压力容器焊接结构与工艺CAD设计方法

王安(大连中集重化装备有限公司 大连 116100)

一、CAD技术

CAD(Computer Aided Design)即计算机辅助设计，近些年来在产品设计和工程设计中有非常广泛的应用。利用CAD技术进行设计工作，不仅可以切实可行的解决工程中的一些难题，并且能够直接呈现出设计结果。CAD设计的作品能够符合设计规范及工程设计习惯，并且具有很高的设计效率。除此之外，CAD设计的设备简单，使用方便，并且运行可靠，拥有良好的扩展性和再开发性，维修方面也相对简单。

二、压力容器焊接工艺规程设计系统

在制造压力容器的过程中，焊接质量直接影响着压力容器的制造质量。而质量体系文件和焊接工艺是否合理直接影响着焊接质量的优劣。焊接工艺规程系统是一种计算机辅助工艺设计，在压力容器的实际生产过程中能够利用大量专业知识和计算机解决许多复杂问题。压力容器的焊接制造非常复杂，合理的焊接工艺是能够保证焊接质量的重要因素，但是影响焊接工作条件的焊接过程工艺参数又比较多，因此在工艺参数的制定上要由国家标准和有经验的焊接专家共同合作，而焊接工艺的制定又直接对生产成本和生产效率有较大的影响。在焊接领域利用焊接工艺规程系统，通过利用大量的经验知识和计算机，再加上合理的逻辑思维进行推理，就能够有效的解决许多实际生产问题，从而降低人为失误的概率，缩短生产准备周期，提高生产效率，保证焊接质量。因此，以计算机数据库为开放平台，压力容器制造为背景，加强焊接工艺规程系统的开发具有非常现实的意义。

三、压力容器CAD设计

压力容器是一种特殊的容器，因为其内部存储的物质相对特殊，无论是气体还是液体，都属于易燃易爆或者有毒害的物质。压力容器广泛的应用于社会的各个行业，因此国内外对其结构的密封性都有很大的关注。一般，根据设计压力，能够将压力容器分为低压、中压、高压容器三种类型。压力容器在设计过程中必须遵循国家制定的标准、规程和规范。因为在不同的使用环境中，压力容器的设计参数也各部相同，从而为设计工作者带来繁重的工作和极大的困难。因此压力容器设计的CAD技术研究逐渐成为压力容器设计者关注的焦点课题。当前，压力容器CAD技术一般利用AutoCAD应用软件进行设计计算和绘图。

焊接技术是压力容器的制造过程中非常关键的环节，如筒节之间的连接、筒节与封头之间的连接、平板之间的拼接、接管与壳体的连接等等，都是通过焊接技术完成的。进行焊接结构设计，必须解决等强原则、材料的屈强比和强度计算、焊缝的合理布置以及对焊缝面形状和尺寸的要求、推广断续焊缝的必要性以及施工方便性等几个方面的难题，因此利用CAD技术设计压力容器焊接结构的研究是一个非常有意义的课堂。

四、压力容器焊接结构与工艺CAD设计方法研究进展

由于压力容器使用的特殊性与广泛性，许多学者针对压力容器焊接结构与工艺进行了研究，并取得了异性的研究成果。

沈阳工业大学徐铮等人以AutoCAD为基础平台，通过VBA开发语言，对压力容器的三维组建的参数化设计进行了优化并取得了可喜成果。该研究通过利用拉伸、扫描、布尔运算、三维旋转等三维建模指令，完美的实现了压力容器支撑式B型支座和人孔了三维组建的只能化建模，从而在很大程度上提高了压力容器焊接结构的设计效率。同时，该研究以压力容器组件建模为基础，对压力容器的整体建模方法也进行了深入研究，并且通过ADO数据库连接技术将Access数据库技术同参数化绘图进行了有效的结合，从而创建了B型支撑式支座和人孔的三维建模插件，对程序结构有了很好的优化。除此之外，该研究还将封头、筒体、法兰、接管等VBA模块进行了封装，并且结合了世界坐标系和识别转化技术，从而开发了立式压力容器整体建模系统。最后，还开发了压力容器的焊接工艺规程系统，使得用户能够依据焊接母材的材质、焊缝的类型以及母材厚度等参数，对焊接填充材料、焊缝坡口形式等进行选择，并且利用Excel联合交互技术完美的实现了焊接工艺卡的自动输出打印功能。实验结果证明，该研究对压力容器的CAD三维建模设计以及组件间的焊接工艺设计具有很好的现实指导意义，能够为后期压力容器焊接系统的开发提供参考。

另外，南京师范大学刘文澜等人对CAD与CAPP的交互作用进行了研究，完美的实现了CAD图形向CAPP中的导入过程。一直以来，CAD与CAPP的交换不方便问题成为CAPP系统应用开发的瓶颈，但是由于商业竞争的原因，大多数的CAD公司都很少发布可嵌入到应用程序中的图形浏览空间，而开发解析图形浏览器控件也是一项非常繁杂的工作。在该研究中NSTWCAPP系统提供了两种解决方案能够很好的实现AutoCAD中图形通过WMF的格式进行导入。一种格式将AutoCAD中选定的图形以WMF格式复制到w indow s系统剪贴板中，之后再NST-WCAPP中直接从剪贴板读取就可以了；另一种方式就是用户在AutoCAD中将图形导出时以WMF格式保持，之后再由NST-WCAPP进行直接读取。另外，为了实现NST-WCAPP系统对于WMF格式文件的读取，利用第三方的类CPicture对图像的显示问题进行了处理，也就是说，在工艺卡片的编辑模块中，能够利用Cpicture将AutoCAD导入的WMF文件保持为bmp文件写入数据库中，从而用于工业卡片的显示。这样就很好的解决了AutoCAD直到工艺卡片显示的所有交互性问题。

结束语

经过长期的论证，将CAD技术在压力容器设计中进行推广和应用，对压力容器设计的规范设计标准、缩短设计周期、提高设计质量、增加产品附加值等产生非常深远的影响。作为压力容器设计的关键环节，开发适合对压力容器焊接结构与工艺的CAD设计方法有着非常重要的现实意义，对压力容器的进一步推广和使用也有很大的价值。

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