案例分享 | 基于Simufact的前纵梁点焊焊接变形仿真优化

导航：本案例应用Simufact仿真软件，在工艺设计阶段对U型三面搭接这种常见的白车身焊接结构的焊接工艺进行了分析，从而得到最佳优化方案，减少了后期调试成本。


U型三面搭接焊接结构

在白车身焊接结构中，U型三面搭接焊接结构是一种典型结构，常出现于下车体结构加强区域，涉及悬置等机构安装，其精度要求高。以车身前纵梁为例，如图所示。




前纵梁零件构成图

三面搭接截面图

当前问题

由于其三层板焊点多，热输入量大；零件弧面搭接多，搭接间隙难保证等原因，其焊接变形量大。为保证其总成精度，需对焊接变形问题重点分析。传统分析方式通过大量现场调试寻找优化方案，浪费时间和人力物力，浪费调整时间和人力物力，因此选用Simufact有限元仿真软件在数模阶段就对焊接工艺进行优化，可以大幅度减少后期的调试成本。

Simufact Welding仿真建模

针对上述问题，工程师从焊接顺序、工装优化、搭接间隙优化三个关键管控方向，提出优化模型，对比确定最优方案，并使用Simufact Welding仿真软件对提出优化方案进行仿真验证。仿真包括成型焊、补焊两序焊接过程；基础模型采用六面体网格的形式，模型搭建如下图所示。

Simufact Welding建模示意图
评价测点统一如下图、表所示。

评价测点标示

方案汇总

a）焊接顺序优化方案

本次依据成型焊工序和补焊工序，共拟定3种不同焊接顺序。

某一焊接顺序示意图

b）工装优化方案

共设计两种方案用于比夹具定位与焊接区域距离对焊接变形影响；

共设计两种方案用于对比补焊夹具增加定位夹具与否的影响。

支撑夹紧及补焊定位点示意图

c）搭接间隙管控

共设计两种方案用于评价搭接间隙对三面搭接焊接变形的影响。

两种搭接间隙管控方案



仿真结果

在使用Simufact Welding软件对各个方案进行仿真后，综合以上的优化方案仿真结论，可以得出前纵梁焊接变形的最佳优化方案。继续采用Simufact对最佳优化方案进行仿真，得到仿真结果如下图所示。


优化后仿真云图
结论

通过对比不同的方案仿真结果，可以得出有效的优化方案。在焊接顺序、工装优化、搭接间隙优化三项对比分析中选取各自最优的方案，并根据结论重新设置仿真模型进行求解计算。

经计算，前纵梁点焊后的变形量结果在0.6mm以内，满足前纵梁纵梁精度质量要求。本案例实施方式和结论也可以推广到其他U型三面搭接焊接结构，为精度管控提供有效的方案参考。



总结

本文通过以点带面，分析“U”型搭接结构的焊点优化和实物对比，对于其他结构的焊接变形的分析提出一个分析的流程和参考。

通过采用Simufact仿真技术，对焊接变形进行仿真和对策实施，在达成预期品质的同时可大幅度减少工业化阶段的调试周期和成本，对降低调试成本具有很好的参考意义。

本文通过以点带面，分析“U”型搭接结构的焊点优化和实物对比，对于其他结构的焊接变形的分析提出一个分析的流程和参考。

通过采用Simufact仿真技术，对焊接变形进行仿真和对策实施，在达成预期品质的同时可大幅度减少工业化阶段的调试周期和成本，对降低调试成本具有很好的参考意义。

采用Simufact Welding焊接仿真软件，对各项焊接方案进行虚拟测试，可协助用户在达成预期品质的同时可大幅度减少工业化阶段的调试周期和成本，对降低调试成本具有很好的参考意义。



文章来源：麦克斯乐

微信扫码分享