CN107350649A - 源自将凸缘添加到对接焊接或承插焊接端阀体铸件的焊接变形的预测算法 - Google Patents

源自将凸缘添加到对接焊接或承插焊接端阀体铸件的焊接变形的预测算法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及源自将凸缘添加到对接焊接或承插焊接端阀体铸件的焊接变形的预测算法。提供了用于对具有初始阀体构造的阀体进行后期定制的方法和装置，该初始阀体构造具有第一端连接部和第二端连接部。该方法包括：(i)接收对通用的阀体的选择，(ii)接收对第一端连接部的选择，以及(iii)接收对第二端连接部的选择。该方法还包括：使用迭代焊接工艺将第一和第二端连接部邻接到阀体。该装置被配置为接收具有初始端构造的通用的阀体并且接收不同的端构造。端部连接到阀体，受到初始偏差的影响，并将实际结果与预测结果进行比较，并且第一端连接部被迭代地焊接。

Description

源自将凸缘添加到对接焊接或承插焊接端阀体铸件的焊接变 形的预测算法
技术领域
概括地，本公开内容涉及添加制造(additive manufacturing)，并且更具体而言，涉及使用焊接变形的预测算法将凸缘(flange)添加到阀体端部。
背景技术
阀制造业包括极高的产品变化和相对低的制造量。一层复杂性是由于每个客户需要的入口和出口端连接部构造的多样性。例如，第一客户可能需要用于每个阀上的入口和出口端连接部的环形接头凸缘构造，而第二客户可能需要用于每个阀上的入口和出口端连接部的承插焊接(socket weld)构造。因为第一客户的每一个阀上的入口和出口端连接部在物理上不同于第二客户的每一个阀上的入口和出口端连接部，所以只有专门为第一客户制造的阀可以出售给第一客户，并且只有专门为第二客户制造的阀可以出售给第二客户。因此，销售预测依赖于估计必须生产的第一客户的阀和第二客户的阀中的每一者的数量以满足该特定客户的预期需求。如果为任一个客户制造太多的阀，则那些过量阀会浪费生产能力以存在库存中(并占据宝贵的空间)，直到未来订单被订购为止。如果制造太少的阀，则可能需要紧急订单以满足客户订单。因为每个阀体通常在远程铸造厂砂型铸造，所以制造每个阀体的工艺可能花费太长时间以满足这么短的时间表，并且交付可能迟到。因此，期望减少特定于客户的入口和出口端连接部构造的库存水平，减少对使用这种特定于客户的端连接部构造的阀上的销售预测的依赖性，以及减少使用这种特定于客户的端连接部的阀的生产交货时间。
发明内容
本公开内容的第一示例性方面包括用于经由自动化焊接工艺来对阀体进行后期定制(late-customization)的计算机实现的方法，所述方法包括：接收对具有初始的第一端构造和初始的第二端构造的通用的阀体的选择；接收对与所述初始的第一端构造不同的第一端连接部的选择；接收对与初始的第二端构造不同的第二端连接部的选择；通过以下步骤在初始的第一端连接部处将所选择的第一端连接部邻接到阀体：(i)根据初始偏差来执行操作，(ii)将所述操作的实际结果与所述操作的预测结果进行比较，(iii)基于所述实际结果与所述预测结果之间的比较来调整所述初始偏差，以及(iv)重复步骤(i)-(iii)，直到在初始的第一端连接部处该第一端连接部令人满意地邻接到所述阀体，步骤(i)-(iv)定义迭代焊接工艺；以及使用所述迭代焊接工艺在初始的第二端连接部处将所选择的第二端连接部邻接到所述阀体。
本公开内容的另一示例性方面包括用于经由自动化焊接工艺来对阀体进行后期定制的计算机实现的方法，所述方法包括：接收对具有初始的第一端构造和初始的第二端构造的通用的阀体的选择；接收对与初始的第一端构造不同的第一端连接部的选择；接收对与初始的第二端构造不同的第二端连接部的选择；使用迭代焊接工艺在初始的第一端连接部处将所选择的第一端连接部邻接到所述阀体；以及使用所述迭代焊接工艺在初始的第二端连接部处将所选择的第二端连接部邻接到所述阀体上。
附图说明
下文描述的附图描绘了其中公开的系统和方法的各个方面。应当理解，每个附图描绘了所公开的系统和方法的特定方面的实施例，并且每个附图旨在符合其可能的实施例。此外，尽可能地，以下描述提及包括在以下附图中的附图标记，其中，在多个附图中描绘的特征用一致的附图标记来标示。
在附图中示出现在讨论的布置，但是应当理解，本发明的实施例不限于所示的精确布置和手段，其中：
