焊點的案例
SMT焊點的可靠性研究及CBGA焊點有限元分析
利用微焊點強度測試儀(STR－1000)對QFP焊點進行抗拉強度的測試，研究了引腳數、焊膏成分(選擇SnPb和SnAgCu焊膏為代表)對其力學性能的影響，借助掃描電子顯微鏡對焊點斷裂處的形貌進行了分析。結果表明：在相同引腳數的條件下，SnAgCu焊膏的QFP焊點抗拉強度大于SnPb焊膏的QFP焊點抗拉強度；在焊膏成分相同時，100引腳QFP焊點的強度大于48引腳QFP焊點的強度。
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基于Hypermesh開發的芯片焊點建模工具
二次開發
背景
芯片焊點建模工具
將繁瑣、重復的手工操作改為全自動操作
在對電子產品做沖擊仿真分析時，由于芯片是關鍵部件，對芯片焊點的建模是前處理中的重要環節。規范的焊點建模能有效評估焊點對沖擊的耐受程度，并能更準確的分析由沖擊產生的、焊點與芯片上之間的作用力。基于以上需求，我們開發了一個芯片焊點的建模工具，可以規范芯片焊點的建模操作，并免除建立焊點矩陣時的繁瑣和重復操作，提高前處理效率。
工具介紹
我們基于hypermesh創建芯片焊點建模工具。使用了tcl語言。工程師在使用這個工具時的操作十分簡單：點擊工具按鈕激活工具，系統就會提示用戶選中焊點連接的兩個面，并且輸入焊點矩陣的參數。工具將按照用戶輸入參數自動建立焊點矩陣。
展開 車身焊點的建模與檢查
焊點是車身鈑金件搭接的主要方式，關系到車身的整體和局部性能。因此，通過CAE手段，準確地模擬焊點形式至關重要。
下面以兩塊簡單的平板件來進行講解，如下圖所示：
1、焊點SpotWelds生成
進入焊點面板（1D→connector→spot）
選擇藍色板上A、B兩點，并component選擇兩塊板，type選擇acm_shell gap，其他選項按上圖設置
2、焊點檢查
焊點檢查工作往往被許多人忽略，有時候我們在建模過程中不經意間就生成了重復焊點、或者在板件同一位置多打了焊點（在處理子系統搭接時常遇到），這種重復焊點在實車上不會出現，而軟件計算時就會增加該處的剛度，導致計算結果失真、因此，有必要學會對焊點單元進行檢查。
以上述建立的模型為例，我們人為產生兩種問題狀態下的焊點建模結果，如下圖所示
步驟1：使所有焊點失效（connector面板下）
步驟2：使用quality檢查
可以調節tolerance的值控制preview兩焊點距離大小的范圍
找到重復的焊點，并刪除
步驟3：realize焊點，即使黃色connector變成綠色
展開 焊點疲勞的一點思考
現在多數整車廠都會進行焊點疲勞分析，尤其是車體的焊點，一般來講，車體的焊點超過2000個。 載荷譜基本都是用驢車在可靠性路上采集的，然后分解到車體的各個接附點。經驗來講，固定車身分解的載荷比迭代得到的載荷更惡劣一些。偽損傷可能超過2倍。 現在很多采用acm～rbe3這種焊點，因為建模友好。而且很多資料都提到這種焊點疲勞理論更好，對網格的敏感度最低。 但是這種焊點得到的結果其實對網格還是相當的依賴，特別是有特征的位置。 經驗來說，損傷在200以內的焊點，優先檢查網格，將焊點遠離特征或者載荷路徑 200以上的焊點優先增加焊點，如果不能解決，一般考慮直接刪除該焊點 損傷不大的焊點，多數時候增加結構膠，降低焊點力。
展開 
白車身焊點優化設計（原創工程實例）
1 工程背景
