計算機輔助設計在壓力容器制造工藝中的應用探討

劉俊峰 (西安石油大學機械工程學院，陜西 西安 710000)

壓力容器是石油化工、冶金、輕工、城建、能源等部門廣泛使用的一種機械產品。在實際中，由于工藝設計人員的水平參差不齊等，造成制造工藝卡的質量不能保證，從源頭上為壓力容器的安全質量問題埋下了隱患。

結合壓力容器制造企業的實際情況，開發壓力容器制造工藝計算機輔助設計系統具有十分重要的意義。

1 需求分析

壓力容器雖然也是一種機械產品，但其制造卻不同于其他機械產品的制造，具體表現在：

1.1 零部件的同一性。壓力容器雖然形式復雜多樣，每臺產品上的零件也都不盡相同，但是每臺壓力容器上卻都有著相似的零部件，比如:筒體、接管、法蘭、封頭、補強圈、支座、開孔等。

1.2 制造質量要求高。壓力容器制造業與人民群眾的生命財產安全息息相關。壓力容器在運行過程中，大多承受高溫、高壓，很多壓力容器盛裝的介質是有毒有害物，一旦在使用運行中出現爆炸、泄漏等安全事故，其后果不堪設想。因此必須從生產源頭嚴格把關，保證產品出廠質量。

1.3 工藝卡編制工作量大。壓力容器產品還具有單件小批量的生產特點，在實際生產中，需要每一臺產品編制制造工藝卡,所以工藝卡的編制工作量大，質量難以保證。

2 研究意義

通過建立計算機輔助設計系統，將制造工藝的設計工作指派給計算機完成，實現壓力容器各零部件制造工藝卡的完整輸出，滿足壓力容器的生產實際要求，提高生產效率。使壓力容器企業工藝設計人員擺脫大量繁瑣的重復勞動，節省大量時間，將主要精力轉向新產品、新工藝、新裝備和新技術的研究開發，增強企業市場競爭力。

3 研究內容

壓力容器制造工藝計算機輔助設計系統，采用模塊化設計技術。結合企業實際情況，主要研究以下內容：

3.1 收集關于壓力容器制造工藝的各種文件、行業標準、制造工藝設計的現場經驗等，研究、整理、規范和優化壓力容器所有典型零部件的制造工藝。

3.2 對紛繁龐雜的包含法蘭類、封頭類、筒體類、管板類、支座類、開孔類、焊接接頭類、標準件類等各類壓力容器典型零部件制造工藝進行分類研究，構建壓力容器制造工藝計算機輔助設計系統的知識分類樹。

3.3 將前期收集、整理和研究好的壓力容器各零部件的制造工藝過程的工序工步以及相關參數轉化為計算機可以利用的形式，構建壓力容器制造工藝計算機輔助設計系統知識庫，包括制造工序工步信息庫、標準零件尺寸庫、零件信息庫、工藝參數庫、輔助知識庫等各種工藝設計過程中所需要的知識系統庫。

3.4 根據壓力容器制造工藝過程，考慮到各種可能出現的情況，依據知識庫中的知識和已經獲得的數據，進行壓力容器制造工藝的推理機研究，并按按一定的推理策略去解決壓力容器制造工藝計算機輔助設計問題。

3.5 利用數據庫系統管理技術和計算機語言，研究開發壓力容器制造工藝計算機輔助設計系統，包括數據庫系統和前臺軟件，利用該系統可以自動生成壓力容器制造工藝卡。

4 技術路線

4.1 需求分析根據壓力容器企業實際生產要求，該系統需要準確、快速的自動生成壓力容器制造工藝卡，并且具有打印輸出功能。

4.2 知識準備收集、研究、整理、規范和優化壓力容器各類典型零部件的所有制造工藝知識，構建知識分類樹。

4.3 建立知識庫 將準備完整的制造工藝知識以及系統管理、系統幫助等功能所需要的一些知識表示成計算機可以利用的數據。分析各類數據的性質，利用數據庫服務器SQL Server 2008將這些數據以表格的形式存儲起來，構建完整的知識庫。

4.4 系統結構設計系統基于C/S模式，采用模塊化的設計方法，利用人工智能技術，遵循高內聚低耦合的準則，確定各模塊的功能以及各模塊間的層次關系。模擬人類思維方式，解決壓力容器制造工藝設計問題，完成計算機輔助系統的設計。客戶端開發軟件采用VB6.0，數據庫服務器采用Microsoft SQL Server 2008，服務操作系統采用Windows XP。

4.5 編程用VB6.0開發系統操作界面，采用ADO(ActiveX data objects)控件訪問數據庫SQL Server 2008。

4.6 測試 通過一系列測試，最大可能的發現并糾正開發中出現的問題，使系統最終達到設計的要求，確保系統的正確性、穩定性、安全性。

5 結語

計算機輔助工藝設計的應用將為提高工藝文件的質量,縮短生產準備周期并為廣大工藝人員從繁瑣、重復的勞動中解放出來提供一條切實可行的途徑。應用計算機輔助工藝設計的必要性己被越來越多的企業所認識,開發本企業生產及管理環境的計算機輔助工藝設計系統不但能充分發揮計算機輔助工藝設計的優越性,更能為企業數據信息的集成及管理打下良好的基礎。

[1]楚祎，張振明，田錫天，賈曉亮.計算機輔助壓力容器焊接工藝評定系統研究與開發[J].機械設計與制造，2009年10月第10期.