汽车车架纵梁焊接变形预测

车辆工程技术137维修驾驶0　引言 本文选择的研究车型为某越野车，该车型的前悬架为扭杆式双横臂独立悬架，后桥为四连杆可变刚度螺旋弹簧整体桥式，这种结构能够确保越野车的驾驶性能，同时还能确保驾驶人员的舒适程度，但是在车型试运行过程中，发现汽车车架纵梁容易出现开裂问题，为此，本文针对这一问题进行CAE 分析及改进设计。

1　汽车车架纵梁开裂CAE 分析1.1　建立CAE 分析模型 本文对传统的车架结构CAE 分析模型进行了简化处理，具体是省略了部分非承载构件，以荷载作用点为单元节点。

通常情况下，在对汽车进行CAE 分析时，大部分选择梁单元模型，这是因为梁单元模型能够更好的模拟变形效果，但是其应力分析效果是有限的。

此外，梁单元并不能描述复杂的车架结构，同时还会忽略扭转操作导致的截面变形，因此，应用梁单元模型作为CAE 分析模型得到的计算结果并不准确[1]。

为此，本文为了得到更加精确的计算数据和结果，选择应用shell 单元模型为CAE 分析模型，在结合本次实验车型结构进行简化处理后，到了得到了最终的CAE 分析模型。

汽车车架纵梁开裂CAE 分析及改进设计程思远（江铃汽车股份有限公司,南昌 330001）摘　要：本文首先进行了汽车车架纵梁开裂CAE 分析，其次提出了汽车车架纵梁改进设计方式，在分析汽车车架纵梁开裂原因的基础上，改进汽车车架纵梁开裂相关联结构设计方式，以此来消除汽车车架纵梁开裂问题，进而提高汽车车架纵梁相关联结构质量，确保行车安全，同时降低汽车的维修概率和费用。

关键词：汽车车架；纵梁开裂；CAE 分析；改进设计 单元网格划分及单元规模是影响CAE 分析模型计算结果精确程度的重要因素之一，本文应用的大部分单元网格规格为8cm×8cm，此为一般单元；针对部分特殊结构，如连接位置、截面变化位置等应力集中位置，应用的单元网格规格为2cm×2cm，此为细化单元；一般单元与细化单元之间相连接的位置应用三角形板单元，此为过度单元。

汽车车架焊接变形及控制方法摘要：焊接变形经常出现在汽车车架生产过程中，对产品外观产生影响的同时还有可能给企业带来损失。

本文主要对焊接变形的种类以及产生的原因进行解析，并提出几点焊接变形的控制方法供大家参考。

关键词：汽车车架；焊接变形；控制abstract: the welding deformation is often in automobile frame production process, the influence of product appearance at the same time and may brings to the enterprise loss. this paper focuses on the welding deformation’s type and the causes for the occurrence of analytical, and puts forward some of the welding deformation control method for your reference.keywords: auto frame; the welding deformation; control 中图分类号：f407.471文献标识码：a 文章编号：一、绪论焊接技术在汽车工业中广泛应用，然而焊接技术为汽车工业做出巨大贡献的同时也给技术人员带来一些困扰，那就是焊接变形，焊接变形有许多种类，不同种类的焊接变形所产生的原因也不尽相同。

二、焊接变形的种类以及产生的原因现阶段，在汽车车架生产中焊接结构的零件厚度一般为2～4mm，通常采用co2气体保护焊，该种方法的特点有成本低、变形小、生产效率高、抗锈、易操作、焊后不清渣、抗氢和抗裂纹能力强、适合全位置焊及易于实现焊接过程的机械化及自动化等。

所以，co2气体保护焊被广泛应用于汽车车架的焊接中。

此外，co2气体保护焊的热量较为集中、热影响去较窄，但是因为母材较薄且焊缝较多，其焊接变形比汽车车身薄板点焊要大。

浅析重型车架纵梁塞焊合梁缺陷及预防措施车架纵梁是重型汽车车架总成上的重要零件之一，由内、外梁两层梁焊接组成，在手工塞焊合梁时常常出现咬边、焊瘤、气孔等缺陷，直接影响车架总成及整车装配质量及使用强度，文章重点分析了重型汽车纵梁塞焊合梁焊接缺陷产生的原因，以及预防缺陷产生的措施。