白車身一般有4000-6000個焊點，如何合理地設計焊點的數量及位置，對降低產品成本，提高結構的綜合性能具有重要的意義。近幾年，某些主機廠利用拓撲優化的方法對焊點布局的優化進行了很多研究，并在新產品開發中取得明顯的效果。
2 案例介紹
某款白車身在設計中后期，設計工程師依據結構及工藝經驗，完成焊點布置的設計。到項目的該階段，白車身剛度、模態、安全性能基本滿足設計要求，但項目部要求進一步優化產品成本構成。于是虛擬試驗部將前期對焊點優化的研究技術應用到該車型的設計中。設計部依據仿真優化的結果，將焊點數量由5630降到5248，減少382個焊點，綜合節省成本約40元。焊點優化效果如下圖，其中藍色焊點代表可去除點：
3 模型設置
白車身焊點拓撲優化過程，包括變量定義，約束條件、優化目標等關鍵步驟。
（1）優化分析工況：
①扭轉工況：約束后減震器安裝點全部自由度，前減震器安裝點連線中點Z向平動自由度；前減震器安裝點施加3000N.M。
②彎曲工況：用RBE2抓取各減震器的安裝點，約束各主點的相應自由度；在左右門檻梁對應與B柱中心的位置，用RBE2抓取3*3或2*4個單元格。用RBE2抓取這兩個RBE2的主節點，形成剛連，在最后生成的主節點上施加Z向的-3000N的力。
③模態工況：新建EIGRL卡片，提取10-80Hz范圍內的無約束自然模態頻率。
（2）變量定義
在定義焊點變量前，首先對焊點分區，把不同區域的焊點進行分區管理，同區域的焊點具有相同的顏色，分區效果如圖所示，不同區域的焊點在優化過程中區別控制。
（3）優化約束
彎曲剛度＞設計值；扭轉剛度＞設計值；模態頻率＞設計值。
（4）優化目標：焊點數量最少。
展開 盤點有限元中常用的焊點
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帽型梁案例
為了對比6種焊點模擬方式的差異，以帽型梁為模型，建立不同焊點的有限元模型。采用六種焊點模擬方法對帽型梁焊點建模，對比不同焊點對自由模態的固有頻率的影響，依據參考文獻中的模態測試數據進行焊點評價。焊點評價采用模擬精度和建模時間兩個指標。帽型梁共有20個焊點，焊點直徑5mm，焊點間距為50mm。焊點的有限元模型如下圖所示。
說明：六個模型的焊點位置、焊點直徑完全一致，對實體單元和Brick單元的有限元模型進行了細化，暫且認為網格精細程度對模態求解影響不大。
結論
1） 剛性梁單元和可變形梁單元前三階固有頻率相近，在不發生焊點斷裂的前提下，二者模擬效果相似。
2） 實體單元和ACM2單元前二階固有頻率較為接近，第三階相差較大。也可能是網格的差異引起的。
3） 與參考文獻的試驗模態相比，模擬精度從高到低依次是：實體單元→Rrick單元→Cweld→ACM2單元→可變形梁單元→剛性梁單元
建模效率由高到低依次是：剛性梁單元→可變形梁單元→Cweld單元→ACM2單元→Brick單元→實體單元
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小結
綜合來看，實體單元和Brick的模擬精度最高，可模擬焊點的失效，但是建模時需要細化網格，建模效率低，不適合有大量焊點的白車身點焊結構建模中。剛性梁單元和可變形梁單元需要實現節點對節點的垂直連接，對焊點附近的網格協調性要求很高，大大增加了網格劃分的難度。Cweld單元和ACM2單元不受網格協調性的限制，且模擬精度高、建模時間短，可設置焊點的失效，推薦采用。
展開 CATIA軟件：小球或圓柱體類型機器人焊點坐標數據提取
