定位焊点位置优化设计方法研究.docx

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定位焊点位置优化设计方法研究

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刘纪王地川罗凤平陆玉凯

摘要：为了提高车身定位焊点选取的准确性，文章对焊点仿真建模的各项参数进行了灵敏度和相关性研究，给出了焊点参数对一阶模态影响因素的定量分析数据;采用hyperstudy及OptiStruct软件进行了定位焊点的位置选择方法研究，给出了在规定节拍下的多个零件组焊的最优焊点分布矩阵，结果表明：（1）焊点直径是影响一阶模态最重要的影响因素;（2）采用焊点离散优化设计的方法可以对定位焊点的选择提供设计依据。

关键词：定位焊点;Hyperstudy;焊点参数灵敏度;焊点参数相关性;有限元

：TH706?：A?：1671-7988（2020）21-62-04

Abstract：InordertoimprovetheaccuracyofGEOWeldingSpotselection，thesensitivityandcorrelationofvariousparametersofWeldingSpotsimulationmodelingarestudied，andthequantitativeanalysisdataofsolderjointparameterstothefirst-ordermodalinfluencefactorsaregiven;themethodofselectingthepositioningsolderjointisstudiedbyusinghyperstudyandOptistructsoftware，andtheoptimalsolderjointdistributionofmultiplepartsunderspecifiedbeatisgivenTheresultsshowthat：（1）WeldingSpotdiameteristhemostimportantfactoraffectingthefirst-ordermode;（2）ThediscreteoptimizationdesignmethodofWeldingSpotcanprovidedesignbasisfortheselectionofWeldingSpot.

Keywords：Locationsolderjoint;Hyperstudy;Solderjointparametersensitivity;Solderjointparametercorrelation;Finiteelement

CLCNO.：TH706?DocumentCode：A?ArticleID：1671-7988（2020）21-62-04

1前言

點焊是汽车钣金件的主要连接方式之一，以其利于实现自动化机械化而被广泛采用。传统的点焊工艺布置多采用经验及对标的方法，且大规模采用机器人抓手进行工件搬运，由于节拍要求，定位焊点数量需要尽可能的降低，因此在后期试生产中需要不断优化焊点的位置，或需要增加机器人抓手的夹紧点，且很难评价定位焊点位置的优劣和对焊接尺寸精度的影响，笔者根据多年的经验提出了一种新的焊点位置离散优化的仿真方法，供大家探讨。

2主流的焊点位置优化方法

现在行业内主流的焊点布置优化方法一般采用各向正交惩罚材料密度法，即SIMP，将有限元模型设计空间的每个单元的密度作为设计变量，该单元密度同结构的材料参数有关（单元密度与材料弹性模量E之间具有某种函数关系），0～1之间连续取值，优化求解后单元密度为1（或靠近1）表示该单元位置处的材料很重要，需要保留;单元密度为0（或靠近0）表示该单元处的材料不重要，可以去除，从而达到材料的高效率利用[1]。

但是该方法在焊点的拓扑优化中，以焊点的体积分数为设计变量，约束焊点的体积分数，以一阶固有频率最高为设计目标时，焊点由于惩罚系数的选择需要试算法，且很难全部实现焊点的0～1分布，优化不彻底，棋盘格现象较为严重，在此定义为焊点选取的软方法。本文提出了一种新的方法，记为焊点选取的硬方法，即强行将焊点进行0～1分布，实现焊点的离散仿真研究。

3焊点模型的建立方法

目前对于白车身点焊的模拟，主要有3种类型。

（1）使用刚性梁单元对所焊接的面网格进行点对点连接。

（2）采用剪弹性两单元，如CWELD及CFSAT等。这种特殊的剪弹性梁单元，是通过Krichoff壳理论建立约束方程将所焊接单元连接，可以定义焊点直径。

（3）采用ACM2单元，这种类型焊点是先建立一个六面体块单元，然后将六面体通