图1是具有初始阀体构造的阀体的实施例的截面侧视图，该初始阀体构造具有第一端连接部和第二端连接部，该第一端连接部具有初始的第一端构造，该第二端连接部具有初始的第二端构造；
图2是具有第一端连接部和具有第二端连接部的阀体的另一实施例的截面侧视图，该第一端连接部具有定制的第一端连接部构造，该第二端连接部具有定制的第二端连接部构造；
图3是具有第一端连接部和具有第二端连接部的阀体的另外实施例的截面侧视图，该第一端连接部具有定制的第一端连接部构造，该第二端连接部具有定制的第二端连接部构造；
图4是示出了用于使用预测焊接变形算法来将第一和第二端连接部邻接到阀体的示例性方法的流程图。
仅出于说明的目的，附图描绘了优选的实施例。本领域技术人员将从以下讨论中容易地认识到，在不脱离本文所描述的本发明的原理的情况下，可以采用本文所示出的系统和方法的替代实施例。
具体实施方式
取决于客户的需求，制造商可能需要生产具有各种入口和出口凸缘制备的阀。然而，大量的凸缘组合导致库存管理问题和其它相关问题。为了减轻这种问题，将存货减少到稍后可以被定制以包括所需的端连接部(经由焊接和/或其它制造技术)的少量通用的阀体将是有益的。
然而，常规的焊接工艺可能使这种“后期定制”变得不切实际。即使已知的自动化焊接工艺也可能遭受焊接变形。例如，将螺栓凸缘布置(deposite)在对接焊接(butt weld)端铸件的外径上可能产生能够阻碍原始阀出口和入口的内径的焊接冷却环向应力。后续的镗孔操作以恢复原始流径可能导致壁厚度小于由ASME锅炉和压力容器规范或欧洲压力设备指令规定的最小值。布置在阀的入口和出口的外径上以恢复壁厚度的附加焊接材料将创建附加的冷却环向应力并重新创建原始状况。此外，在焊接工艺期间引起的附加应力可能会使凸缘正交变形。因此，为了适当地实施自动化焊接系统，本公开内容涉及用于对焊接工艺进行分析和调整的预测焊接变形算法。该预测焊接变形算法可以克服由典型的焊接工艺引起的缺陷，并且使通用的阀体和后期定制的使用成为可能。
提供了一种定制制造阀体10的方法，并且阀体10具有初始阀体构造12(图1中所示)，初始阀体构造12具有第一端连接部14和第二端连接部16。第一端连接部14具有初始的第一端构造18，并且第二端连接部16具有初始的第二端构造20。该方法包括：使用第一添加制造工艺(例如，定向能量激光沉积工艺或三维打印工艺)以创建定制的第一端连接部构造22(如图2所示)的至少一部分，并且定制的第一端连接部构造22与初始的第一端构造18不同。该方法还包括：使用第二添加制造工艺(例如，定向能量激光沉积工艺或三维打印工艺)将材料添加到第二端连接部16，以创建定制的第二端连接部构造24(如图2所示)的至少一部分，并且定制的第二端连接部构造24与初始的第二端构造20不同。
如此构造，具有相同的初始第一端构造18和初始第二端构造20的多个“通用的”阀体10(与图1中所示的相同)可以基于特定于客户的端构造需求进行“后期定制”。虽然自始至终例示了一个“通用的”阀体10，但是可以存在“通用的”阀体的一个或多个排列，其可以经由本文所讨论的后期定制方法进一步改变。
通过使用添加制造工艺，第一阀体10可以使初始第一端构造18(例如，对接焊构造)被修改为定制的第一端连接部构造22(例如，具有第一直径和第一厚度的第一凸缘构造)，如图2中所示的那样。此外，通过使用相同(或不同的)添加制造工艺，第二阀体10可以使初始第一端构造18(例如，第一阀体10a的对接焊接构造)被修改为不同的定制的第一端连接部构造22(例如，具有第二直径和第二厚度的第二凸缘构造)，如图3中所示的那样。类似地，可以在通用的阀体10上从初始的第二端构造20创建用于第一和第二阀体10中的每一个阀体的定制的第二端连接部构造24。因此，通用的阀体10可以被快速地修改并且在每订单的基础上被修改为期望的定制的第一端连接部构造22，而不是针对第一和第二阀体的每个定制的第一端连接部构造22铸造两个完整且成品的阀体。因此，不再需要保持具有对应的定制的第一端连接部构造22(和/或定制的第二端连接部构造24)的成品阀体的精确库存，因为可以根据需要从通用的阀体10创建定制需求。