5.打開機器人點焊焊點坐標數據提取軟件（Win10系統以管理員身份運行），保持默認設置，然后在CATIA軟件中新創建的零件“Part1”下點選“零件幾何體”，點擊“Points”按鈕，稍等片刻待瀏覽樹中焊點坐標數據數模球心處創建的點參考元素（曲線、曲面等）全部高亮顯示后，焊點坐標數據提取完成。
6.打開Excel電子表格，然后右鍵粘貼或使用快捷鍵Ctrl+V，將提取的機器人焊點坐標數據粘貼到電子表格當中。對焊點數據數模進行測量對比，可以看到提取出的焊點坐標數據與測量數據相同。
三、圓柱體焊點坐標數據提取
機器人圓柱焊點坐標數模與小球焊點坐標數模提取方法類似，不同之處是圓柱焊點坐標數模無法一次性在圓柱中心處創建“點”，需要多個步驟完成。
1.參考上述小球焊點坐標數據提取方法，在圓柱體焊點坐標數模下創建零件Part1，并在Part1下創建“點”，在選擇創建點的參考元素時點選圓柱面的上邊緣即可。
2.點擊下方的“測量間距”命令按鈕，然后測量機器人焊點圓柱體高度，本例焊點圓柱體高度為6mm。
3.右上角右擊羅盤，在彈出的快捷菜單中點選“自動捕捉選定的對象”，然后左側瀏覽樹中全選在機器人焊點圓柱數模上創建的“點”，羅盤自動移動到創建的點上。雙擊羅盤上任意綠色坐標軸，在打開的羅盤操作對話框中，沿W后輸入3mm（6/2=3，圓柱體高度中心處），點擊后方的“向下箭頭”，可以看到所有的點由圓柱平面處移動到圓柱體中心處。
4.創建的“點”移動到圓柱體中心后，參考上述小球焊點坐標數據提取方法，即可將焊點坐標數據提取出來了。當然，除了使用焊點坐標數據提取軟件進行提取外，也可以使用之前介紹過的三種方法進行焊點坐標數據的提取。
····The End····
展開 Abaqus中焊點模擬方法
1.焊點模擬操作方法：
Abaqus中焊點模擬，常用的是fastener方式，單元類型為*CONN3D2。在Hypermesh中，生成焊點操作步驟為：
（1）進入焊點面板：1D>connectors>spot；
（2）將焊點類型切換至fastener；
（3）從CATIA中導入焊點文件（制作為焊核幾何中心的點）；
（4）在num layers中根據焊點的層數，選擇tatal 2為兩層焊點，total 3為三層焊點；
（5）選取焊點后，creat焊點
焊點生成后，需要設置焊點屬性。焊點屬性分為兩個部分，一部分用于指定connector的屬性，即定義*CONN3D2單元的類型；另一部分用于設置焊點的尺寸。
（1）指定*CONN3D2屬性為焊點：
*CONNECTOR SECTION，ELSET=HMprop_HM_C_1
JOIN,ALIGN
或者，
*CONNECTOR SECTION，ELSET=HMprop_HM_C_1
BEAM，
（2）指定焊點尺寸：
*FASTENER PROPERTY, NAME = HM_P_1
3.0 ,
以上設置完成后，即完成焊點模擬。
展開 五金沖壓件焊接中焊點的質量標準是什么？
五金沖壓件加工中，有些小的零件需要焊接加工才能成型，在焊接中需要對焊點有什么樣的質量要求和標準，下面簡單說一下點焊；
1、首先在焊點的外觀質量上來看，焊點表面呈圓形或橢圓形，焊點的數量、位置、尺寸等應符合產品工藝和圖樣的要求，焊點目視無裂紋、氣孔、脫焊、過燒、燒穿等情況；
2、壓痕的深度；不可大于板厚的20%，如果兩工件的厚度比大于2：1，壓痕深度可增大到20%~25%，任何壓痕要拋光處理；
3、焊點直線度：焊點直線度之差左右位移量不大于3mm；
4、五金沖壓件焊接中的焊透率，為30%到80%；
5、沖壓件焊接時焊點需均布，焊點間距之差為±5mm,不得積累。當最后一個焊點間距不能滿足要求時（間距過大或過小）需進行調節，保證焊點均布；
