0 前言

　　計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)(CAPP)是連接丁程設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造的紐帶，在企業(yè)的日常生產(chǎn)中具有舉足輕重的作用。焊接作為工業(yè)生產(chǎn)中最重要的材料成型方法之一，其質(zhì)量和可靠性直接關(guān)系到最終產(chǎn)品的性能與安全，其成本也在較大程度上影響到產(chǎn)品的最終成本。焊接工藝的設(shè)計(jì)是很復(fù)雜的，對(duì)于不同的焊件和焊接要求必須編制相應(yīng)的焊接工藝。在此從實(shí)際出發(fā)，總結(jié)了TIG焊相關(guān)焊接工藝參數(shù)特征，建立了TIG焊CAPP系統(tǒng)，按焊接方法、焊接材料的種類、板厚和接頭形式分別編制焊接工藝。系統(tǒng)選取Client/Server的結(jié)構(gòu)模式，以O(shè)racal作為服務(wù)器端的DBMS(數(shù)據(jù)管理系統(tǒng))，建市了TIG焊數(shù)據(jù)庫(kù)，使TIG焊焊接工藝設(shè)計(jì)中的焊接性評(píng)估、工藝參數(shù)選擇、焊接清理、焊后處理以及填寫工藝卡片等相關(guān)工作由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成。

　　1 CAPP數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)

　　TIG焊CAPP系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)所需要的信息大致可分為輸入信息和輸出信息。輸入信息歸納為：材料信息、焊前清理信息、焊接工藝參數(shù)信息(包括保護(hù)氣體信息、坡口信息、焊絲信息等)、焊后處理信息等;輸出信息可歸納為：工藝卡片包括的所有設(shè)計(jì)要輸出的內(nèi)容。

　　根據(jù)以卜分析，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)包括有：材料庫(kù)、焊前清理庫(kù)、焊接工藝參數(shù)庫(kù)、焊后處理數(shù)據(jù)庫(kù)以及存放輸出工藝卡片的工藝卡庫(kù)等。

　　1.1 CAPP數(shù)據(jù)庫(kù)的概念設(shè)計(jì)

　　TIG焊CAPP數(shù)據(jù)庫(kù)的主體分為：TIG焊焊接性能庫(kù)、焊前清理庫(kù)、焊接丁藝參數(shù)庫(kù)和焊后處理庫(kù)四大部分。

　　(1)滿足可焊性分析的局部E-R模型設(shè)計(jì)。

　　根據(jù)可焊性分析的評(píng)估規(guī)則，可將數(shù)據(jù)分為：材料信息和焊接性能評(píng)估兩個(gè)實(shí)體，其中焊接性能評(píng)估根據(jù)用戶輸入的母材信息的化學(xué)成分來計(jì)算其碳當(dāng)量和HAZ最高硬度值。每個(gè)實(shí)體的屬性描述如下：

　　材料信息——物理性能、化學(xué)性能、力學(xué)性能、組織結(jié)構(gòu)。

　　焊接性能評(píng)估——母材牌號(hào)、母材類別、母材狀態(tài)、母材規(guī)格。

　　(2)滿足焊接準(zhǔn)備的局部E-R模型設(shè)計(jì)。

　　根據(jù)焊前準(zhǔn)備的處理方式，其實(shí)體分為：材料信息和焊前清理兩個(gè)實(shí)體，每個(gè)實(shí)體的屬性描述如下：

　　材料信息——物理性能、化學(xué)性能、力學(xué)性能、組織結(jié)構(gòu)。

　　焊前清理——去污法、機(jī)械清理、化學(xué)清理。

　　(3)滿足焊接丁藝參數(shù)的局部E-R模型設(shè)計(jì)。

　　焊接中影響焊接質(zhì)量的因素很多，可選的工藝參數(shù)和步驟多而繁雜。而且焊接工藝設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是工藝信息多。如焊接材料、接頭設(shè)計(jì)、焊前預(yù)熱溫度、焊接電流、焊接電壓、焊絲選擇等諸多參數(shù)因素，不僅指導(dǎo)焊接準(zhǔn)備和焊接實(shí)施，而且也是對(duì)焊接結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)的重要依據(jù)。由此可知焊接工藝參數(shù)是TIG焊中最重要的環(huán)節(jié)，其包括的實(shí)體也比較多，比如：材料信息、工藝參數(shù)、保護(hù)氣體、接頭坡口、焊絲、焊機(jī)、鎢極、襯墊等，每個(gè)實(shí)體的屬性描述如下：