更详细转向该方法，图1例示了包括第一端连接部14和第二端连接部16的阀体10的初始阀体构造12。第一端连接部14可以是入口端连接部并且第二端连接部16可以是出口端连接部。然而，第一端连接部14可以是出口端连接部并且第二端连接16可以是入口端连接部。在一些实施例中，阀体10的初始阀体构造12还可以具有第三端连接部(未示出)或另外的端连接部。阀体10可以具有多个内表面26，其配合以限定入口28和出口30以及设置在入口28与出口30之间的阀座32。阀座32可以适于选择性地被阀塞(未示出)接合，该阀塞以已知方式在关闭位置(在关闭位置，阀塞密封地接合阀座32)与打开位置(在打开位置，阀塞没有密封地接合阀座32)之间移动。
第一端连接部14具有初始的第一端构造18，并且第二端连接16具有初始的第二端构造20。初始的第一端构造18和初始的第二端构造20中的每一个可以是任何端构造，其稍后能够分别被修改为适当的定制的第一端连接部构造22和定制的第二端连接部构造24。例如，如图1中所示，初始的第一端构造18和初始的第二端构造20中的一者或两者可以是对接焊接端连接部，或者可以是无端(endless)端构造。然而，可以设想到任何适当的端连接部(例如，包括螺纹端、承插焊接端、凸面和环形接头凸缘以及套节(hub))。阀体10的初始阀体构造12可以通过任何适当的方法制成、制作和/或制造(例如通过铸造(例如，砂型铸造)阀体10的初始阀体构造12)。阀体10的初始阀体构造12可以在任何适当的位置制成、制作和/或制造，并且该位置可以不是在与其中第一添加制造工艺和/或第一添加制造工艺发生的相同的设施中。阀体10的初始阀体构造12可以由任何适当的材料或材料的组合制成、制作和/或制造。例如，阀体10的初始阀体构造12可以由可以是诸如钢材(例如，碳钢)之类的金属的第一材料制成、制作和/或制造。
出于任何适当的原因，可以对阀体10的初始阀体构造12进行定制的修改。例如，第一客户可以对第一端连接部14和第二端连接部16的构造具有第一组要求，其要求对初始第一端构造18和初始第二端构造20进行修改。因此，初始第一端构造18可以通过第一添加制造工艺来修改，以创建图2的阀体50的定制的第一端连接部构造22的至少一部分，并且初始第二端构造20可以通过第二添加制造工艺来修改，以创建图2的阀体50的定制的第二端连接部构造24的至少一部分。定制的第一端连接部构造22可以与初始第一端构造18不同，并且定制的第二端连接部构造24可以与初始第二端构造20不同。
第一添加制造工艺可以与第二添加制造工艺相同。然而，在一些实施例中，第一添加制造工艺可以与第二添加制造工艺不同。第一添加制造工艺可以是通过在材料上添加连续的材料层而构建三维对象的任何添加制造工艺或技术。第一添加制造工艺(和/或第二添加制造工艺)可以由任何适当的机器或机器的组合来执行。第一添加制造工艺通常可以涉及或使用计算机、三维建模软件(例如，计算机辅助设计或CAD软件)、机器设备和分层材料。一旦生成CAD模型，机器设备可以从CAD文件和层中读取数据，或者(例如)以层层方式添加液体、粉末、片材的连续层，以制作三维对象。第一添加制造工艺(和/或第二添加制造工艺)可以包括几个工艺中的任何一个(例如仅举例而言的立体光刻(“SLA”)工艺、熔融沉积建模(“FDM”)工艺、多喷射建模(“MJM”)工艺和选择性激光烧结(“SLS”)工艺)。在一些实施例中，第一添加制造工艺(和/或第二添加制造工艺)可以包括定向能量激光沉积工艺。这种定向能量激光沉积工艺可以由具有定向能量激光沉积能力的多轴计算机数控(“CNC”)车床执行。
如前所述，可以使用第一添加制造工艺将材料添加到阀体10的第一端连接部14，以创建图2中例示的阀体50的实施例的定制的第一端连接部构造22的至少一部分。所添加的材料可以与用于制成、制作和/或制造阀体10的材料相同(例如，材料可以是第一材料)。然而，添加的材料可以是与用于制成、制作和/或制造阀体10的材料不同的材料(例如，材料可以是与第一材料不同的第二材料)。
在一些实施例中，如图1中所示，初始第一端构造18可以是对接焊接连接部，其可适合于对接焊接到在下游入口管的相邻端上的对应的对接焊接连接部。然而，客户可能需要定制的第一端连接部构造22，其是具有特定厚度和外径的凸缘构造，因此，具有初始阀体构造12的阀体10可以被机加工或处理为(使用第一添加制造工艺)将材料添加到初始的第一端构造18，以创建阀体50的定制的第一端连接部构造22的至少一部分，其可以是具有厚度t1A和外径OD1A的第一端凸缘34。阀体50的定制的第一端连接部构造22可以是与初始的第一端构造18不同的任何适当的端连接部，并且可以设想到任何适当的端连接部(诸如，举例来说，螺纹端、承插焊接端、凸面和环形接头凸缘以及套节)。
