摘要：采用VC.NET软件开发工具和Oracle数据库软件开发了一套计算机辅助焊接工艺设计系统，解决了在焊过程中需要查阅焊接手册等问题。介绍了基于C/S模式的计算机辅助焊接设计系统的主要功能及分布式体系结构，以及从焊接方法的选择、坡口尺寸设计及工艺参数的选择到最后生成工艺卡片的系统流程。

　　关键词：坡口;焊接工艺;工艺卡片

　　中图分类号：TP2 文献标识码：A

　　Abstract: Using VC.NET software development tool and Oracle database software develops a system of computer aided welding process planning, solves the problem that welding worker refers to welding manual. Introducing the system structure and the function of computer aided welding process planning basing on the C/S pattern, and system flow from welding method selected, groove designed and welding process selected..

　　Key words: groove; welding process; process card

　　引言 焊接工艺是把各种原材料或半成品用以焊接为主的工艺手段，按照已设计好的图纸去制造(焊接)成焊接产品的制造过程和方法，这才是焊接工艺设计的主要过程。整个生产过程中，工艺设计不仅涉及到企业的生产类型、产品结构、工艺装备、生产技术水平等，还受到工艺实际经验和生产管理体制的制约，其中任何一个因素变化，都可能导致工艺设计方案的变化。因此，工艺设计是企业活动中最活跃的因素。计算机辅助焊接系统可以显著缩短工艺设计周期，而且可以提高商品工艺的继承性，最大限度利用现有资源，从而降低生产成本，提高产品的市场竞争能力。 系统总体设计 2.1系统数据库设计

　　ORACLE 是以高级结构化查询语言(SQL)为基础的大型关系数据库，通俗地讲它是用方便逻辑管理的语言操纵大量有规律数据的集合。采用ORACLE数据库软件，可以通过调用服务器上的ORACLE过程，直接在服务器上进行运算，然后可以再将运算的结果返回给客户端，从而减少了客户端的工作，提高了系统的运行效率。系统数据库包括母材材料表、焊接材料表、焊接接头表、焊接设备表、焊接方法表、坡口数据表、焊熔系数表、焊接工艺参数表等，系统数据库放在服务器端。各表之间关系结构如下图1所示。

　　图1 系统数据关系图

　　数据库开发采用ADO(ActiveX Data Object)技术，该技术提供了编程语言和统一数据访问方式OLE-DB的中间层，通过OLE-DB对数据库服务器中的数据库进行访问和操作，其主要优点易于使用、高速度、低内存支出和占用磁盘空间少。

　　2.2系统原理及主要流程

　　用户先登录系统，然后就可以实现焊接工艺设计。进入系统后，设计人员根据设计要求选择母材以及母材的厚度，选好母材后，根据具体工艺要求选择合适的焊接接头形式，如对接接头、角接接头、T形接头、搭接接头等接头类型，对于每种类型的接头形式对应不同的坡口形式。选好了接头形式后，根据需要开坡口，坡口的选择与工件的厚度和接头受力状况等有关。然后根据坡口的形式、焊接设备、母材的厚度、焊接工艺系统就可以得到相应的焊接工艺参数。这样就可以以生成焊接工艺卡片。系统实现了对工艺卡片的管理以及工艺卡片打印功能。具体的系统流程图1如下所示：

　　图1 系统流程

　　焊接一般是局部加热过程，而且热源高度集中，所以温度分布不均匀并随着焊接过程而改变。在焊接热循环中，焊缝金属和接近焊缝的母材区域产生复杂应变和盈利，出现塑性积累。焊接完成后，在焊件中保留残余应力，而且会产生受挫和扭曲变形。本系统为了对生成的焊接工艺进行评估，判断焊接质量是否在可控范围类，系统实现了对焊接变形和焊接残余应力的估算，如果符合要求就生成工艺卡片，否则重新生成焊接工艺。 系统主要功能 计算机辅助焊接工艺系统主要包括系统管理、系统数据维护、焊接变形及应力评估和焊接工艺等模块。具体系统功能模块图见如下图2所示。

　　图2 系统主要功能图

　　3.1 系统数据维护

　　3.2.1 坡口数据管理

　　系统采用了DIN6700德国标准，该标准设计了大量的坡口，同时，也采用了国内的坡口设计标准。坡口的形状主要有I形、K形、单V形、U形、Y形等形式。坡口的形状的选择与接头的形式、工件的厚度等有关。

　　3.2.2 焊接工艺参数

　　焊接工艺参数主要与焊接方法、焊接次序、母材组成成分、母材的规格、焊接材料等因素有关。它主要包括焊接电流、焊接速度、焊接电压、气体流量、焊件厚度、焊接温度等数据。

　　3.2.3 焊接材料管理

　　本系统主要用到了焊条和焊丝。系统中焊条包括碳钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铜及铜合金焊条、铝及铝合金焊条等;系统中焊丝仅提供了实芯焊丝，如低锰焊丝、中锰焊丝和高猛焊丝等。

　　3.3焊接应力与变形估算

　　3.3.1 焊接残余应力的估算

纵向收缩力模型计算纵向残余应力：

(公式1)

　　对接接头的横向拘束应力计算：

其中：是残余应力、W为板宽、h为板厚、为焊缝横截面积、k为比例系数、n为多道焊系数。

(公式2)

　　3.3.2 焊接变形估算

纵向收缩变形主要与热效率、电流、电压以及焊接速度有关，其具体的运算公式见如下公式3所示，其中为热效率、U为电压、I为电流、为焊接速度。

(公式3)

横向收缩变形主要与为焊接线能、材料线胀系数、为材料比热容、钢板厚度、材料密度等有关，如公式4所示，其中A为经验系数、q为焊接线能、a为材料线胀系数、c为材料比热容、为钢板厚度、为材料密度。

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