6、焊點的數量，符合該工位《焊裝標準作業指導書》的要求，工藝文件中規定某個焊接邊的點數為5個或者更少的時候，不允許出現有缺陷焊點或少焊點。工藝文件中規定某個焊接邊的焊接點數為6個或者更多時候，允許的缺陷焊點數量和多余的焊點數量見下表:
7、如果一條焊接邊允許有兩處或者兩處以上的缺陷焊點，那么缺陷焊點間應至少有一個好的焊點間隔，才可以看做合格，焊縫末尾的焊點不能有缺陷；
8、如果發現有異常的焊點，在相應的焊點上做好異常狀態的記錄，并將結果記錄在檢驗記錄單上，并執行焊接質量問題處理流程了；
9、若缺陷焊點超過總數的1%，也算作質量不合格；
文章推薦：在沖壓件模具設計中凸、凹模鑲拼結構設計原則是什么？
展開 【論文解讀】汽車一維焊點失效模擬-碰撞安全
對焊點的數量進行優化， 增加了 5 個焊點后， 如圖 8( 右) ，仿真結果顯示碰撞后結構保持完整， 能夠滿足碰撞安全要求。焊點失效參數數據庫建設到一定規模后， 即可在整車范圍的焊點模型使用經過試驗標定的失效參數，在開發過程中不斷優化存在碰撞失效風險的焊點，模型的精確性能夠得到保證。
本論文研究了在轎車有限元碰撞仿真中準確模擬焊點失效的方法。對點焊樣件進行拉伸和剪切力學實驗，建立了試驗的一維焊點有限元模型和相應的失效模型，使用數值優化等方法，對焊點失效模型的參數進行了校核標定，使仿真中焊點的受力和失效后吸收的能量與試驗的偏差最小。應用此方法在仿真中再現并解決了某次碰撞試驗中出現的焊點開裂問題。提出了建立車身焊點失效參數數據庫的設想。
[1]連志斌,劉雍.基于試驗標定的轎車碰撞焊點失效模擬方法研究[J].上海汽車,2015(06):50-53.
大家好，為了更好地提升自己，幫助自己對最新研究進行整理和復盤，本人在學習相關文獻時會進行相關總結和分享，希望對大家有所幫助和啟發，有問題請及時反饋和聯系，謝謝！
展開 MeshWorks焊點快速創建及參數化應用
某OEM關于車身焊點的數據，原來主要有兩種方式實現：
1.CAD設計部門發布車身焊點數據：通常需要3個人一個星期才可以完成整個白車身焊點
2.CAE部門用網格軟件直接在網格模型上生成焊點，操作繁瑣，需要3個人3天才可以完成。
引入MeshWorks后：
1. 直接在網格模型上快速生成焊點，操作簡單，只需要1個人一天時間即可完成整個白車身焊點的生成。
2. 生成的焊點而且可以動態的進行參數化調整，對于方案修改和優化非常有價值！
點焊連接是車身連接中最常見的方式，一般采用ACM焊點類型建模。焊核用實體單元模擬，直徑根據焊點的實際直徑確定。在DEP MeshWorks中只需要一步生成，不需要導入幾何點，幾何線，效率相比較其他軟件提高一倍以上。
MeshWorks點焊步驟
1：利用Node by path選擇需要打焊點的節點，如下圖：
2：選擇有焊接關系的上下板
3：修改點焊參數，例如間距，實體單元尺寸等，最后“Realize”生成焊點；
完整步驟如下面動圖所示：
MeshWorks焊點參數化
MeshWorks可以極其方便的實現焊點參數化，動態得調整焊點間距，重新分布點焊單元，工程師不需要重新打焊點，也可以做焊點減重分析，這對于方案修改和優化非常有價值！
展開 
【論文解讀】焊點力學模型失效參數獲取試驗-碰撞安全
焊點作為連接鈑金件的重要組成，碰撞中隨著鈑金件的變形，焊點受到的并不是單一載荷的作用，而是一種復合載荷，包括拉伸力、剪切力、剝離彎矩和平面扭矩，如圖1 所示。這些載荷的綜合作用會導致焊點連接功能或承載功能的失效。
圖1 焊點受力示意圖