定制的第一端连接部构造22的创建、制作或制造还可能需要使用第一材料去除工艺来从第一端连接部14中(例如，在初始的第一端构造18中)去除材料，以创建定制的第一端连接部构造22的至少一部分。第一材料去除工艺可以由任何适当的机器或机器的组合来执行，并且可以在第一添加制造工艺之前、之后或期间执行第一材料去除工艺。例如，第一材料去除工艺可以是由车床执行的切削工艺和/或由钻头执行的钻孔工艺。在一些实施例中，第一材料去除工艺可以由执行第一添加制造工艺的相同设备(例如，机器或机器的组合)执行。例如，第一材料去除工艺可以由具有定向能量激光沉积能力的多轴计算机数控(“CNC”)车床执行。
在一些实施例中，如图1中所示，初始的第二端构造20可以与初始的第一端构造18相同，并且初始的第二端构造20也可以是对接焊接连接部。因此，客户可能需要阀体50的定制的第二端连接部构造24，其可以与定制的第一端连接部构造22相同，并且定制的第二端连接部构造24可以是具有厚度t1B和外径OD1B的第二端凸缘36，并且厚度t1B和外径OD1B可以与第一端凸缘34的厚度t1A和外径OD1A相同。然而，定制的第二端连接部构造24可以是任何适当的端连接部，其与初始的第二端构造20不同，并且可以设想到任何适当的端连接部(诸如，举例来说，螺纹端、承插焊接端、凸面和环形接头凸缘以及套节)。
因此，具有初始的阀体构造12的阀体10可以被机加工或处理为(使用第二添加制造工艺)将材料添加到初始的第二端构造20，以创建阀体实施例50的定制的第二端连接部的至少一部分。第二添加制造工艺可以与参考创建定制的第一端连接部构造22的至少一部分所讨论的第一添加制造工艺相同。所添加的材料可以是与用于制成、制作和/或制造阀体10的材料相同的材料(例如，材料可以是第一材料)，和/或是使用第一添加制造工艺添加到阀体10的第一端连接部14的相同材料。然而，在第二添加制造工艺期间添加的材料可以与第一材料和在第一添加制造工艺期间添加的材料不同(例如，材料可以是与第一材料和第二材料不同的第三材料)。在其它实施例中，在第二添加制造工艺期间添加的材料可以与第一材料不同，但与在第一添加制造工艺期间添加的材料相同(例如，材料可以是第二材料)。
阀体50的定制的第二端连接构造24的创建、制造或制作还可能需要使用第二材料去除工艺来从第二端连接部16中(例如，在初始的第二端构造20中)去除材料，以创建定制的第二端连接部构造24的至少一部分。第二材料去除工艺可以由任何适当的机器或机器的组合来执行，并且第二材料去除工艺可以类似于在定制的第一端连接部构造22的讨论中所描述的第一材料去除工艺。具体而言，可以在第二添加制造工艺之前、之后或期间执行第二材料去除工艺，并且第二材料去除工艺可以是由车床执行的切削工艺和/或由钻头执行的钻孔工艺。在一些实施例中，第二材料去除工艺可以由执行第一添加制造工艺和/或第二添加制造工艺和/或第一材料去除工艺的相同设备(例如，机器或机器的组合)执行。例如，第二材料去除工艺可以由具有定向能量激光沉积能力的多轴计算机数控(“CNC”)车床执行。
如前所述，阀体10的初始的阀体构造12可以是对于至少两个不同端构造来说“通用的”。因此，不同的阀体100的初始的阀体构造12(参见图3)可以以先前描述的方式被修改为一组不同的客户要求(例如，可以与图2的阀体50的实施例有所不同地进行修改)。也就是说，阀体10的初始的第一端构造18可以通过先前描述的第一添加制造工艺来修改，以创建阀体100的定制的第一端连接部构造22的至少一部分，并且阀体100的初始的第二端构造20可以通过第二添加制造工艺来修改，以创建阀体100的定制的第二端连接部构造24的至少一部分。
阀体100的定制的第一端连接部构造22可以与阀体50的定制的第一端连接部构造22(图2中所示)不同，并且阀体100的定制的第二端连接部构造24可以与阀体50的定制的第二端连接部构造24(图2中所示)不同。例如，如图3中所示，阀体100的定制的第一端连接部构造22可以具有特定的厚度和外径，并且可以如上文所描述的添加或去除材料以创建阀体100的定制的第一端连接部构造22的至少一部分，其可以是具有厚度t2A和外径OD2A的第一端凸缘34。