标签：汽车纵梁；焊接缺陷；预防措施；塞焊合梁前言随着我国物流产业、基础建设的快速发展，重型汽车的使用量越来越大。

车架纵梁是重型汽车脊梁中的脊梁，它决定着整车质量和安全性，而塞焊合梁的焊接质量更是纵梁产品质量的关键，对焊工的操作技术要求高，焊接质量在一定程度上决定于焊工的操作技术。

因此，如何预防塞焊合梁焊接过程中缺陷，提高合梁焊接质量，已是我们日常生产中探讨的重点。

1 造成塞焊合梁缺陷的各种原因及预防措施分析塞焊合梁是先将车架内加强梁（内梁）上切割出塞焊孔后与纵梁压形（外梁）按装配图纸装配在一起，用手工电弧焊焊接成纵梁总成的加工过程（示意图见图1）。

由于内外梁长度较长（6m-12m），厚度较厚（5m-7m），塞焊合梁时经常产生的缺陷如气孔、夹渣、裂纹、焊接变形等都会影响塞焊孔焊接强度，造成纵梁钻孔时塞焊孔开焊，加大合梁间隙，严重时会造成内加强梁与外梁脱离（如图2、图3），直接影响车架总成及整车装配质量及使用强度，在多年的生产实践中，我和班组成员积极发挥集体智慧，群策群力，摸索出了下面一套预防塞焊合梁焊接缺陷，提高合梁焊接质量的方法。

1.1 咬边产生原因：（1）焊接电流过大；（2）电弧过长及角度不当；（3）运条不当。

防止措施：（1）选用合适电流（160A-210A），避免电流过大；（2）电弧不要拉的过长；（3）改进焊接手法，在塞焊孔内引弧，减少对纵梁表面电弧擦伤，焊条在塞焊孔内壁作均匀的圆周运动；（4）运条角度适当。