根據焊點的實際受力情況，將復合載荷的作用分解為多個單向載荷的組合作用，構建基于力的焊點失效準則:
根據對失效準則中參數的分析，基于力的焊點失效判據將單個焊點的復合受力模式分解為拉伸力、剪切力、剝離彎矩和平面扭矩。不同的載荷類型選用對應試驗方式，通過十字拉伸試驗獲得焊點的軸向最大失效力，一字剪切試驗獲得焊點的切向最大失效力，折邊剝離試驗獲得最大剝離彎矩，扭轉試驗獲得最大平面扭矩，各試驗方式如圖2 所示。本文中選取1. 6mm 厚的U1500 熱成型鋼板與1. 0mm 厚的B250P1 的搭接組合作為失效判據有效性的研究對象，根據不同的工況對該搭接組合進行力學性能試驗，所獲得的焊點失效參數如表1所示。
圖2 焊點力學性能試驗
通過在CAE 模型中對焊點添加失效判據，解決了汽車碰撞有限元模擬中難以準確預測焊點失效的問題。基于焊點力學性能試驗獲取的焊點失效參數建立焊點失效判據; 通過多焊點部件的仿真與試驗對比，驗證了焊點失效判據的有效性。結果表明，添加焊點失效判據能反映真實的焊點受力和失效情況。
展開 基于HyperWorks焊點等效方法在白車身分析中研究
來源：Altair論文集 作者：陸志成
關鍵字：OptiStruct ACM焊點 白車身模態 扭轉剛度 彎曲剛度
本文首先從焊點對單個零件的影響進行分析，包括焊點類型及焊點等效方法的研究，通過與實驗進行對標，從而定義合理的焊點模擬形式，并將該焊點模擬形式及等效形式應用于整個白車身，分析其模態、彎曲剛度及扭轉剛度。
1 引言
汽車在不同的路面上行駛時，需要承受各種載荷的作用。車身剛度性能的好壞會直接影響汽車的行駛性能，例如，剛度不足會影響到車廂的密封性能，及汽車的NVH性能，甚至會影響到碰撞性能，因為汽車發生碰撞時，過大的車身變形會造成車門卡死、玻璃破碎等現象，進而威脅到駕駛艙中人員的安全。所以，車身結構剛度是車身性能評價的一個非常重要的指標。
在CAE領域，一個系統的研究涉及的工況較多，有時需要建立多套CAE網格模型，需要很多的人力成本、建模成本，模型管理起來也不方便。本文首先從焊點對單個零件的影響進行分析，包括焊點類型及焊點等效方法的研究，通過與實驗進行對標，從而定義合理的焊點模擬形式，并將該焊點模擬形式及等效形式應用于整個白車身，分析其模態、彎曲剛度及扭轉剛度。
2 焊點類型的研究
轎車的白車身主要由大量的覆蓋件焊接而成，在CAE分析中，焊點的模擬方式種類很多，常用的焊點模擬類型有RBE2、BAR、CWELD、ACM，而選擇不同的焊點模擬方式得到的仿真結果是有差異的。因此，首先建立一個簡單的梁模型，通過14個焊點連接，網格尺寸大小采用20×20mm，仿真模型如圖1所示，比較4種焊點的結果差異，從表1中可知，20×20mm的網格，ACM與實驗值對標最好，后續分析將基于ACM焊點類型進行研究。
展開 焊點失效的熱振耦合疲勞仿真分析
其中尤以銅錫間之良性Cu6Sn5(Eta Phase)及惡性Cu3Sn(Epsilon Phase)最為常見，對焊錫性及焊點可靠度(即焊點強度)兩者影響最大。
7、焊點微結構演化機理
7.1 焊球老化與時間的關系
△圖11：SAC焊球隨老化時間變化剪切力變化
7.2 SAC焊料與時間的關系
△圖12：不同老化時間SAC焊料IMC演化規律
車身焊點布置優化方法
汽車車身作為焊接結構，焊點的數量和布局對車身結構性能具有重要影響，同時焊點數量也影響生產節拍和制造成本；傳統的焊點布置往往依據經驗進行設計，部分區域的焊點數量過少，影響車身結構性能，部分區域的焊點數量過多，增加制造成本及焊接時間。
