壓力容器焊接結構與工藝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，并且能夠直接呈現出設計結果。CAD設計的作品能夠符合設計規范及工程設計習慣，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性，維修方面也相對簡單。

二、壓力容器焊接工藝規程設計系統

在制造壓力容器的過程中，焊接質量直接影響著壓力容器的制造質量。而質量體系文件和焊接工藝是否合理直接影響著焊接質量的優劣。焊接工藝規程系統是一種計算機輔助工藝設計，在壓力容器的實際生產過程中能夠利用大量專業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又比較多，因此在工藝參數的制定上要由國家標準和有經驗的焊接專家共同合作，而焊接工藝的制定又直接對生產成本和生產效率有較大的影響。在焊接領域利用焊接工藝規程系統，通過利用大量的經驗知識和計算機，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問題，從而降低人為失誤的概率，縮短生產準備周期，提高生產效率，保證焊接質量。因此，以計算機數據庫為開放平臺，壓力容器制造為背景，加強焊接工藝規程系統的開發具有非常現實的意義。

三、壓力容器CAD設計

壓力容器是一種特殊的容器，因為其內部存儲的物質相對特殊，無論是氣體還是液體，都屬于易燃易爆或者有毒害的物質。壓力容器廣泛的應用于社會的各個行業，因此國內外對其結構的密封性都有很大的關注。一般，根據設計壓力，能夠將壓力容器分為低壓、中壓、高壓容器三種類型。壓力容器在設計過程中必須遵循國家制定的標準、規程和規范。因為在不同的使用環境中，壓力容器的設計參數也各部相同，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節，如筒節之間的連接、筒節與封頭之間的連接、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構的研究是一個非常有意義的課堂。

四、壓力容器焊接結構與工藝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構與工藝進行了研究，并取得了異性的研究成果。

沈陽工業大學徐錚等人以AutoCAD為基礎平臺，通過VBA開發語言，對壓力容器的三維組建的參數化設計進行了優化并取得了可喜成果。該研究通過利用拉伸、掃描、布爾運算、三維旋轉等三維建模指令，完美的實現了壓力容器支撐式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數據庫連接技術將Access數據庫技術同參數化繪圖進行了有效的結合，從而創建了B型支撐式支座和人孔的三維建模插件，對程序結構有了很好的優化。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，并且結合了世界坐標系和識別轉化技術，從而開發了立式壓力容器整體建模系統。最后，還開發了壓力容器的焊接工藝規程系統，使得用戶能夠依據焊接母材的材質、焊縫的類型以及母材厚度等參數，對焊接填充材料、焊縫坡口形式等進行選擇，并且利用Excel聯合交互技術完美的實現了焊接工藝卡的自動輸出打印功能。實驗結果證明，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實指導意義，能夠為后期壓力容器焊接系統的開發提供參考。

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系統應用開發的瓶頸，但是由于商業競爭的原因，大多數的CAD公司都很少發布可嵌入到應用程序中的圖形瀏覽空間，而開發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系統提供了兩種解決方案能夠很好的實現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NST-WCAPP系統對于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文件寫入數據庫中，從而用于工業卡片的顯示。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。

結束語

經過長期的論證，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范設計標準、縮短設計周期、提高設計質量、增加產品附加值等產生非常深遠的影響。作為壓力容器設計的關鍵環節，開發適合對壓力容器焊接結構與工藝的CAD設計方法有著非常重要的現實意義，對壓力容器的進一步推廣和使用也有很大的價值。

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