此外，阀体100的定制的第二端连接部构造24可以具有特定的厚度和外径，并且可以如上文所描述的添加或去除材料以创建阀体100的定制的第二端连接部构造24的至少一部分，其可以是具有厚度t2B和外径OD2B的第二端凸缘36。厚度t2B和外径OD2B可以与阀体100的第一端凸缘34的厚度t2A和外径OD2A相同。然而，(图3的)阀体100的厚度t2A和t2B和/或外径OD2A、OD2B中的任何一个或全部可以与(图2的)阀体50的对应的厚度t2A和t2B和/或对应的外径OD2A、OD2B中的任何一个或全部不同。在图3的阀体100的定制的第一端连接部构造22和/或定制的第二端连接部构造24上使用的第一材料、第二材料和/或第三材料可以与在图2的阀体50的定制的第一端连接部构造22和/或定制的第二端连接部构造24上使用的第一材料、第二材料和/或第三材料相同(或与其任何一个或全部不同)。
使用具有图1中所示的初始的阀体构造12的“通用的”阀体10，任何数量的定制的第一和第二端构造是可能的。例如，具有初始的阀体构造12(以及初始的第一端构造18和初始的第二端构造20)的多个“通用的”阀体10可以从供应商订购并储存在适当的储存位置。当特定于客户的阀由第一客户订购时，“通用的”阀体10从储存位置被转移到第一制造位置。在第一制造位置处，初始的阀体构造12可以被机加工或处理(使用第一添加制造工艺)为将材料添加到初始的第一端构造18，以创建第一客户的定制的第一端构造22的至少一部分，如先前所描述的(例如，如图2中所示)。同样在第一制造位置处，初始的阀体构造12可以被机加工或处理(使用第二添加制造工艺)为将材料添加到初始的第二端构造20，以创建第一客户定制的第二端连接部构造24的至少一部分，如先前所描述的(例如，如图2中所示)。然后，将特定于客户的阀体50(图2)准备运送到第一客户。
当特定于客户的阀由第二客户订购时，另一“通用的”阀体10从适当的储存位置被转移到第一(第二)制造位置。在第一(或第二)制造位置处，阀体10的初始的阀体构造12可以被机加工或处理(使用第一添加制造工艺)为将材料添加到初始的第一端构造18，以创建第二客户的定制的第一端连接部构造22的至少一部分，如先前所描述的(例如，如图3中所示)。同样在第一(或第二)制造位置处，初始的阀体构造12可以被机加工或处理为(使用第二添加制造工艺)将材料添加到初始的第二端构造20，以创建第二客户的定制的第二端连接部构造24的至少一部分，如先前所描述的(例如，如图3中所示)。然后，将特定于客户的(图3的)阀体100准备运送到第二客户。本领域普通技术人员将认识到，储存多个“通用的”阀体10并使用“后期定制”在每订单的基础上进行特定于客户的修改，减少了对销售预测的依赖性，并且还需要较少的交货时间执行订单。
现在参考图4，可以在方法400中采用计算机实现的系统以将定制的端连接部添加到通用的阀体。方法400可以使用具有非暂时性计算机可执行指令的形式的一个或多个功能和/或例程来实现，所述指令储存在有形计算机可读储存介质中和/或使用计算设备的处理器来执行。这些例程可以在自动化和受控焊接设备(诸如定向能量激光沉积、3D打印等)中实现。
方法400可以在系统接收对通用的阀体的选择之后(框402)。如上文所描述的，通用的阀体可以包括旨在通过本文所公开的方法来定制的一个或多个初始的端构造。所选择的阀可以对应于具有阀体构造12的阀体10，如参考图1-图3所讨论的。例如，所选择的阀可以是带凸缘的阀、球形阀(globe valve)和/或旋转阀。上文的示例不旨在进行限制，并且通用的阀体可以具有将在本公开内容的方法中使用的任何适当的尺寸、形状和/或构造。此外，所选择的通用的阀体的初始端构造也可以是在本公开内容的方法中使用的任何适当的尺寸、形状和/或构造。
接下来，系统可以接收对第一和第二端连接部的选择(框404)。例如，第一和第二端连接部可以是螺纹端、承插焊接端、凸面和环形接头凸缘以及套节的任何适当的组合。在一个实施例中，第一和第二端连接部将是相同的，而在其它实施例中，第一和第二端连接部是不同的。第一和第二端连接部的使用不旨在进行限制，并且系统可以接收对与包括在所选择的通用的阀体中的初始的端构造的数量相对应的任何数量的端连接的选择。