1.2 焊瘤产生原因：（1）电流选择过大；（2）熔池温度过高。

防止措施：（1）控制焊池温度；（2）选用合适的焊接电流，焊接电流选择180A-210A比较适宜，焊接电流大于210A时，增大热影响范围，易产生焊瘤。

第26卷第1期 2017年2月计算机辅助工程Computer Aided Engineering Vol. 26 No. 1Feb. 2017文章编号：l〇〇6 - 0871(2017)01-0013-07DOI：10. 13340/j. cae. 2017. 01.003影响汽车纵梁前段变形模式的因素曾婷，吴沈荣，张林波，涂金刚(奇瑞汽车股份有限公司汽车工程技术研发总院，安徽芜湖241009)摘要：在汽车前部4 0%偏置碰设计中，要求纵梁不能更改的前提下，希望纵梁前段由折弯变形改进 为压溃变形.通过竞品车研究和CAE仿真，确定除纵梁本身的设计外，能较大影响纵梁前段变形模 式的因素为前保横梁的强度、纵梁与吸能盒间安装板的强度，以及纵梁与安装板间的连接方式等.进一步的仿真分析发现，适当加强这些部位有利于纵梁的稳定压溃变形，并提升前端结构的能量 吸收.关键词：汽车耐撞性；前纵梁；压溃变形；折弯变形；前保横梁；安装板；能量吸收；仿真中图分类号：U462. 3 文献标志码：BFactors affecting front part deformation mode ofvehicle front railZENG Ting, WU Shenrong, ZHANG Linbo, TU Jingang(Automobile Engineering Technology Research Institute, C H E R Y Automobile Co. ,Ltd. ,W u h u 241009, Anhui, China) Abstract：As to the 40% front offset impact for a vehicle, under the requirement that the design of the rail is not changed，the front part of the front rail is expected to change the deformation mode from bending to collapse. Benchmark study and CAE simulation are performed. Besides the rail design，the strength of front bumper beam, the strength of the connection plates between the crash box and the rail, and the method connecting the rail to the connection plates are identified as the main factors, that affect the deformation mode of the front part of front rail. The further simulation analysis shows that a stable progressive collapse deformation of front rail can be implemented by the proper reinforcement of these parts, which can improve the energy absorption of the front end structure.Key words：vehicle crashworthiness ；front rail ；collapse deformation ；bending deformation ；front bumper beam；connection plate；energy-absorbing；simulation0引言车身结构耐撞性设计是汽车安全设计的基础. 车身结构的耐撞性是指汽车在发生碰撞时通过车身 结构的塑性变形吸收撞击能量的能力和通过撞击能 量减弱而防止车身结构变形能力的综合体现.[1]针对前部偏置碰撞工况，车身的主要变形吸能区域为 车身前部的压溃区，而纵梁是前碰的主要吸能部件，在碰撞安全结构设计中具有重要地位，对设计结果 有非常大的影响.在现有的研究中，纵梁的变形模式主要通过以 下方法进行控制:改变纵梁的截面形状、厚度，或改收稿日期：2016-08-08 修回日期：2016-11-08作者简介：曾婷（1985—），女，内蒙古包头人，工程师，硕士，研究方向为汽车碰撞安全结构设计，（E-mail) 12490973@14计算机辅助工程2017 年变纵梁诱导槽的位置、深度或形状[2];运用新材料[3_4];运用激光拼焊达到最合理的材料性能组合[5];更改纵梁材料厚度和吸能盒与纵梁的相对位置[6]等在现实情况中，由于平台沿用、布置或成本等问 题，纵梁本体可能不能更改，那么在偏置碰撞中，纵 梁前段为折弯变形且纵梁本体不能更改的前提下，找到对纵梁前段变形模式影响较大的因素，将纵梁 前段由折弯变形改进为逐渐压溃变形，提高纵梁前 段截面力、增加纵梁前段吸能，是碰撞仿真工程师需 要研究的课题.1纵梁前段变形前纵梁既是吸收汽车前部纵向碰撞能量的主要 结构，又是控制碰撞能量在汽车中分布情况的主要 装置.[7]设计良好的吸能结构能够把碰撞动能不可 逆地转换为塑性变形能.对于轿车中常用于纵梁的 薄壁金属构件，最重要的是在受到撞击载荷作用时 破坏模式稳定，并能以可控的方式通过本身的塑性 变形吸收能量.[8]薄壁构件的变形模式可表现为弯 折变形、翘曲变形或者皱褶压缩即压溃变形等.在这 几种变形模式当中，只有压溃变形的变形量最大，最 利于吸收碰撞能量.[9]汽车偏置碰撞时依靠单边的纵梁吸能，纵梁前 段压溃变形比折弯变形具有更高的截面力，可吸收 更多的能量，且前段的正向压溃也更容易控制纵梁 后段的折弯，使其进一步吸收能量，从而减轻其他吸 能件的负担，对1阶加速度均值的提高有很大作用，能够提高整体的偏置碰撞性能.在合理设置纵梁的压溃力后，必须保障纵梁前 段的抗弯能力.