計算機輔助設(shè)計在壓力容器制造工藝中的應(yīng)用探討

劉俊峰 (西安石油大學(xué)機械工程學(xué)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(chǎn)品。在實際中，由于工藝設(shè)計人員的水平參差不齊等，造成制造工藝卡的質(zhì)量不能保證，從源頭上為壓力容器的安全質(zhì)量問題埋下了隱患。

結(jié)合壓力容器制造企業(yè)的實際情況，開發(fā)壓力容器制造工藝計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)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(chǎn)品，但其制造卻不同于其他機械產(chǎn)品的制造，具體表現(xiàn)在：

1.1 零部件的同一性。壓力容器雖然形式復(fù)雜多樣，每臺產(chǎn)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(zhì)量要求高。壓力容器制造業(yè)與人民群眾的生命財產(chǎn)安全息息相關(guān)。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(zhì)是有毒有害物，一旦在使用運行中出現(xiàn)爆炸、泄漏等安全事故，其后果不堪設(shè)想。因此必須從生產(chǎn)源頭嚴(yán)格把關(guān)，保證產(chǎn)品出廠質(zhì)量。

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

2 研究意義

通過建立計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)，將制造工藝的設(shè)計工作指派給計算機完成，實現(xiàn)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(chǎn)實際要求，提高生產(chǎn)效率。使壓力容器企業(yè)工藝設(shè)計人員擺脫大量繁瑣的重復(fù)勞動，節(jié)省大量時間，將主要精力轉(zhuǎn)向新產(chǎn)品、新工藝、新裝備和新技術(shù)的研究開發(fā)，增強企業(yè)市場競爭力。

3 研究內(nèi)容

壓力容器制造工藝計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)，采用模塊化設(shè)計技術(shù)。結(jié)合企業(yè)實際情況，主要研究以下內(nèi)容：

3.1 收集關(guān)于壓力容器制造工藝的各種文件、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、制造工藝設(shè)計的現(xiàn)場經(jīng)驗等，研究、整理、規(guī)范和優(yōu)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(biāo)準(zhǔn)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(gòu)建壓力容器制造工藝計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)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(guān)參數(shù)轉(zhuǎn)化為計算機可以利用的形式，構(gòu)建壓力容器制造工藝計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)知識庫，包括制造工序工步信息庫、標(biāo)準(zhǔn)零件尺寸庫、零件信息庫、工藝參數(shù)庫、輔助知識庫等各種工藝設(shè)計過程中所需要的知識系統(tǒng)庫。

3.4 根據(jù)壓力容器制造工藝過程，考慮到各種可能出現(xiàn)的情況，依據(jù)知識庫中的知識和已經(jīng)獲得的數(shù)據(jù)，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(shè)計問題。

3.5 利用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理技術(shù)和計算機語言，研究開發(fā)壓力容器制造工藝計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和前臺軟件，利用該系統(tǒng)可以自動生成壓力容器制造工藝卡。

4 技術(shù)路線

4.1 需求分析根據(jù)壓力容器企業(yè)實際生產(chǎn)要求，該系統(tǒng)需要準(zhǔn)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(zhǔn)備收集、研究、整理、規(guī)范和優(yōu)化壓力容器各類典型零部件的所有制造工藝知識，構(gòu)建知識分類樹。

4.3 建立知識庫 將準(zhǔn)備完整的制造工藝知識以及系統(tǒng)管理、系統(tǒng)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(shù)據(jù)。分析各類數(shù)據(jù)的性質(zhì)，利用數(shù)據(jù)庫服務(wù)器SQL Server 2008將這些數(shù)據(jù)以表格的形式存儲起來，構(gòu)建完整的知識庫。

4.4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計系統(tǒng)基于C/S模式，采用模塊化的設(shè)計方法，利用人工智能技術(shù)，遵循高內(nèi)聚低耦合的準(zhǔn)則，確定各模塊的功能以及各模塊間的層次關(guān)系。模擬人類思維方式，解決壓力容器制造工藝設(shè)計問題，完成計算機輔助系統(tǒng)的設(shè)計。客戶端開發(fā)軟件采用VB6.0，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器采用Microsoft SQL Server 2008，服務(wù)操作系統(tǒng)采用Windows XP。

4.5 編程用VB6.0開發(fā)系統(tǒng)操作界面，采用ADO(ActiveX data objects)控件訪問數(shù)據(jù)庫SQL Server 2008。

4.6 測試 通過一系列測試，最大可能的發(fā)現(xiàn)并糾正開發(fā)中出現(xiàn)的問題，使系統(tǒng)最終達(dá)到設(shè)計的要求，確保系統(tǒng)的正確性、穩(wěn)定性、安全性。

5 結(jié)語

計算機輔助工藝設(shè)計的應(yīng)用將為提高工藝文件的質(zhì)量,縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期并為廣大工藝人員從繁瑣、重復(fù)的勞動中解放出來提供一條切實可行的途徑。應(yīng)用計算機輔助工藝設(shè)計的必要性己被越來越多的企業(yè)所認(rèn)識,開發(fā)本企業(yè)生產(chǎn)及管理環(huán)境的計算機輔助工藝設(shè)計系統(tǒng)不但能充分發(fā)揮計算機輔助工藝設(shè)計的優(yōu)越性,更能為企業(yè)數(shù)據(jù)信息的集成及管理打下良好的基礎(chǔ)。

[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(tǒng)研究與開發(fā)[J].機械設(shè)計與制造，2009年10月第10期.