TIG焊CAPP系统的工艺数据库设计

1、第40卷第3期2010年3月ElectricWeldingMachineVol40No3Mar2010TIG焊CAPP系统的工艺数据库设计郭正华1，梁素芳2，郭吉萍1，杨钢3(1南昌航空大学航空制造工程学院，江西南昌330063；2南昌航空大学信息工程学3大连理工大学土木水利学院，辽宁大连116024)院，江西南昌330063；为了提高钨极氩弧焊工艺设计效率和质量，针对钨极氩弧焊计算机辅助工艺设计(TIG-Welding摘要：CAPP)系统的实际需求，构建了基于ClientServer结构的TIG-WeldingCAPP网络数据库系统，结合Oracle数据库开发技术，采用面向对象编程语言C开发

2、了CAPP零件信息输入模块，提出了建立工艺数据根据焊接工艺数据的特点，按照概念模型设计逻辑结构设计数据库设计的实库的设计过程。现流程设计了系统工艺数据库。并以实例描述了系统的工作原理、整体模型结构和各模块功能，用户可快捷的实现TIG焊CAPP设计全部过程。通过本系统方便、钨极氩弧焊；CAPP；CS；数据库关键词：TG44474A中图分类号：文献标识码：10012303(2010)03006804文章编号：ThedesignofthedatabasetheTig-WeldingCAPPsystemGUOZheng-hua1，LIANGSu-fang2，GUOJi-ping1，YANGGang3(

3、1SchoolofAeronauticalManufacturingEngineering，NanchangHANGKONGUniversyty，Nanchang330063，China；2SchoolofInformationEngineering，NanchangHANGKONGUniversyty，Nanchang330063，China；3SchoolDalianUniversityofTechnology，Dalian116024，China)ofCivilandHydraulicEngineering，aimingattherealneedoftheTig-WeldingCAPPA

4、bstract：InordertoimprovetheefficiencyandqualityoftheTig-WeldingCAPP，system，aTig-WeldingCAPPnetworkdatabasesystembasedonclientserverconfigurationisproposed，thedevelopmenttechnologyofaddtheCAPPpartinformationinputmoduleisdevelopedinobject-orientedprogramminglanguageOracledatabaseissynthesized，C,thepro

5、cessprogrammingofestablishingdatabaseareputforwardinthisPaperOnthebasisofthecharaeteristicofWeldingthesystemdatabaseisdesignedaccordingtotheflowofconceptualmode-logicalstructuraldesignandtheprocessofProeessdata，realizationThesystemoperatingtheory，wholemodelstructureandfunctionofeverymodulearedeserib

6、edbytheexamplesSothat，userscancompletealltheprocessesoftheTig-WeldingCappdesignmorequicklybyusingthissystemKeywords：Tig-Welding；CAPP；CS；database0前言计算机辅助工艺设计(CAPP)是连接工程设计和生产制造的纽带，在企业的日常生产中具有举足焊接作为工业生产中最重要的材料成轻重的作用。型方法之一，其质量和可靠性直接关系到最终产品的性能与安全，其成本也在较大程度上影响到产品的最终成本。焊接工艺的设计是很复杂的，对于不同收稿日期：20091019基金项目：航空

7、科学基金(2007ZG56018)作者简介：郭正华(1972)，男，江西南城人，博士，副教授，主要从事材料加工数字化技术的研究工作，发表论文20余篇。的焊件和焊接要求必须编制相应的焊接工艺。在此从实际出发，总结了TIG焊相关焊接工艺参数特征，按焊接方法、焊接材料建立了TIG焊CAPP系统，的种类、板厚和接头形式分别编制焊接工艺。系统选取ClientServer的结构模式，以Oracal作为服务建立了TIG焊数据器端的DBMS(数据管理系统)，库，使TIG焊焊接工艺设计中的焊接性评估、工艺参数选择、焊接清理、焊后处理以及填写工艺卡片等相关工作由计算机自动完成1。1CAPP数据库的设计TIG焊CA

8、PP系统设计时所需要的信息大致可研究与设计郭正华等：TIG焊CAPP系统的工艺数据库设计第3期分为输入信息和输出信息。输入信息归纳为：材料信焊前清理信息、焊接工艺参数信息(包括保护气息、体信息、坡口信息、焊丝信息等)、焊后处理信息等；输出信息可归纳为：工艺卡片包括的所有设计要输出的内容。根据以上分析，系统数据库应包括有：材料库、焊前清理库、焊接工艺参数库、焊后处理数据库以及存放输出工艺卡片的工艺卡库等。11CAPP数据库的概念设计TIG焊CAPP数据库的主体分为：TIG焊焊接焊前清理库、焊接工艺参数库和焊后处理性能库、库四大部分。(1)满足可焊性分析的局部ER模型设计。根据可焊性分析的评估规则

9、，可将数据分为：材料信息和焊接性能评估两个实体，其中焊接性能评估根据用户输入的母材信息的化学成分来计算其碳当量和HAZ最高硬度值。每个实体的属性描述如下：物理性能、化学性能、力学性能、材料信息组织结构。焊接性能评估母材牌号、母材类别、母材状态、母材规格。(2)满足焊接准备的局部ER模型设计。根据焊前准备的处理方式，其实体分为：材料信息和焊前清理两个实体，每个实体的属性描述如下：材料信息物理性能、化学性能、力学性能、组织结构。焊前清理去污法、机械清理、化学清理。(3)满足焊接工艺参数的局部ER模型设计。焊接中影响焊接质量的因素很多，可选的工艺而且焊接工艺设计的特点是参数和步骤多而繁杂。工艺信息多

