基于數(shù)值模擬技術(shù)制定汽車結(jié)構(gòu)件的焊接工藝

1、基于數(shù)值模擬技術(shù)制定汽車結(jié)構(gòu)件的焊接工藝劉國山’。蔡金生。李金寶，閏琳，王子國’。郝明學’，張雷’。周明文’(1中國第一汽車股份有限公司技術(shù)中心，吉林長春130()11；2陜西重型汽車有限公司汽車工程研究院，陜西西安710200)摘要：汽車結(jié)構(gòu)件焊后產(chǎn)生的焊接應(yīng)力、焊接變形對產(chǎn)品的使用壽命、尺寸精度及零件的后序裝配影響很大。通過數(shù)值模擬技術(shù)可以選擇合適的焊接_I：藝方案，找m焊接應(yīng)力、焊接變形對結(jié)構(gòu)最有利的焊接工藝，從而使被焊總成的壽命

2、提高、寸精度滿足要求。文巾以典型的汽車底盤件為例，利坩數(shù)值模擬技術(shù)分析不同焊接順序、焊接方向?qū)Y(jié)構(gòu)中焊接應(yīng)力、焊接變形的影響，并進行了試驗驗證。通過該項研究找到了一種采剛數(shù)值分析技術(shù)制定汽車結(jié)構(gòu)件焊接工藝的方法，有利于汽車結(jié)構(gòu)件產(chǎn)品，F(xiàn)發(fā)巾設(shè)fI：藝方案，提高產(chǎn)品開發(fā)進度、關(guān)鍵詞：焊接數(shù)值模擬；汽1零件；殘余應(yīng)力；焊接變形；焊接J藝中圖分類號：rG404Weldingsimulationforoptimizingweldingproce

3、ssonautomotiveconstructionpartslJiuGuoshan‘，CaiJinsheng，LiJinbao，YanLin，WangZiguo，HaoMingxue’，ZhangLei，ZhouMingwen(1ChinaFAWCo，LtdR&DCenter，Changchun130011，China；2ShanxiHeavyDutyAutomobileCo，LtdR&DCenter，Xi’an710200，Chin

4、a)Abstract：Itesi(1uaIslressall(idefiwmationot’dIflowelde(IS[1ll(![HreslaveagreatinllueneeOilthefatiguelitimesizeaecuratvandpartsassemblyWehtingsimulationfoptimizingthewehlingprocessisusedtoimprovethefatiguelife|inIt“an(1

5、sizeaeeHraeyofweldedassemblyInthepl’eserltlmpm’theappli(ati(mof‘a(chǎn)threedimensi(malfiniteelenienlmodelforweblingsimulati(inofcllassisctmlponentsisdeseril)edThel’esearc]1notonlypaysI|lO|’attention“)thesimulationol’wehlingpr

6、oessbutalsofocuscsonitseffeets011res~(hm1s【l’essanlIdefter’marionThepraeli(eshowsthatwehlingsinmlatiot1(：all1)USe(1irlt)raetitaIindustrytoopti~nizewehlingprocessaridimpmve(tevelolmentprogressofthe1)roductsKeywords：wIJhli

7、ngsimtdationautoparts：resi(tualslress；IItto|‘lnation；wehlingpr(，eessO前言隨著汽乍I業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)品更新?lián)Q代加快，需要7JIl快新產(chǎn)品的研發(fā)速度汽車結(jié)構(gòu)件的焊接質(zhì)量直接影響糾產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的合理性和可靠性，反復地焊接試制／f僅浪費時間，并且要花費大量資金。而數(shù)值模擬就是通過淵整焊接r，控制焊接變形以及降低焊接殘余應(yīng)力，進而優(yōu)化生產(chǎn)T序，達到節(jié)約成本，縮短研發(fā)周期及滿足1作性能和

