案例分享 | 基于Simufact的前縱梁點焊焊接變形仿真優化

航:本案例應用Simufact仿真軟件,在工藝設計階段對U型三面搭接這種常見的白車身焊接結構的焊接工藝進行了分析,從而得到最佳優化方案,減少了后期調試成本


U型三面搭接焊接結構

在白車身焊接結構中,U型三面搭接焊接結構是一種典型結構,常出現于下車體結構加強區域,涉及懸置等機構安裝,其精度要求高。以車身前縱梁為例,如圖所示。




案例分享 | 基于Simufact的前縱梁點焊焊接變形仿真優化的圖1

前縱梁零件構成圖

案例分享 | 基于Simufact的前縱梁點焊焊接變形仿真優化的圖2

三面搭接截面圖

當前問題

由于其三層板焊點多,熱輸入量大;零件弧面搭接多,搭接間隙難保證等原因,其焊接變形量大。為保證其總成精度,需對焊接變形問題重點分析。傳統分析方式通過大量現場調試尋找優化方案,浪費時間和人力物力,浪費調整時間和人力物力,因此選用Simufact有限元仿真軟件在數模階段就對焊接工藝進行優化,可以大幅度減少后期的調試成本

Simufact Welding仿真建模

針對上述問題,工程師從焊接順序、工裝優化、搭接間隙優化三個關鍵管控方向,提出優化模型,對比確定最優方案,并使用Simufact Welding仿真軟件對提出優化方案進行仿真驗證。仿真包括成型焊、補焊兩序焊接過程;基礎模型采用六面體網格的形式,模型搭建如下圖所示。

案例分享 | 基于Simufact的前縱梁點焊焊接變形仿真優化的圖3

Simufact Welding建模示意圖
評價測點統一如下圖、表所示。

案例分享 | 基于Simufact的前縱梁點焊焊接變形仿真優化的圖4

評價測點標示

方案匯總

a)焊接順序優化方案

本次依據成型焊工序和補焊工序,共擬定3種不同焊接順序。

案例分享 | 基于Simufact的前縱梁點焊焊接變形仿真優化的圖5

某一焊接順序示意圖

b)工裝優化方案

共設計兩種方案用于比夾具定位與焊接區域距離對焊接變形影響;

共設計兩種方案用于對比補焊夾具增加定位夾具與否的影響。

案例分享 | 基于Simufact的前縱梁點焊焊接變形仿真優化的圖6案例分享 | 基于Simufact的前縱梁點焊焊接變形仿真優化的圖7

支撐夾緊及補焊定位點示意圖

c)搭接間隙管控

共設計兩種方案用評價搭接間隙對三面搭接焊接變形的影響。

案例分享 | 基于Simufact的前縱梁點焊焊接變形仿真優化的圖8

兩種搭接間隙管控方案



仿真結果

在使用Simufact Welding軟件對各個方案進行仿真后,綜合以上的優化方案仿真結論,可以得出前縱梁焊接變形的最佳優化方案。繼續采用Simufact對最佳優化方案進行仿真,得到仿真結果如下圖所示。

案例分享 | 基于Simufact的前縱梁點焊焊接變形仿真優化的圖9


優化后仿真云圖
結論

通過對比不同的方案仿真結果,可以得出有效的優化方案。在焊接順序、工裝優化、搭接間隙優化三項對比分析中選取各自最優的方案,根據結論重新設置仿真模型進行求解計算。

經計算,前縱梁點焊后的變形量結果在0.6mm以內,滿足前縱梁縱梁精度質量要求。本案例實施方式和結論也可以推廣到其他U型三面搭接焊接結構,為精度管控提供有效的方案參考。



總結

本文通過以點帶面,分析“U”型搭接結構的焊點優化和實物對比,對于其他結構的焊接變形的分析提出一個分析的流程和參考。

通過采用Simufact仿真技術,對焊接變形進行仿真和對策實施,在達成預期品質的同時可大幅度減少工業化階段的調試周期和成本,對降低調試成本具有很好的參考意義。

本文通過以點帶面,分析“U”型搭接結構的焊點優化和實物對比,對于其他結構的焊接變形的分析提出一個分析的流程和參考。

通過采用Simufact仿真技術,對焊接變形進行仿真和對策實施,在達成預期品質的同時可大幅度減少工業化階段的調試周期和成本,對降低調試成本具有很好的參考意義。

采用Simufact Welding焊接仿真軟件,對各項焊接方案進行虛擬測試,可協助用戶在達成預期品質的同時可大幅度減少工業化階段的調試周期和成本,對降低調試成本具有很好的參考意義。



文章來源:麥克斯樂

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