计算机辅助设计在压力容器制造工艺中的应用探讨

刘俊峰 (西安石油大学机械工程学院，陕西 西安 710000)

压力容器是石油化工、冶金、轻工、城建、能源等部门广泛使用的一种机械产品。在实际中，由于工艺设计人员的水平参差不齐等，造成制造工艺卡的质量不能保证，从源头上为压力容器的安全质量问题埋下了隐患。

结合压力容器制造企业的实际情况，开发压力容器制造工艺计算机辅助设计系统具有十分重要的意义。

1 需求分析

压力容器虽然也是一种机械产品，但其制造却不同于其他机械产品的制造，具体表现在：

1.1 零部件的同一性。压力容器虽然形式复杂多样，每台产品上的零件也都不尽相同，但是每台压力容器上却都有着相似的零部件，比如:筒体、接管、法兰、封头、补强圈、支座、开孔等。

1.2 制造质量要求高。压力容器制造业与人民群众的生命财产安全息息相关。压力容器在运行过程中，大多承受高温、高压，很多压力容器盛装的介质是有毒有害物，一旦在使用运行中出现爆炸、泄漏等安全事故，其后果不堪设想。因此必须从生产源头严格把关，保证产品出厂质量。

1.3 工艺卡编制工作量大。压力容器产品还具有单件小批量的生产特点，在实际生产中，需要每一台产品编制制造工艺卡,所以工艺卡的编制工作量大，质量难以保证。

2 研究意义

通过建立计算机辅助设计系统，将制造工艺的设计工作指派给计算机完成，实现压力容器各零部件制造工艺卡的完整输出，满足压力容器的生产实际要求，提高生产效率。使压力容器企业工艺设计人员摆脱大量繁琐的重复劳动，节省大量时间，将主要精力转向新产品、新工艺、新装备和新技术的研究开发，增强企业市场竞争力。

3 研究内容

压力容器制造工艺计算机辅助设计系统，采用模块化设计技术。结合企业实际情况，主要研究以下内容：

3.1 收集关于压力容器制造工艺的各种文件、行业标准、制造工艺设计的现场经验等，研究、整理、规范和优化压力容器所有典型零部件的制造工艺。

3.2 对纷繁庞杂的包含法兰类、封头类、筒体类、管板类、支座类、开孔类、焊接接头类、标准件类等各类压力容器典型零部件制造工艺进行分类研究，构建压力容器制造工艺计算机辅助设计系统的知识分类树。

3.3 将前期收集、整理和研究好的压力容器各零部件的制造工艺过程的工序工步以及相关参数转化为计算机可以利用的形式，构建压力容器制造工艺计算机辅助设计系统知识库，包括制造工序工步信息库、标准零件尺寸库、零件信息库、工艺参数库、辅助知识库等各种工艺设计过程中所需要的知识系统库。

3.4 根据压力容器制造工艺过程，考虑到各种可能出现的情况，依据知识库中的知识和已经获得的数据，进行压力容器制造工艺的推理机研究，并按按一定的推理策略去解决压力容器制造工艺计算机辅助设计问题。

3.5 利用数据库系统管理技术和计算机语言，研究开发压力容器制造工艺计算机辅助设计系统，包括数据库系统和前台软件，利用该系统可以自动生成压力容器制造工艺卡。

4 技术路线

4.1 需求分析根据压力容器企业实际生产要求，该系统需要准确、快速的自动生成压力容器制造工艺卡，并且具有打印输出功能。

4.2 知识准备收集、研究、整理、规范和优化压力容器各类典型零部件的所有制造工艺知识，构建知识分类树。

4.3 建立知识库 将准备完整的制造工艺知识以及系统管理、系统帮助等功能所需要的一些知识表示成计算机可以利用的数据。分析各类数据的性质，利用数据库服务器SQL Server 2008将这些数据以表格的形式存储起来，构建完整的知识库。

4.4 系统结构设计系统基于C/S模式，采用模块化的设计方法，利用人工智能技术，遵循高内聚低耦合的准则，确定各模块的功能以及各模块间的层次关系。模拟人类思维方式，解决压力容器制造工艺设计问题，完成计算机辅助系统的设计。客户端开发软件采用VB6.0，数据库服务器采用Microsoft SQL Server 2008，服务操作系统采用Windows XP。

4.5 编程用VB6.0开发系统操作界面，采用ADO(ActiveX data objects)控件访问数据库SQL Server 2008。

4.6 测试 通过一系列测试，最大可能的发现并纠正开发中出现的问题，使系统最终达到设计的要求，确保系统的正确性、稳定性、安全性。

5 结语

计算机辅助工艺设计的应用将为提高工艺文件的质量,缩短生产准备周期并为广大工艺人员从繁琐、重复的劳动中解放出来提供一条切实可行的途径。应用计算机辅助工艺设计的必要性己被越来越多的企业所认识,开发本企业生产及管理环境的计算机辅助工艺设计系统不但能充分发挥计算机辅助工艺设计的优越性,更能为企业数据信息的集成及管理打下良好的基础。

[1]楚祎，张振明，田锡天，贾晓亮.计算机辅助压力容器焊接工艺评定系统研究与开发[J].机械设计与制造，2009年10月第10期.