8、安全性能的日的。焊接順序lj方向?qū)Y(jié)構(gòu)件焊后的殘余應(yīng)力、焊接變形影響很大，一個l1多條焊縫組成的汽車結(jié)構(gòu)件，根據(jù)不同焊接順序和焊接方向flgtf~序，可以有很多種焊接r藝方案，確定合理的焊接1一藝方案，使得焊后應(yīng)和變形減小，具有很大的實際意義l汽車結(jié)構(gòu)件焊接應(yīng)力的數(shù)值模擬義【l以新開發(fā)的某款車型扭轉(zhuǎn)梁橫梁加強板的焊接1一藝為研究對象，該部位是該結(jié)構(gòu)件的薄弱環(huán)節(jié)，其承載能決定了該結(jié)構(gòu)件的疲勞壽命，應(yīng)用SYSWELD軟件，模擬不同焊接I：藝

9、方案下的焊接殘余應(yīng)力和焊2()I3年第3期1學兔兔www.xuetutu.com：fl1定義Ⅲ貝時lI為Wi逆f【1J引為W；范之內(nèi)降低應(yīng)力集葉1處的焊接殘余應(yīng)力是延長產(chǎn)^_『l壽命的力‘法之一，通過表3中焊接應(yīng)力數(shù)值模擬結(jié)果對比，第2方案為最佳：廳‘案如l所示，當采用方案l(Wl，W3，W2)的順序和向焊接時，此扭轉(zhuǎn)梁俞架試驗達到4萬次時，橫梁加板經(jīng)常住圖l所示位置殲裂。通過減少應(yīng)力梯度，日r以減少負衙循環(huán)中產(chǎn)生的裂紋，延長產(chǎn)品的壽命

10、，所以提取JJff強板焊縫開裂位置點的應(yīng)力分印情況，見岡4從4巾rIj胥采川方案2(w3，Wl，W2)，焊縫開、卜J勺f，J，JJJ一，J、，J‘向JJ：DU；JJ力圖4W1焊縫開裂位置處節(jié)點一應(yīng)力對比圖采J_H方案2的焊接順序幣方向?qū)朕D(zhuǎn)梁橫梁加強板進行焊接，此抓轉(zhuǎn)梁臺架試驗壽命從4萬次提高刮16萬次Ffi此口r，通過數(shù)值模擬蒯櫻焊接豈，可以效控制焊接變形及降低焊接殘余應(yīng)J，進而優(yōu)化產(chǎn)芋，提高產(chǎn)品壽命2某車型副車架焊接變形數(shù)值模擬剛是

11、乘刷4重要的保安件，焊縫數(shù)量多，結(jié)構(gòu)復雜，焊接t時變形較大變形的大小主要取決lJ：焊接I藝參數(shù)、焊接順序、焊接方向和約束條件等【大J素，這些素都fI丁以在Jj的接變形的數(shù)值模擬軟件WehlPlanner中進行快速模擬通過數(shù)值模擬分析，可以優(yōu)化焊接過程，得到一個較小變形的丁藝方案。焊接數(shù)值模擬分析一般屬于f!線性計算，遇到大，結(jié)構(gòu)件網(wǎng)格較多的情況，汁算f1J‘問村I當冗長。’巾給r一利I簡化的數(shù)值模擬力‘法，有較高的精度，大大省J，i算時

12、問利川焊縫收縮原，以『網(wǎng)格形式進行數(shù)值分析，5，町以減少汁箅II、f問、通過設(shè)定材料屬性、焊縫寬度、裝央條件、焊接順序及焊接方，模擬副1架的焊后變J髟趨勢6(圖rlI厭色為剮乍架焊后變形趨勢)為控制剮乍架焊接變形，模擬不同iI接Jil~J下的變形結(jié)果，，f以得到較優(yōu)焊接順序下較小的變形結(jié)果7所爪(rI厭色為剮架焊變形趨勢)為驗證數(shù)值模擬汁箅2占果，使川一坐標測儀塒焊后副乍架進行測f，結(jié)果表叫，副乍架總成的焊變形趨勢與數(shù)值模擬結(jié)果的變形趨