壓力容器焊接結(jié)構(gòu)與工藝CAD設(shè)計(jì)方法

王安(大連中集重化裝備有限公司 大連 116100)

一、CAD技術(shù)

CAD(Computer Aided Design)即計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，近些年來在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工程設(shè)計(jì)中有非常廣泛的應(yīng)用。利用CAD技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)工作，不僅可以切實(shí)可行的解決工程中的一些難題，并且能夠直接呈現(xiàn)出設(shè)計(jì)結(jié)果。CAD設(shè)計(jì)的作品能夠符合設(shè)計(jì)規(guī)范及工程設(shè)計(jì)習(xí)慣，并且具有很高的設(shè)計(jì)效率。除此之外，CAD設(shè)計(jì)的設(shè)備簡單，使用方便，并且運(yùn)行可靠，擁有良好的擴(kuò)展性和再開發(fā)性，維修方面也相對簡單。

二、壓力容器焊接工藝規(guī)程設(shè)計(jì)系統(tǒng)

在制造壓力容器的過程中，焊接質(zhì)量直接影響著壓力容器的制造質(zhì)量。而質(zhì)量體系文件和焊接工藝是否合理直接影響著焊接質(zhì)量的優(yōu)劣。焊接工藝規(guī)程系統(tǒng)是一種計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)，在壓力容器的實(shí)際生產(chǎn)過程中能夠利用大量專業(yè)知識和計(jì)算機(jī)解決許多復(fù)雜問題。壓力容器的焊接制造非常復(fù)雜，合理的焊接工藝是能夠保證焊接質(zhì)量的重要因素，但是影響焊接工作條件的焊接過程工藝參數(shù)又比較多，因此在工藝參數(shù)的制定上要由國家標(biāo)準(zhǔn)和有經(jīng)驗(yàn)的焊接專家共同合作，而焊接工藝的制定又直接對生產(chǎn)成本和生產(chǎn)效率有較大的影響。在焊接領(lǐng)域利用焊接工藝規(guī)程系統(tǒng)，通過利用大量的經(jīng)驗(yàn)知識和計(jì)算機(jī)，再加上合理的邏輯思維進(jìn)行推理，就能夠有效的解決許多實(shí)際生產(chǎn)問題，從而降低人為失誤的概率，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，提高生產(chǎn)效率，保證焊接質(zhì)量。因此，以計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫為開放平臺，壓力容器制造為背景，加強(qiáng)焊接工藝規(guī)程系統(tǒng)的開發(fā)具有非?，F(xiàn)實(shí)的意義。

三、壓力容器CAD設(shè)計(jì)

壓力容器是一種特殊的容器，因?yàn)槠鋬?nèi)部存儲的物質(zhì)相對特殊，無論是氣體還是液體，都屬于易燃易爆或者有毒害的物質(zhì)。壓力容器廣泛的應(yīng)用于社會的各個行業(yè)，因此國內(nèi)外對其結(jié)構(gòu)的密封性都有很大的關(guān)注。一般，根據(jù)設(shè)計(jì)壓力，能夠?qū)毫θ萜鞣譃榈蛪?、中壓、高壓容器三種類型。壓力容器在設(shè)計(jì)過程中必須遵循國家制定的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程和規(guī)范。因?yàn)樵诓煌氖褂铆h(huán)境中，壓力容器的設(shè)計(jì)參數(shù)也各部相同，從而為設(shè)計(jì)工作者帶來繁重的工作和極大的困難。因此壓力容器設(shè)計(jì)的CAD技術(shù)研究逐漸成為壓力容器設(shè)計(jì)者關(guān)注的焦點(diǎn)課題。當(dāng)前，壓力容器CAD技術(shù)一般利用AutoCAD應(yīng)用軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算和繪圖。

焊接技術(shù)是壓力容器的制造過程中非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，如筒節(jié)之間的連接、筒節(jié)與封頭之間的連接、平板之間的拼接、接管與殼體的連接等等，都是通過焊接技術(shù)完成的。進(jìn)行焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，必須解決等強(qiáng)原則、材料的屈強(qiáng)比和強(qiáng)度計(jì)算、焊縫的合理布置以及對焊縫面形狀和尺寸的要求、推廣斷續(xù)焊縫的必要性以及施工方便性等幾個方面的難題，因此利用CAD技術(shù)設(shè)計(jì)壓力容器焊接結(jié)構(gòu)的研究是一個非常有意義的課堂。