如果纵梁前段过早弯曲变形，会造成 整体压溃失稳，影响吸能效果.[1()]纵梁前段出现弯 折变形的主要因素有3个:一是碰撞产生的惯性力 形成的弯矩过大;二是纵梁局部能够承受的弯矩太 小;三是前纵梁吸能结构、变形次序和变形引导机构 设计不合理.[11]在前纵梁整体设计较合理且纵梁不 能更改的前提下，需要让第一个因素的影响尽量降 低，因此在保证刚度要求的前提下，必须同时保证前 保横梁、吸能盒和纵梁前段的整体抗弯特性.2前保横梁和吸能盒与纵梁间安装板的设计为降低偏置碰撞中由壁障碰撞变形产生的过大 弯矩，在不考虑更改纵梁的前提下，针对白车身结 构，能影响前部抗弯能力的结构主要有前保横梁、吸能盒、吸能盒与纵梁间的安装板，见图1.在此，不考 虑吸能盒本身设计因素，只探讨前保横梁、吸能盒与 纵梁间安装板的设计.图1前部结构示意Fig. 1 Schematic of front structure2.1前保横梁在高速碰撞中，车体前保横梁最大变形时刻越 靠后，即单位时间前保横梁在碰撞方向的位移越小，变形量越小，结构的平均承载能力越强，吸能能力也 越强.[12]前保横梁承载不足过早折弯，是导致纵梁 前段压溃不稳折弯的重要因素之一.前保横梁的制造主要有4种工艺方式:冷冲压、辊压、热冲压和铝铸.冷冲压的前保横梁较容易实 施，但若要横梁具有足够的承载能力，则冷冲压件需 要足够大的截面和厚度，对车身增重和前端布置都 不利，同时也会提高冲压工艺的要求.近几年，辊压 前保横梁实施很广泛，由于辊压材料的超高强度，在 同样的承载条件下，其截面和厚度都可以比冷冲压 件小，因此质量相比冷冲压前保横梁可以减少15%〜25%.热冲压（热成型）前保横梁强度高，因此质量可比冷冲压件减少40%，但是成本比前两者 高2倍以上.[13]铝合金前保横梁在合资车中应用较 广，在达到同样承载条件时质量更小[14_15]，但成本 较高，国内主机厂应用较少.综上所述，高强度的辊 压前保横梁易达到承载要求且质量较轻，成本较易 控制.辊压前保横梁截面不同对前保横梁整体吸能也 有影响[16]，一些竞品车的辊压前保横梁的截面和厚 度见表1，其中:a为前保横梁截面宽度乂为前保横 梁厚度，车型3无吸能盒.在正常情况下，辊压前保 横截面宽度在30〜40 mm，厚度1.2〜1.5 mm，无吸 能盒时需要增加截面宽度和厚度来提高前端吸能 性能.2.2吸能盒与纵梁间的安装板吸能盒与纵梁间安装板的设计业内无明确定 义，几款竞品车测量结果见表2.安装板总厚度一般 不小于7.0 mm，足够厚度的安装板也对前段压溃稳 定有一定作用.安装板与纵梁间连接多由L型板点 焊连接，如果无L型连接板，与纵梁连接的安装板第1期曾鋅，等：影响汽车纵梁前段变形模式的因素15也会伸出纵梁轴向的边缘与纵梁进行面连接，如车 型5.安装板与纵梁直接烧焊连接会导致前段变形 不稳定，且烧焊边易撕裂使得前端传力不连续，见图2.因此，为增加前段的抗弯能力，安装板与纵梁连接 最好通过面连接并点焊连接.表1前保横梁截面宽度与厚度对比Tab. 1 Comparison of width and thickness ofcross section of front bumper beams表2吸能盒与纵梁间安装板厚度对比Tab. 2 Comparison of thickness of connection platesbetween crash box and front rail车型车型4车型5车型6总厚度/mm7.387.4L型支撑板/mm 2.8无 2.3结构%OP•ffl 2纵梁与安装板间烧焊撕裂照片Fig. 2 Photo of welding failure between front railand connection plates3 实例验证根据以上竞品车和实车验中前保横梁、吸能 盒与纵梁间安装板的设计经验，对现有车型进行改 进，提高纵梁前段的抗弯能力.研究工况为C-NCAP 前部偏置碰撞，速度64 km/h，仿真采用壁障为Amp 公司的壳单元可变形偏置壁障（Offset Deformable Barrier，ODB).某车型在整车试验中的表现见图3,仿真中碰 撞fe型结果见图4.仿真換型结果与试验结果变形 相似，纵梁前段变形为向内折弯.图3纵梁前段变形试验照片Fig. 3 Experimental photo of front part deformation of front rail根据以上研究结果对前保横梁、吸能盒与纵梁 间安装板进行改进.3.1前保横梁原车前保横梁为2个冲压件焊接，截面大小为 60 mm X 80 mm，材料抗拉强度为780 MPa,厚度2.0 mm，见图5.前保横梁改为辊压件，截面大小为40 mm X 100 mm，材料抗拉强度为1 200 MPa,厚度1.5 mm，见图6和7.图5原前保横梁Fig. 5 Original front bumper beam16计算机辅助工程2017 年图6更改后前保横梁Fig. 6 Improved front bumper beama)更改前b)更改后图7更改前后前保横梁截面对比，mmFig. 7 Comparison of cross section of front bumper beam before and after improvement, mm3.2吸能盒与纵梁间安装板原车吸能盒与纵梁间安装板从前到后3块的厚 度依次为1.5,1. 5和2.0 mm，现改为厚度依次为 2.0，3.0和3.0 mm，安装板见图8.原车纵梁与安装 板间连接为一圈烧焊，见图9,现改为纵梁与安装板 间有L型板连接，并与纵梁和安装板点焊连接，材 料抗拉强度为590 MPa,厚度3.0 mm，见图10.图10改进后安装板与纵梁连接方式Fig. 10 Improved connection mode between front railand connection plates具体实施时需要修改纵梁和吸能盒间安装板形 状和孔的位置.对修改后模型进行0DB碰撞仿真，纵梁前段变形计算结果见图11和12.改进前后纵 梁前段截面力和吸能对比见图13和14,前保横梁 吸能见图15.图11改进后纵梁前段变形俯视图Fig. 11 Top view of improved front part deformation offront rail图8吸能盒与纵梁间安装板Fig. 