此外，对于系统还可以接收对与每个接收的端连接部相对应的一个或多个属性(例如材料、尺寸、形状、内径、外径等)的选择。如上文所讨论的，第一和第二接收的端连接部可以相同或基于可选择的属性而变化。
然后，系统可以开始将第一端连接部邻接到阀体(框406)。在一实施例中，系统可以实现具有定向能量激光沉积能力的五轴计算机数控(CNC)车床，以使用添加制造和消减制造(subtractive manufacturing)工艺来将第一端连接部邻接到阀体。在另一实施例中，系统可以实现3-D打印机或其它类似的自动化制造设备，以将第一端连接部焊接和/或邻接到阀体。在一实施例中，在完成机加工和组装之前，可以将第一端连接部焊接到阀体。在另一实施例中，在系统邻接第一端连接部之前，阀体可能已被铸造抛光/已成为成品。
在一实施例中，系统实现预测焊接变形算法，以通过每个顺序传递和/或操作来迭代地调整和/或连续地偏移自动化焊接机。该系统可以通过经由基于与阀体和所选择的第一端连接部的特性相对应的初始偏差(initial bias)的操作来将第一端连接部邻接到阀体(在相应的初始端连接部处)而开始。可以基于所选择的通用的阀体、所选择的第一端连接部以及以下各项中的一项或多项：(i)铸造和/或锻造的基材(base material)和/或焊接材料的热膨胀系数，(ii)铸造和/或锻造的基材和/或焊接材料的屈服强度，(iii)初始的端连接部的原始壁厚度，(iv)期望的最终第一端连接部外径，(v)期望的最终第一端连接部厚度，(vi)焊接热输入速率和层间温度，(vii)焊接金属的沉积速率和/或(viii)焊接位置(垂直，水平等)，通过实验数据凭经验地得到初始偏差。
在基于初始偏差的操作之后，系统可以分析第一操作的实际物理结果以确定是否应该调整初始偏差。例如，系统可以将操作的预测结果与实际结果的一个或多个测量结果(诸如第一端连接部的温度、重量、位移和/或可以指示第一操作的结果的任何其它因素)进行比较。如果预测结果与实际结果不同，则系统可以调整偏差并因此调整操作。
系统可以通过每个操作执行任何数量的功能。例如，系统可以焊接、镗孔、切削、磨砂(sand)、滚花(knurl)、钻孔、转动和/或执行任何其它必要的功能，以将第一端连接部邻接到阀体。可以通过每个操作执行功能的任何组合，其中，功能的组合至少部分地基于所确定的偏差。
上述的循环(操作->比较结果->调整偏差)将继续直到第一端连接部在初始端连接部处令人满意地邻接到阀体。换而言之，系统可以继续焊接、镗孔、切削、磨砂、滚花、钻孔、转动和/或以其它方式进行操作，以将第一端连接部邻接到阀体，直到该连接部满足一组要求。例如，系统可能要求期望的内径、期望的外径、期望的构造(例如，第一端连接部必须与由阀体限定的入口/出口正交)等。
一旦第一端连接部令人满意地邻接到阀体，系统然后可以开始将第二端连接部邻接到阀体(框406)。在一实施例中，系统可以实现具有定向能量激光沉积能力的五轴计算机数控(CNC)车床，以使用添加和消减制造工艺来将第二端连接部焊接到阀体。在另一实施例中，系统可以实现3-D打印机或其它类似的自动化制造设备，以将第二端连接部焊接和/或邻接到阀体。在一实施例中，在完成机加工和组装之前，可以将第二端连接部焊接到阀体。在另一实施例中，在系统邻接第二端连接部之前，阀体可能已经被铸造和抛光。
在一实施例中，系统实现预测焊接变形算法，以通过每个顺序传递和/或操作来迭代地调整和/或连续地偏移自动化焊接机。该系统可以通过经由基于与阀体和所选择的第二端连接部的特性相对应的初始偏差的操作来将第二端连接部邻接到阀体(在相应的初始端连接部处)。可以基于所选择的通用的阀体、所选择的第一端连接部以及以下各项中的一项或多项：(i)铸造和/或锻造的基材和/或焊接材料的热膨胀系数，(ii)铸造和/或锻造的基材和/或焊接材料的屈服强度，(iii)初始端连接部的原始壁厚度，(iv)期望的最终第一端连接部外径，(v)期望的最终第一端连接部厚度，(vi)焊接热输入速率和层间温度，(vii)焊接金属的沉积速率和/或(viii)焊接位置(垂直、水平等)，通过实验数据凭经验地得到初始偏差。