四、壓力容器焊接結(jié)構(gòu)與工藝CAD設(shè)計(jì)方法研究進(jìn)展

由于壓力容器使用的特殊性與廣泛性，許多學(xué)者針對壓力容器焊接結(jié)構(gòu)與工藝進(jìn)行了研究，并取得了異性的研究成果。

沈陽工業(yè)大學(xué)徐錚等人以AutoCAD為基礎(chǔ)平臺，通過VBA開發(fā)語言，對壓力容器的三維組建的參數(shù)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化并取得了可喜成果。該研究通過利用拉伸、掃描、布爾運(yùn)算、三維旋轉(zhuǎn)等三維建模指令，完美的實(shí)現(xiàn)了壓力容器支撐式B型支座和人孔了三維組建的只能化建模，從而在很大程度上提高了壓力容器焊接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)效率。同時，該研究以壓力容器組件建模為基礎(chǔ)，對壓力容器的整體建模方法也進(jìn)行了深入研究，并且通過ADO數(shù)據(jù)庫連接技術(shù)將Access數(shù)據(jù)庫技術(shù)同參數(shù)化繪圖進(jìn)行了有效的結(jié)合，從而創(chuàng)建了B型支撐式支座和人孔的三維建模插件，對程序結(jié)構(gòu)有了很好的優(yōu)化。除此之外，該研究還將封頭、筒體、法蘭、接管等VBA模塊進(jìn)行了封裝，并且結(jié)合了世界坐標(biāo)系和識別轉(zhuǎn)化技術(shù)，從而開發(fā)了立式壓力容器整體建模系統(tǒng)。最后，還開發(fā)了壓力容器的焊接工藝規(guī)程系統(tǒng)，使得用戶能夠依據(jù)焊接母材的材質(zhì)、焊縫的類型以及母材厚度等參數(shù)，對焊接填充材料、焊縫坡口形式等進(jìn)行選擇，并且利用Excel聯(lián)合交互技術(shù)完美的實(shí)現(xiàn)了焊接工藝卡的自動輸出打印功能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，該研究對壓力容器的CAD三維建模設(shè)計(jì)以及組件間的焊接工藝設(shè)計(jì)具有很好的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義，能夠?yàn)楹笃趬毫θ萜骱附酉到y(tǒng)的開發(fā)提供參考。

另外，南京師范大學(xué)劉文瀾等人對CAD與CAPP的交互作用進(jìn)行了研究，完美的實(shí)現(xiàn)了CAD圖形向CAPP中的導(dǎo)入過程。一直以來，CAD與CAPP的交換不方便問題成為CAPP系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)的瓶頸，但是由于商業(yè)競爭的原因，大多數(shù)的CAD公司都很少發(fā)布可嵌入到應(yīng)用程序中的圖形瀏覽空間，而開發(fā)解析圖形瀏覽器控件也是一項(xiàng)非常繁雜的工作。在該研究中NSTWCAPP系統(tǒng)提供了兩種解決方案能夠很好的實(shí)現(xiàn)AutoCAD中圖形通過WMF的格式進(jìn)行導(dǎo)入。一種格式將AutoCAD中選定的圖形以WMF格式復(fù)制到w indow s系統(tǒng)剪貼板中，之后再NST-WCAPP中直接從剪貼板讀取就可以了；另一種方式就是用戶在AutoCAD中將圖形導(dǎo)出時以WMF格式保持，之后再由NST-WCAPP進(jìn)行直接讀取。另外，為了實(shí)現(xiàn)NST-WCAPP系統(tǒng)對于WMF格式文件的讀取，利用第三方的類CPicture對圖像的顯示問題進(jìn)行了處理，也就是說，在工藝卡片的編輯模塊中，能夠利用Cpicture將AutoCAD導(dǎo)入的WMF文件保持為bmp文件寫入數(shù)據(jù)庫中，從而用于工業(yè)卡片的顯示。這樣就很好的解決了AutoCAD直到工藝卡片顯示的所有交互性問題。

結(jié)束語

經(jīng)過長期的論證，將CAD技術(shù)在壓力容器設(shè)計(jì)中進(jìn)行推廣和應(yīng)用，對壓力容器設(shè)計(jì)的規(guī)范設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、縮短設(shè)計(jì)周期、提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、增加產(chǎn)品附加值等產(chǎn)生非常深遠(yuǎn)的影響。作為壓力容器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，開發(fā)適合對壓力容器焊接結(jié)構(gòu)與工藝的CAD設(shè)計(jì)方法有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義，對壓力容器的進(jìn)一步推廣和使用也有很大的價值。

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