压力容器制造CAPP系统的研究开发

简要分析了压力容器制造工艺设计现状,介绍了压力容器制造要求和质量检验的主要内容,讨论了制造工艺设计内容、要求和流程,压力容器CAPP系统的基本要求。提出一种基于数据库的压力容器CAPP系统结构,包括:工艺设计、系统管理和资源库管理三大部分。采用VB编程,开发了基于开放式数据库的压力容器制造CAPP软件系统,可以完成所有压力容器制造工艺设计。经企业实际应用,该CAPP软件系统显著加快了工艺设计速度和效率、提高了设计质量和继承性,为工艺设计标准化和最优化及企业信息化建设创造了条件。

压力容器的制造属于单件、小批量生产,随着化工设备向大型化、复杂化、以及更加苛刻的操作工况发展,对压力容器制造工艺设计要求越来越高。为了能够确保制造质量,国家对压力容器的设计、制造、检验和验收制定了一系列法律法规,制造过程中质量检验贯穿整个制造过程,并要求保存技术文件备查。高质量的工艺设计成为压力容器制造企业的技术关键,一方面是设计和制造的接口,决定了最终的制造质量;另一方面,工艺设计数据是指导企业物资采购、生产计划调度、组织生产、资源平衡、成本核算等的重要依据。

传统的压力容器制造工艺设计是由人工完成的,这种人工设计方法逐渐凸现出一系列不足,例如:工艺设计工作量大、效率低、周期长,存在大量的重复劳动;工艺设计质量取决于工艺人员的技术水平和工作经验,难以保证;工艺方法因人而异,不便于将工艺专家的经验和知识集中起来加以充分地利用,难以实现工艺设计的继承性、规范性、标准化和最优化。难以实现工艺文件计算机统一管理和维护,工艺信息不能与其他部门或企业的计算机信息系统实现资料信息共享等等。

面对世界经济全球化、一体化,全球网络化和信息数字化飞速发展,以及激烈的市场竞争,如何运用信息化技术和计算机手段来提升企业先进制造水平成为一个重要的研究领域。经历了三十多年的发展,计算机辅助制造工艺设计/规划(CAPP,ComputerAidedProecssPlanning)研究已取得很多成果,一些CAPP系统走向应用,但是由于压力容器制造本身的特殊和复杂性,目前尚没有合适的CAPP商业软件。本文以压力容器制造为研究对象,通过对现行的制造工艺技术、工艺设计需求进行分析和总结,尝试开发一套适宜企业应用的压力容器制造CAPP系统及其应用软件。

一、压力容器CAPP系统的需求分析

1、压力窑器制造要求

压力容器制造虽然属于非标的单件或小批量生产,但是制造工艺具有很大的相似性。典型的压力容器制造过程通常包括:零部件制造、筒节制造、壳体组焊、热处理、耐压试验及气密性试验等工序。根据国家有关法规,压力容器的设计、制造、检验和验收必须遵守GB150-1998《钢制压力容器》、《压力容器安全技术监察规程》的要求。GB150-1998规定制造单位对其制造的每一台产品至少应具备并保存下列技术文件备查:制造工艺图或制造工艺卡、材料证明文件及材料表、焊接工艺和热处理工艺记录、标准中允许制造厂选择项目的记录、压力容器制造过程中及完工后的检查记录、压力容器原设计图和竣工图等.

2、质量检验的主要内容与方法

质量检验是确保制造质量的重要措施,压力容器制造厂均设有专门的检验机构和人员,在压力容器制造过程中,质量检验工作贯穿始终。质量检验的主要内容包括:原材料及焊缝的化学成分分析、机械性能试验、金相组织检查;原材料及设备零件尺寸和几何形状检查,焊缝尺寸外观检查,原材料及焊缝表面和内部缺陷检验等等。检验方法有无损探伤、水压试验、气压试验、气密性试验等。整个制造过程伴随严格的质量检验是压力容器制造的特点之一。

3、压力窑器制造工艺设计内容

根据制造和质量检验要求,压力容器制造工艺设计内容主要包括:

(1)零部件和筒节制造工艺卡设计；
(2)设备组装工艺卡设计；
(3)设备焊缝布置和焊缝焊接工艺设计；
(4)试验工艺设计,常用的试验类型包括:液压试验、气密性试验和氨渗试验等；
(5)热处理工艺设计；
(6)酸洗钝化工艺设计；
(7)外购件和材料表清单；
(8)主要受控件制造质量控制流转检验记录卡；
(9)工艺设计文件、材料清单、工艺设计目录、工艺设计文件封面等。

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