在基于初始偏差的操作之后，系统可以分析第一操作的实际物理结果，以确定是否应该调整初始偏差。例如，系统可以将操作的预测结果与实际结果的一个或多个测量结果(诸如第一端连接部的温度、重量、位移和/或可以指示第一操作的结果的任何其它因素)进行比较。如果预测结果与实际结果不同，则系统可以调整偏差并因此调整操作。
系统可以通过每个操作执行任何数量的功能。例如，系统可以焊接、镗孔、切削、磨砂、滚花、钻孔、转动和/或执行任何其它必要的功能，以将第二端连接部邻接到阀体。可以通过每个操作执行功能的任何组合，其中，功能的组合至少部分地基于所确定的偏差。
上述的循环(操作->比较结果->调整偏差)将继续直到第二端连接部在初始端连接部处令人满意地邻接到阀体。换而言之，系统可以继续焊接、镗孔、切削、磨砂、滚花、钻孔、转动和/或以其它方式进行操作，以将第二端连接部邻接到阀体，直到该连接部满足一组要求。例如，系统可能要求期望的内径、期望的外径、期望的构造(例如，第二端连接部必须与由阀体限定的入口/出口正交)等。
因此，方法400提供了通过使用添加制造技术(例如定向能量激光沉积)将多个通用的阀体的通用凸缘构造后期定制为直接在通用的阀体上的期望的(特定于客户的)凸缘构造。因此，可以创建大量的通用的阀体铸件，并随后根据需要定制期望的凸缘或端构造，从而减少特定于客户的凸缘构造的库存水平，减少对销售预测的依赖性，并减少生产交货时间。
虽然上文已经描述了各种实施例，但是本公开内容不旨在受限于此。可以对仍然在所附权利要求的范围内的所公开的实施例进行变化。

Claims (20)

1.一种用于经由自动化焊接工艺对阀体进行后期定制的计算机实现的方法，所述方法包括：
接收对具有初始第一端构造和初始第二端构造的通用的阀体的选择；
接收对与所述初始第一端构造不同的第一端连接部的选择；
接收对与所述初始第二端构造不同的第二端连接部的选择；
通过以下步骤在所述初始第一端连接部处将所选择的第一端连接部邻接到所述阀体：
(i)基于初始偏差来执行操作，
(ii)将所述操作的实际结果与所述操作的预测结果进行比较，
(iii)基于在所述实际结果与所述预测结果之间的所述比较来调整所述初始偏差，
(iv)重复步骤(i)-(iii)，直到所述第一端连接部在所述初始第一端连接部处令人满意地邻接到所述阀体，步骤(i)-(iv)定义迭代焊接工艺；以及
使用所述迭代焊接工艺在所述初始第二端连接部处将所选择的第二端连接部邻接到所述阀体。
2.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中，所述操作由定向能量激光沉积工艺执行。
3.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中，所述操作由3-D打印机执行。
4.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中，所述操作包括焊接功能、镗孔功能、切削功能、磨砂功能、滚花功能、钻孔功能和/或转动功能中的一项或多项。
5.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中，所述初始第一端构造或所述初始第二端构造中的至少一个是对接焊接端连接部。
6.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中，所述初始第一端构造或所述初始第二端构造中的至少一个是凸缘构造。
7.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中，所述初始偏差基于所选择的通用的阀体、所选择的第一端连接部或第二端连接部以及以下各项中的一项或多项：(i)铸造和/或锻造的基材和/或焊接材料的热膨胀系数，(ii)所述铸造和/或所述锻造的基材和/或焊接材料的屈服强度，(iii)所述第一初始端连接部或所述第二初始端连接部的原始壁厚度，(iv)期望的最终第一或第二端连接部外径，(v)期望的最终第一或第二端连接部厚度，(vi)焊接热输入速率和层间温度，(vii)焊接金属的沉积速率，和/或(viii)焊接位置(垂直、水平等)。
8.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中，所述第一端连接部是入口端连接部，并且第二端连接部是出口端连接部。