　　材料信息——物理性能、化學(xué)性能、力學(xué)性能、組織結(jié)構(gòu)。

　　工藝參數(shù)——焊接方式、電流形式、電壓大小、焊接速度和脈沖電流頻率等。

　　保護(hù)氣體——噴嘴孔徑、保護(hù)氣體類型及其混合比例、氣體流量及其化學(xué)性質(zhì)等。

　　坡口設(shè)計(jì)——焊接方法、工件厚度、接頭類型、坡口名稱、坡口參數(shù)、焊接位置和對(duì)應(yīng)坡口圖片等。

　　焊絲——焊絲類型、焊絲牌號(hào)、焊絲規(guī)格和焊絲力學(xué)性能等。

　　焊機(jī)——焊機(jī)型號(hào)、空載電壓、額定電流。

　　鎢極——鎢極類型、鎢極牌號(hào)、鎢極直徑。

　　襯墊——襯墊材料、襯墊方法、襯墊規(guī)格和襯墊類型等。

　　(4)滿足焊后處理的局部E-R模型設(shè)計(jì)。

　　焊后處理的實(shí)體可分為：材料信息和焊后處理兩個(gè)實(shí)體，每個(gè)實(shí)體的屬性描述如下：

　　材料信息——物理性能、化學(xué)性能、力學(xué)性能、組織結(jié)構(gòu)。

　　焊后處理——淬火溫度、淬火介質(zhì)、回火溫度、回火介質(zhì)。

　　(5)傘局E-R模型。

　　全局概念結(jié)構(gòu)是根據(jù)所有局部E—R模型綜合設(shè)計(jì)的，它反映了用戶需求的傘局概念，在綜合過程中不僅支持所有的局部E-R模型，還合理地表示了一個(gè)完整的數(shù)據(jù)庫(kù)概念結(jié)構(gòu)。根據(jù)綜合過程與實(shí)體的合并、聯(lián)系的合并、冗余屬性和聯(lián)系的消除等關(guān)系，將上述四個(gè)局部E-R圖合并得到TIG焊CAPP傘局E-R的模型，如圖1所示。

　　1.2 CAPP數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯設(shè)計(jì)

　　數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯設(shè)計(jì)的日的是把概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成由特定DBMS支持的數(shù)據(jù)模式，因此邏輯設(shè)計(jì)直接依賴于數(shù)據(jù)模型和DBMS選擇。CAPP數(shù)據(jù)庫(kù)采用的是關(guān)系型DBMS系統(tǒng)，由于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯設(shè)計(jì)的結(jié)果是一組關(guān)系模式的定義，故又稱為關(guān)系模式設(shè)計(jì)。根據(jù)關(guān)系模式可以制定出貯存在計(jì)算機(jī)中的二維表結(jié)構(gòu)形式。由于邏輯設(shè)計(jì)是直接利用概念模式轉(zhuǎn)化而建諺，故可得到轉(zhuǎn)化的數(shù)據(jù)庫(kù)的整體邏輯結(jié)構(gòu).