8 Connection plates between crash box and front rail图9改进前安装板与纵梁连接方式Fig. 9 Original connection mode between front rail and connection plates图12改进后纵梁前段燹形前视图 Fig. 12 Front view of improved front part deformation of front rail第1期曾鋅，等：影响汽车级梁前段变形模式的因素1712010020 4060 80 100 120 140?/ms賴13改进前后纵梁前段截面力对比改进后g)60m s ，改进前h)60m s ，改进后图16前部变形对比Fig. 16 Comparison of front part deformation原结构前保横梁变形时刻很早，在吸能盒变形 的同时，前保横梁就开始折弯，在40〜60 ms ，前保 横梁折弯导致纵梁前段7向的弯矩较大，使纵梁前 段还未压溃，已经y 向向内折弯.改进后前保横梁是 在纵梁前段基本压溃变形完成后才开始折弯，因此 能保证纵梁的轴向压溃完全，纵梁前段抗弯能力得 到提升.原结构吸能盒与纵梁间安装板在20 m s 开 始出现大变形，安装板的大变形也不利于纵梁前段 的稳定压溃.改进后吸能盒与纵梁间安装板直到纵 梁前段完全压溃的60 m s 也基本没有变形，可很好 地保证轴向力的方向，有利于纵梁的稳定压溃.因结果显tk :纵梁段由原来的向内折弯变形变为正向稳定压溃变形;改进后纵梁前段截面力较高 值持续的时间比改进前多，改进后纵梁前段吸能和 前保横梁吸能都有较大的提高.改进前后前部变形对比见图16.改进前改进后Fig. 13 Comparison of front part section force offront rail before and after improvement改进削改进后4- i2-jj204060 80 100 120 140?/ms图14改进前后纵梁前段吸能对比Fig. 14 Comparison of front part energy absorption offront rail before and after improvement改进初改进后\j CJ.0 2040 6080 100 120 140"ms图15改进前后前保横梁吸能对比Fig. 15 Comparison of energy absorption of front改进前后纵梁前段截面力、吸能和前保横梁吸能的最大值对比见表3.表3改进前后截面力最大值和吸能对比Tab. 3 Comparison of maximum value of section force andenergy absorption before and after improvementbumper beam before and after improvement对比参数改进前改进后级梁前段截面力最大值/kN101109级梁前段吸能/k j 9.615.4前保横梁吸能/k j7.511.918计算机辅助工程2017 年此，加强前保横梁和吸能盒与纵梁间安装板，可推后 前保横梁的变形时刻，保证对纵梁稳定的轴向力方 向，有效降低碰撞变形产生的过大弯矩，提高纵梁前 部的抗弯能力，增加前保横梁和纵梁前段的吸能性能.除纵梁本身的设计外，影响纵梁前段变形模式 的较大因素有：（1)前保横梁的强度；（2)吸能盒与 纵梁间安装板的强度；（3)安装板与纵梁间的连接 方式.采用高强度合理截面的辊压前保横梁、较强的 吸能盒与纵梁间的安装板、面接触的安装板与纵梁 间的连接方式，都能改善高速偏置碰撞中纵梁前段 的变形模式，提高纵梁前段的抗弯能力.纵梁前段由折弯变形改进为压溃变形，纵梁前 部整体吸能提高，进而改善纵梁的变形和增加前部吸能特性，是建立整个车身变形的吸能特性与乘员 保护之间相关性模型的基础.[17]在高速碰撞中，纵 梁前段吸能越多，表示汽车前部抗冲击性能越好，碰 撞安全性越好.4 结束语本文分析对纵梁前段变形模式的影响因素，除 纵梁本身的设计外，增加前保横梁的强度、纵梁与吸 能盒间安装板的强度、改善纵梁和安装板间连接方 式等都对纵梁的变形和吸能能力有重要影响，可以 使纵梁稳定压溃，提升纵梁和前保横梁的能量吸收，并能有效提高纵梁前部的抗弯能力，进而提升车辆 前部的碰撞安全性能.参考文献：[1] 周长英，王虎.典型车身结构耐撞性设计及其数值仿真分析[J].上海汽车，2002(9) : 1-3. 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汽车制造中的焊接变形预测
魏良武;汪建华;陆皓
【期刊名称】《中国机械工程》
【年(卷),期】2004(015)013
【摘要】通过完成的几个典型汽车结构件实例,介绍了焊接变形预测在汽车制造中的应用和特点.研究表明,由于汽车部件属于薄壁结构,采用板壳单元固有应变法预测焊接变形更加实用.预测结果与实测数据吻合较好,证明焊接变形预测可以成功地应
用于汽车制造.研究结果为实际生产提供了参考依据.
【总页数】4页(P1218-1221)
【作者】魏良武;汪建华;陆皓
【作者单位】上海交通大学材料科学与工程学院,上海,200030;上海交通大学材料
科学与工程学院,上海,200030;上海交通大学材料科学与工程学院,上海,200030【正文语种】中文
【中图分类】TG401
【相关文献】
1.惯性释放法在大型复杂结构焊接变形预测中的应用 [J], 王阳;罗宇;陈震;薛健
2.分段温度函数法在车体焊接变形预测中的应用 [J], 李春广;赵佳佳;葛怀普;杜刚;
李晓东
3.连载：MES在汽车制造中的应用（第二部分）汽车制造系统原理：业务篇（中）[J], 张涛云;
4.汽车制造中的焊接变形与控制 [J], 娄万军
5.汽车制造中的焊接变形与控制 [J], 魏建光
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刍议汽车制造中的焊接变形的预测随着社会经济的迅猛发展，人们生活水平也在快速提升，整个社会内部汽车购买量也在持续增多，与汽车相关的行业之间的竞争也趋于白热化状态。