9.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中，所述通用的阀体是带凸缘的阀、球形阀或旋转阀中的一种。
10.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中，所述第一端连接部是螺纹端、承插焊接端、凸面和环形接头凸缘或套节中的一种。
11.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中，所述第二端连接部是螺纹端、承插焊接端、凸面和环形接头凸缘或套节中的一种。
12.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中，所述第一端连接部和所述第二端连接部是相同的。
13.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中，所述第一端连接部和所述第二端连接部是不同的。
14.一种用于经由自动化焊接工艺对阀体进行后期定制的装置，包括：
一个或多个处理器；以及
机器设备，所述机器设备能够进行三维添加制造，所述机器设备被配置为：
接收具有初始第一端构造和初始第二端构造的通用的阀体；
接收对与所述初始第一端构造不同的第一端连接部的选择；
接收对与所述初始第二端构造不同的第二端连接部的选择；
通过以下步骤在所述初始第一端连接部处将所选择的第一端连接部邻接到所述阀体：
(i)基于初始偏差来执行操作，
(ii)将所述操作的实际结果与所述操作的预测结果进行比较，
(iii)基于在所述实际结果与所述预测结果之间的所述比较来调整所述初始偏差，
(iv)重复步骤(i)-(iii)，直到所述第一端连接部在所述初始第一端连接部处令人满意地邻接到所述阀体，步骤(i)-(iv)定义迭代焊接工艺；以及
使用所述迭代焊接工艺在所述初始第二端连接部处将所选择的第二端连接部邻接到所述阀体。
15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述机器设备还被配置为：
执行以下各项中的一项或多项作为所述操作：焊接功能、镗孔功能、切削功能、磨砂功能、滚花功能、钻孔功能和/或转动功能。
16.一种用于经由自动化焊接工艺对阀体进行后期定制的系统，所述系统包括：
一个或多个处理器；以及
机器设备，所述机器设备能够进行三维添加制造，所述机器设备被配置为：
接收具有初始第一端构造和初始第二端构造的通用的阀体；
接收对与所述初始第一端构造不同的第一端连接部的选择；
接收对与所述初始第二端构造不同的第二端连接部的选择；
通过以下步骤在所述初始第一端连接部处将所选择的第一端连接部邻接到所述阀体：
(i)基于初始偏差来执行操作，
(ii)将所述操作的实际结果与所述操作的预测结果进行比较，
(iii)基于所述实际结果与所述预测结果之间的所述比较来调整所述初始偏差，
(iv)重复步骤(i)-(iii)，直到所述第一端连接部在所述初始第一端连接部处令人满意地邻接到所述阀体上，步骤(i)-(iv)定义迭代焊接工艺；以及
使用所述迭代焊接工艺在所述初始第二端连接部处将所选择的第二端连接部邻接到所述阀体。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述机器设备是3-D打印机。
18.根据权利要求16所述的系统，其中，所述机器设备还被配置为：
执行以下各项中的一项或多项作为所述操作：焊接功能、镗孔功能、切削功能、磨砂功能、滚花功能、钻孔功能和/或转动功能。
19.根据权利要求16所述的系统，其中，所述初始偏差基于所选择的通用的阀体、所选择的第一端连接部或第二端连接部以及以下各项中的一项或多项：(i)铸造和/或锻造的基材和/或焊接材料的热膨胀系数，(ii)所述铸造和/或锻造的基材和/或焊接材料的屈服强度，(iii)所述第一初始端连接部或所述第二初始端连接部的原始壁厚度，(iv)期望的最终第一或第二端连接部外径，(v)期望的最终第一或第二端连接部厚度，(vi)焊接热输入速率和层间温度，(vii)焊接金属的沉积速率和/或(viii)焊接位置。
20.根据权利要求16所述的系统，其中，所述通用的阀体是带凸缘的阀、球形阀或旋转阀中的一种。
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