　　2 CAPP系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)現(xiàn)

　　CAPP系統(tǒng)模仿人工工藝設(shè)計(jì)時(shí)的步驟，通過人機(jī)對(duì)話的形式、輸入母材的材料牌號(hào)、母材規(guī)格以及一些相對(duì)應(yīng)的信息參數(shù)等描述信息，計(jì)算機(jī)通過數(shù)據(jù)庫(kù)檢索和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)等操作實(shí)現(xiàn)工藝規(guī)程的自動(dòng)編制，提高工藝設(shè)計(jì)效率。母材為：鋁、鈦、鎂合金等。由于這些母材實(shí)現(xiàn)過程相同，現(xiàn)在只以鋁合金為實(shí)例來具體分析數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)現(xiàn)過程。

　　CAPP系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)現(xiàn)是由五部分組成：最底層是對(duì)母材的可焊接性分析圖，然后就是對(duì)母材的焊前清理;由于焊接工藝參數(shù)是焊接過程的關(guān)鍵故把焊接工藝參數(shù)中氣體和坡口設(shè)計(jì)圖與焊接電流參數(shù)圖層疊在最上層;緊接焊前清理圖的是焊接后處理圖。

　　2.1焊接性能評(píng)估的實(shí)現(xiàn)

　　實(shí)現(xiàn)最佳工藝參數(shù)的智能化選擇是CAPP系統(tǒng)的一個(gè)特點(diǎn)閉，而金屬的焊接性是焊接加工中的關(guān)鍵。系統(tǒng)根據(jù)用戶輸入的母材描述信息(如母材牌號(hào))，進(jìn)入材料庫(kù)查詢其對(duì)應(yīng)的化學(xué)成分，采用化學(xué)成分分析法中的碳當(dāng)量(Carbon Equivaatent)和HAZ最大硬度來分析焊接性。按照計(jì)算公式計(jì)算出母材的碳當(dāng)量和HAZ硬度，再與相對(duì)應(yīng)的合格數(shù)據(jù)比較后得出結(jié)論，以便用于指導(dǎo)隨后的相關(guān)設(shè)計(jì)過程。

　　2.2焊前清理的實(shí)現(xiàn)

　　各種焊材焊接時(shí)，要求焊前嚴(yán)格清除工件焊口及焊絲表面的氧化膜和油污。清除質(zhì)量將直接影響焊接工藝與焊接質(zhì)量。常用的清理方法有去污法、化學(xué)清理弓機(jī)械清理。根據(jù)焊接性能評(píng)估中給出的母材牌號(hào)，進(jìn)入已建諺的焊前清理庫(kù)中查找相應(yīng)的方法。

　　2.3焊接工藝參數(shù)的實(shí)現(xiàn)

　　TIG焊是現(xiàn)代工業(yè)制造的一種重要的焊接方法，其工藝參數(shù)的合理選擇是充分發(fā)揮設(shè)備效能和保證焊接質(zhì)量的重要因素閣。為得到合理的焊接工藝參數(shù)需考慮的因素較多，如：保護(hù)氣體的選擇、母材的接頭類型、坡口參數(shù)、焊絲的選擇、焊接電流的形式及大小，以及鎢極和焊機(jī)的選擇等，因此系統(tǒng)也建立了對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)。在進(jìn)行焊接工藝參數(shù)選擇時(shí)，兼顧上述各方面的影響因素，查詢相關(guān)的保護(hù)氣體庫(kù)、坡口庫(kù)、焊絲庫(kù)、工藝參數(shù)庫(kù)、鎢極庫(kù)及焊機(jī)庫(kù)。通過工藝設(shè)計(jì)流程，綜合分析輸入的母材綜合描述信息，確定采用最佳工藝參數(shù)。

　　2.4焊后處理的實(shí)現(xiàn)

　　焊后處理就是為改善焊接接頭的組織和性能或消除殘余應(yīng)力而進(jìn)行的熱處理。焊后處理有淬火、回火、退火等方法，其對(duì)應(yīng)的溫度、時(shí)間、緩冷介質(zhì)等相關(guān)參數(shù)存儲(chǔ)在焊后處理表中，根據(jù)上面三部已有的信息查詢焊后處理表，完善焊接工藝，降低母材的性能損害。

　　3 結(jié)論

　　在此介紹了工藝數(shù)據(jù)的概念及其特點(diǎn)，結(jié)合工藝數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，運(yùn)用Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)，采用模塊化的設(shè)計(jì)思想建立了TIG焊CAP數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，使用戶通過系統(tǒng)更方便快捷地實(shí)現(xiàn)TIG焊CAPP設(shè)計(jì)的全部過程。