998
关键词：热作模具钢；数据库；智能选材
1、引言
为了总结近年来国内外热作模具钢技术领域的最新科研成果和实践经验，方便相关人员调用材料性能等相关数据信息。作者在“热作模具钢的选择与应用”研究成果的基础上[1]，借助数据库技术，将热作模具钢性能参数与数据库技术交叉集成，建立了数据支持充分、专家判据可靠、推理机制合理、操作方便的“热作模具钢选材用材专家系统。”
2、系统总体结构与模块设计
图1为专家系统结构示意。
2.1性能库
该库含有热作模具钢性能参数项291个[2]。为了使大量数据具有条理性、可读性和可分析性，根据这些参数的特点，分为化学成分、硬度、热处理工艺、热疲劳性、热稳定性、拉伸性能、冲击和断裂性能、高温硬度、热磨损性、锻造性能、回火稳定性、锻造工艺、抗氧化性、热熔损性、热塑性磨擦系数、切削性能、心部性能等17类。其目的是为了获得整齐的二维数组的结构、信息集合的规则性。各表间设定以钢种编号为关键字段，以便各表相互关联。库中存储了33个钢种的1万多条数据信息。
2.2知识库
该库存储着热作模具失效分析、抗力指标、概率统计和选材专家判据等信息资料，供用户学习模具相关知识、了解推理方式、查阅专家判据。全库包含模具分类方法、模具失效分析、失效抗力指标、非标试验方法等四类知识数据及模具分类、失效情况、加工工艺、寿命要求等四种判据。
2.3模具库
该库中存储了模具使用范例和相关信息，可作为性能库和知识库的补充。
2.4润滑剂库
该库收集了百余种模具润滑材料，对其适用范围、主要特性、性能指标及生产单位等作了介绍，为模具润滑材料的选择提供依据。
2.5推理机制模块
用户通过用户界面利用推理机制模块调取性能库中的数据和知识库中专家判据为模具材料分类，并按性能要求、失效形式、加工工艺和寿命需求逐级选材，并最终获得满意的选材结果。在各级选择中，还可以通过帮助机制了解推理方法、依据和系统操作方法。
2.6管理功能模块
管理功能是整个系统中最复杂的部分。它由4级、70多个界面、57个报表和10个查询程序组成，作用是完成用户所需的全套服务，实现资料浏览、查询、数据修正、添加、性能比较和信息打印输出。在这个模块里，充分利用了VFP的SQL-Select方法和OLE技术。
2.7系统菜单
系统菜单为二级菜单，包括了整个系统主要界面的操作命令，实现不同模块和界面间的快速切换。菜单的结构示意见图2。
2.8系统程序的编制和专家判据的选择
系统程序是利用Visual Foxpro5.0专业版的可视编程方法，结合程序语言编程方法实现系统模块结构设计的各项功能。可视化编程主要完成的是所有用户界面、管理功能模块和对知识库、判据库的访问工作。而系统的核心部分——推理机制模块和性能库的各项功能则主要依靠语言编程方法完成。推理机制模块中的推理判据是在对大量数据分析和失效分析结果的基础上，并反复运行检验后归纳总结出来的。
3、应用实例
3.1材料选择
若用户的模具为铝合金压铸模，主要失效形式为开裂，其工作温度为650℃左右，需重新选择中等使用寿命的优选材料。具体操作步骤如下：
（1）运行进入模具分类界面后，点击“压铸模”得到可用的压铸模材料列表。
（2）点击“专家选材建议”得到经专家判据筛选的优质模具材料列表3（图3a）。
（3）点击“继续”进入根据条件和要求选材界面，在“失效形式”页面中，选择工作温度为650℃、失效形式为开裂失效后，点击“确定”，进入选材结果界面，得到最佳选材和其它选材的排序（图3b）。
（4）点击“详细资料”浏览所选材料的各项信息，点击“中等寿命”，可得到中等使用寿命的优选材料牌号与其它选材的排序。
3.2性能比较
能用曲线形式表示热作模具钢性能参数，直观地反映热作模具钢性能特点，这为各钢种的性能比较提供了一快速分析手段，对曲线对比分析，可综合评判各钢种性能，迅速判别其适宜的使用范围，是选材的重要依据。
VFP的OLE（对象的嵌入和链接）技术扩充了VFP的应用面[3]，OLE技术几乎能嵌入和链接当前操作系统下所应用程序。应用OLE技术链接Excel软件，让复杂的VFP曲线处理过程简单化，这一过程可以简洁地理解为：VFP数据→Excel数据→Excel曲线→VFP曲线。
由图4a可见，三种钢室温（a1点）的抗拉强度σb基本相同，随着温度的提高σb值差异显现，尤其是650℃（a4点）时，4Cr5MoSiV1钢的抗拉强度σb下降较快。
由图4b可见，在室温时（a1点）三种钢的冲击韧度（Ak）基本相同，随着温度的提高，3Cr2W8V、4Cr3Mo3W2V钢的AK值没有明显的提高，而4Cr5MoSiV1的AK值上升趋势较大。如600℃（a3点）为70J，700℃（a5点）为87J。
三种钢的强韧性比较表明，虽然4Cr5MoSiV1在700℃时（图中a5点）σb稍低，但Ak值非常高，它在三种钢中强韧性最好。
4、结语
“热作模具钢选材用材专家系统”可以使原来复杂的模具选材用材变得更科学、合理、简单、方便，可满足不同用户的各种使用要求。
参考文献：
[1] 陈蕴博 热作模具钢的选择与应用[M] 北京：国防工业出版社，1993
[2] 朱宗元 我国热作模具钢性能数据集[J] 机械工程材料，2001，25（1）：40-43
[3] Microsoft Corporation.The Official Guide for Microsoft Visual Foxfrp6.0[M].微软中国有限公司公司，译 北京：希望电脑公司，1998