10、，如焊接材料、接头设计、焊前预热温焊接电流、焊接电压、焊丝选择等诸多参数因度、素，不仅指导焊接准备和焊接实施，而且也是对焊接结果进行评价的重要依据34。由此可知焊接工艺参数是TIG焊中最重要的环节，其包括的实体也比较多，比如：材料信息、工艺参数、保护气体、接头焊丝、焊机、钨极、衬垫等，每个实体的属性描坡口、述如下：材料信息物理性能、化学性能、力学性能、组织结构。工艺参数焊接方式、电流形式、电压大小、焊接速度和脉冲电流频率等。保护气体喷嘴孔径、保护气体类型及其混合比例、气体流量及其化学性质等。坡口设计焊接方法、工件厚度、接头类型、坡口名称、坡口参数、焊接位置和对应坡口图片等。焊丝焊丝类型、焊丝牌

11、号、焊丝规格和焊丝力学性能等。焊机焊机型号、空载电压、额定电流。钨极钨极类型、钨极牌号、钨极直径。衬垫衬垫材料、衬垫方法、衬垫规格和衬垫类型等。(4)满足焊后处理的局部ER模型设计。焊后处理的实体可分为：材料信息和焊后处理两个实体，每个实体的属性描述如下：物理性能、化学性能、力学性能、材料信息组织结构。焊后处理淬火温度、淬火介质、回火温度、回火介质。(5)全局ER模型。全局概念结构是根据所有局部ER模型综合设计的，它反映了用户需求的全局概念，在综合过程中不仅支持所有的局部ER模型，还合理地表根据综合过程与示了一个完整的数据库概念结构。实体的合并、联系的合并、冗余属性和联系的消除等关系，将上述四

12、个局部ER图合并得到TIG焊CAPP全局ER的模型，如图1所示。12CAPP数据库逻辑设计数据库逻辑设计的目的是把概念结构转换成因此逻辑设计直接由特定DBMS支持的数据模式，CAPP数据库采用的依赖于数据模型和DBMS选择。是关系型DBMS系统，由于关系数据库逻辑设计的结果是一组关系模式的定义，故又称为关系模式设根据关系模式可以制定出贮存在计算机中的二计。由于逻辑设计是直接利用概念模式维表结构形式。转化而建立，故可得到转化的数据库的整体逻辑结构，如图2所示。2CAPP系统数据库的实现CAPP系统模仿人工工艺设计时的步骤，通过人机对话的形式、输入母材的材料牌号、母材规格以及一些相对应的信息参数等

13、描述信息，计算机通过数据库检索和实践经验等操作实现工艺规程的自动母材为：铝、钛、镁合金编制，提高工艺设计效率5。等。由于这些母材实现过程相同，现在只以铝合金为实例来具体分析数据库的实现过程，如图3所示。研究与设计第40卷图1TIG焊CAPP全局ER模型图2TIG焊CAPP全局概念数据模型CAPP系统数据库的实现是由五部分组成：最底层是对母材的可焊性分析图，然后就是对母材的焊前清理；由于焊接工艺参数是焊接过程的关键，故把焊接工艺参数中气体和坡口设计图与焊接电研究与设计郭正华等：TIG焊CAPP系统的工艺数据库设计第3期图3TIG焊CAPP数据实现流参数图层叠在最上层；紧接焊前清理图的是焊接后处理

14、图。合描述信息，确定采用最佳工艺参数。24焊后处理的实现21焊接性能评估的实现实现最佳工艺参数的智能化选择是CAPP系统的一个特点2，而金属的焊接性是焊接加工中的关键。系统根据用户输入的母材描述信息(如母材牌号)，进入材料库查询其对应的化学成分，采用化学成分分析法中的碳当量(CarbonEquivaatent)和HAZ最大硬度来分析焊接性6。按照计算公式计算出母材的碳再与相对应的合格数据比较后得当量和HAZ硬度，出结论，以便用于指导随后的相关设计过程。焊后处理就是为改善焊接接头的组织和性能焊后处理有淬或消除残余应力而进行的热处理。火、回火、退火等方法，其对应的温度、时间、缓冷介质等相关参数存储

15、在焊后处理表中，根据上面三部已有的信息查询焊后处理表，完善焊接工艺，降低母材的性能损害。3结论22焊前清理的实现各种焊材焊接时，要求焊前严格清除工件焊口清除质量将直接影响及焊丝表面的氧化膜和油污。焊接工艺与焊接质量。常用的清理方法有去污法、化根据焊接性能评估中给出的母材学清理与机械清理。牌号，进入已建立的焊前清理库中查找相应的方法。在此介绍了工艺数据的概念及其特点，结合工艺数据的特点，运用Oracle数据库，采用模块化的设计思想建立了TIG焊CAP数据库系统，使用户通过系统更方便快捷地实现TIG焊CAPP设计的全部过程。参考文献：1魏元生，王振清，王广生航空材料热处理工艺数据库及CAPP系统J材料工程，1997(1)：17202秦宝荣智能CAPP系统的关键技术研究D江苏：南京航2003空航天大学，3方文鹏，杜晓伟，陈勇钨极氩弧焊工艺参数的选择和焊缝缺陷的预防J电焊机，2006，36(6)：13164李家森，马瑞，魏艳红结构钢焊接工艺设计专家系统J有色设备，2007(4)：18195孙刚，刘玉刚，刘宏阳计算机辅助工艺设计(CAPP)技术在航天器总装中的应用J航天器环境工程，2005，22(6)：3543576吕碧峰弧焊工艺专家系统的开