0 前言

　　計算機輔助工藝設計(CAPP)是連接丁程設計和生產(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。焊接工藝的設計是很復雜的，對于不同的焊件和焊接要求必須編制相應的焊接工藝。在此從實際出發(fā)，總結(jié)了TIG焊相關焊接工藝參數(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)構模式，以Oracal作為服務器端的DBMS(數(shù)據(jù)管理系統(tǒng))，建市了TIG焊數(shù)據(jù)庫，使TIG焊焊接工藝設計中的焊接性評估、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工作由計算機自動完成。

　　1 CAPP數(shù)據(jù)庫的設計

　　TIG焊CAPP系統(tǒng)設計時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計要輸出的內(nèi)容。

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

　　1.1 CAPP數(shù)據(jù)庫的概念設計

　　TIG焊CAPP數(shù)據(jù)庫的主體分為：TIG焊焊接性能庫、焊前清理庫、焊接丁藝參數(shù)庫和焊后處理庫四大部分。

　　(1)滿足可焊性分析的局部E-R模型設計。

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

　　材料信息——物理性能、化學性能、力學性能、組織結(jié)構。

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

　　(2)滿足焊接準備的局部E-R模型設計。

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

　　材料信息——物理性能、化學性能、力學性能、組織結(jié)構。

　　焊前清理——去污法、機械清理、化學清理。

　　(3)滿足焊接丁藝參數(shù)的局部E-R模型設計。

　　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。而且焊接工藝設計的特點是工藝信息多。如焊接材料、接頭設計、焊前預熱溫度、焊接電流、焊接電壓、焊絲選擇等諸多參數(shù)因素，不僅指導焊接準備和焊接實施，而且也是對焊接結(jié)果進行評價的重要依據(jù)。由此可知焊接工藝參數(shù)是TIG焊中最重要的環(huán)節(jié)，其包括的實體也比較多，比如：材料信息、工藝參數(shù)、保護氣體、接頭坡口、焊絲、焊機、鎢極、襯墊等，每個實體的屬性描述如下：

　　材料信息——物理性能、化學性能、力學性能、組織結(jié)構。

　　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。

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

　　坡口設計——焊接方法、工件厚度、接頭類型、坡口名稱、坡口參數(shù)、焊接位置和對應坡口圖片等。

　　焊絲——焊絲類型、焊絲牌號、焊絲規(guī)格和焊絲力學性能等。

　　焊機——焊機型號、空載電壓、額定電流。

　　鎢極——鎢極類型、鎢極牌號、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模型設計。

　　焊后處理的實體可分為：材料信息和焊后處理兩個實體，每個實體的屬性描述如下：

　　材料信息——物理性能、化學性能、力學性能、組織結(jié)構。

　　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)構是根據(jù)所有局部E—R模型綜合設計的，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完整的數(shù)據(jù)庫概念結(jié)構。根據(jù)綜合過程與實體的合并、聯(lián)系的合并、冗余屬性和聯(lián)系的消除等關系，將上述四個局部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)庫邏輯設計

　　數(shù)據(jù)庫邏輯設計的日的是把概念結(jié)構轉(zhuǎn)換成由特定DBMS支持的數(shù)據(jù)模式，因此邏輯設計直接依賴于數(shù)據(jù)模型和DBMS選擇。CAPP數(shù)據(jù)庫采用的是關系型DBMS系統(tǒng)，由于關系數(shù)據(jù)庫邏輯設計的結(jié)果是一組關系模式的定義，故又稱為關系模式設計。根據(jù)關系模式可以制定出貯存在計算機中的二維表結(jié)構形式。由于邏輯設計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)庫的整體邏輯結(jié)構.

　　2 CAPP系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)

　　CAPP系統(tǒng)模仿人工工藝設計時的步驟，通過人機對話的形式、輸入母材的材料牌號、母材規(guī)格以及一些相對應的信息參數(shù)等描述信息，計算機通過數(shù)據(jù)庫檢索和實踐經(jīng)驗等操作實現(xiàn)工藝規(guī)程的自動編制，提高工藝設計效率。母材為：鋁、鈦、鎂合金等。由于這些母材實現(xiàn)過程相同，現(xiàn)在只以鋁合金為實例來具體分析數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)過程。

　　CAPP系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)是由五部分組成：最底層是對母材的可焊接性分析圖，然后就是對母材的焊前清理;由于焊接工藝參數(shù)是焊接過程的關鍵故把焊接工藝參數(shù)中氣體和坡口設計圖與焊接電流參數(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焊接性能評估的實現(xiàn)

　　實現(xiàn)最佳工藝參數(shù)的智能化選擇是CAPP系統(tǒng)的一個特點閉，而金屬的焊接性是焊接加工中的關鍵。系統(tǒng)根據(jù)用戶輸入的母材描述信息(如母材牌號)，進入材料庫查詢其對應的化學成分，采用化學成分分析法中的碳當量(Carbon Equivaatent)和HAZ最大硬度來分析焊接性。按照計算公式計算出母材的碳當量和HAZ硬度，再與相對應的合格數(shù)據(jù)比較后得出結(jié)論，以便用于指導隨后的相關設計過程。

　　2.2焊前清理的實現(xiàn)

　　各種焊材焊接時，要求焊前嚴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、化學清理弓機械清理。根據(jù)焊接性能評估中給出的母材牌號，進入已建諺的焊前清理庫中查找相應的方法。

　　2.3焊接工藝參數(shù)的實現(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，以及鎢極和焊機的選擇等，因此系統(tǒng)也建立了對應的數(shù)據(jù)庫。在進行焊接工藝參數(shù)選擇時，兼顧上述各方面的影響因素，查詢相關的保護氣體庫、坡口庫、焊絲庫、工藝參數(shù)庫、鎢極庫及焊機庫。通過工藝設計流程，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力而進行的熱處理。焊后處理有淬火、回火、退火等方法，其對應的溫度、時間、緩冷介質(zhì)等相關參數(shù)存儲在焊后處理表中，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，結(jié)合工藝數(shù)據(jù)的特點，運用Oracle數(shù)據(jù)庫，采用模塊化的設計思想建立了TIG焊CAP數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，使用戶通過系統(tǒng)更方便快捷地實現(xiàn)TIG焊CAPP設計的全部過程。