壓力容器焊接結(jié)構與工藝CAD設計方法

王安(大連中集重化裝備有限公司 大連 116100)

一、CAD技術

CAD(Computer Aided Design)即計算機輔助設計，近些年來在產(chǎn)品設計和工程設計中有非常廣泛的應用。利用CAD技術進行設計工作，不僅可以切實可行的解決工程中的一些難題，并且能夠直接呈現(xiàn)出設計結(jié)果。CAD設計的作品能夠符合設計規(guī)范及工程設計習慣，并且具有很高的設計效率。除此之外，CAD設計的設備簡單，使用方便，并且運行可靠，擁有良好的擴展性和再開發(fā)性，維修方面也相對簡單。

二、壓力容器焊接工藝規(guī)程設計系統(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)是一種計算機輔助工藝設計，在壓力容器的實際生產(chǎn)過程中能夠利用大量專業(yè)知識和計算機解決許多復雜問題。壓力容器的焊接制造非常復雜，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準和有經(jīng)驗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。在焊接領域利用焊接工藝規(guī)程系統(tǒng)，通過利用大量的經(jīng)驗知識和計算機，再加上合理的邏輯思維進行推理，就能夠有效的解決許多實際生產(chǎn)問題，從而降低人為失誤的概率，縮短生產(chǎn)準備周期，提高生產(chǎn)效率，保證焊接質(zhì)量。因此，以計算機數(shù)據(jù)庫為開放平臺，壓力容器制造為背景，加強焊接工藝規(guī)程系統(tǒng)的開發(fā)具有非常現(xiàn)實的意義。

三、壓力容器CAD設計

壓力容器是一種特殊的容器，因為其內(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)。壓力容器廣泛的應用于社會的各個行業(yè)，因此國內(nèi)外對其結(jié)構的密封性都有很大的關注。一般，根據(jù)設計壓力，能夠?qū)毫θ萜鞣譃榈蛪骸⒅袎骸⒏邏喝萜魅N類型。壓力容器在設計過程中必須遵循國家制定的標準、規(guī)程和規(guī)范。因為在不同的使用環(huán)境中，壓力容器的設計參數(shù)也各部相同，從而為設計工作者帶來繁重的工作和極大的困難。因此壓力容器設計的CAD技術研究逐漸成為壓力容器設計者關注的焦點課題。當前，壓力容器CAD技術一般利用AutoCAD應用軟件進行設計計算和繪圖。

焊接技術是壓力容器的制造過程中非常關鍵的環(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，都是通過焊接技術完成的。進行焊接結(jié)構設計，必須解決等強原則、材料的屈強比和強度計算、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技術設計壓力容器焊接結(jié)構的研究是一個非常有意義的課堂。

四、壓力容器焊接結(jié)構與工藝CAD設計方法研究進展

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

沈陽工業(yè)大學徐錚等人以AutoCAD為基礎平臺，通過VBA開發(fā)語言，對壓力容器的三維組建的參數(shù)化設計進行了優(yōu)化并取得了可喜成果。該研究通過利用拉伸、掃描、布爾運算、三維旋轉(zhuǎn)等三維建模指令，完美的實現(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)構的設計效率。同時，該研究以壓力容器組件建模為基礎，對壓力容器的整體建模方法也進行了深入研究，并且通過ADO數(shù)據(jù)庫連接技術將Access數(shù)據(jù)庫技術同參數(shù)化繪圖進行了有效的結(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模塊進行了封裝，并且結(jié)合了世界坐標系和識別轉(zhuǎn)化技術，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、焊縫坡口形式等進行選擇，并且利用Excel聯(lián)合交互技術完美的實現(xiàn)了焊接工藝卡的自動輸出打印功能。實驗結(jié)果證明，該研究對壓力容器的CAD三維建模設計以及組件間的焊接工藝設計具有很好的現(xiàn)實指導意義，能夠為后期壓力容器焊接系統(tǒng)的開發(fā)提供參考。

另外，南京師范大學劉文瀾等人對CAD與CAPP的交互作用進行了研究，完美的實現(xiàn)了CAD圖形向CAPP中的導入過程。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現(xiàn)AutoCAD中圖形通過WMF的格式進行導入。一種格式將AutoCAD中選定的圖形以WMF格式復制到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中將圖形導出時以WMF格式保持，之后再由NST-WCAPP進行直接讀取。另外，為了實現(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技術在壓力容器設計中進行推廣和應用，對壓力容器設計的規(guī)范設計標準、縮短設計周期、提高設計質(zhì)量、增加產(chǎn)品附加值等產(chǎn)生非常深遠的影響。作為壓力容器設計的關鍵環(huán)節(jié)，開發(fā)適合對壓力容器焊接結(jié)構與工藝的CAD設計方法有著非常重要的現(xiàn)實意義，對壓力容器的進一步推廣和使用也有很大的價值。

[1]王永輝,胡青泥,李紅彩.AutoCAD二次開發(fā)方法的研究.計算機系統(tǒng)應用,2007(3):91～96.

[2]陳琪,徐林林,高潔.CAD技術的發(fā)展趨勢.制造業(yè)信息化,2002(4):19～22.

[3]蔡紀寧.化工設備機械設計基礎.北京:化學工業(yè)出版社,2011.

[4]龔云波,吳義忠,李國新等.機械CAD技術的應用狀況及發(fā)展趨勢.機械制造,2007,45(11):32～34.

[5]祁宇山,曹巨江,高文華.基于Autolisp的二次開發(fā)參數(shù)化設計.陜西科技大學學報(自然科學版),2006(1):10～14.

[6]張義順,王飛,萬彩蘭等.基于AutoCAD壓力容器受壓元件三維圖庫的開發(fā).沈陽工業(yè)大學學報,2009,31(4):441～444.

[7]姚娟,江征風.用AutoCADVBA開發(fā)圓柱斜齒輪的設計系統(tǒng).機械工程師,2007(7):17～29.