在激烈的市场竞争背景下，要占据有力的市场地位，汽车制造企业必须设定出一个较为完整的在成本不变的前提下，提高汽车制造产品质量、缩短制造周期的方案。

本文主要基于汽车制造的视角，研究了针对焊接变形预测的不同方案，并结合别克轿车的汽车副车架焊接实例进行了变形预测分析。

标签：汽车制造；焊接变形；预测在汽车制造过程中，焊接属于十分重要的一个环节。

通常由于焊接部分加热不均匀、冷却的快速性及受到外部条件的影响，导致焊接残余应力形成，造成焊接变形。

早在1970年左右，一些日本学者便提出了基于材料性能及温度视角的热塑性法。

但由于此种方案对计算方面的要求太高，分析过程较为繁琐，不适合运用于一般分析中。

隨着当前汽车工业的迅猛发展，汽车制造业的竞争也变得日趋激烈，对汽车设计的要求也在不断提升。

要求汽车制造领域推出一种新型的能够满足不同汽车品种的成本较低、质量较高、制作周期较短的设计方案。

以下主要通过对汽车各器件的焊接变形特点进行整合归纳，来实施有效的焊接变形预测。

一、三维热弹塑性变形预测分析法三维热弹塑性分析是一项十分复杂的焊接变形分析程序，在分析前应该进行三维线性焊接温度场分析，根据试验场确定温度场的数据，并且将数据输入到计算机焊接热弹塑性有效分析程序中，程序接受数据之后会自动进行三维焊接变形以及应力分析。

由于三维焊接热弹性所使用的材料的热物理性能以及机械性能会受到温度场温度的影响，不同温度下，材料的热物理性能以及机械性能之间的关系会发生变化，其熔化潜热和移动热源等都会发生变化。

程序模拟焊接过程中，材料的熔敷金属一般可以选用填充材料，这种材料具有自身的特点，能使用温度变化带来的反应，实现“生死单元”的变化，研究中最为常见的热源模型有双椭圆性热源以及Gauss热源等。

汽车起重机车架焊接变形仿真分析■李虎1 崔书文1 成义权11.徐工集团徐州重型机械有限公司，江苏 徐州，221004摘要：汽车起重机车架为典型的箱型结构，因外型尺寸大、焊缝分布复杂，焊接变形的仿真难度大。

本文使用固有应变理论，进行焊接变形的仿真计算，并与实测变形数值进行了对比。

仿真结果和实测结果具有很好的一致性。

关键词：汽车起重机车架；固有应变；焊接变形Abstract: The car crane frame is a typical box structure, which is difficult because of the large size of the outer size, the distribution of the weld and the simulation of the welding deformation. In this paper, the simulation calculation of welding deformation is used to compare the measured deformation values. The simulation results and the measured results have good consistency.Key words: Car crane frame; Inherent strain; Welding deformation0 前言汽车起重机作为工程机械中广泛使用的一种起重设备，因其灵活的使用工况和快速转场的特点受到吊装市场的欢迎。

汽车起重机车架直接承载吊重时上车传递的垂直载荷和倾翻力矩，是汽车起重机上最重要的部件之一。

汽车起重机车架为典型焊接薄壁箱式结构，因焊接过程不均匀的加热和冷却、材料的局部非协调塑性应变的作用，产生各种焊接变形。

焊接变形的存在不仅引起焊接结构形状变异，尺寸精度下降和承载能力降低，而且在工作载荷作用下引起的附加弯矩和应力集中现象是焊接结构早期失效的主要原因，也是造成焊接结构疲劳强度降低的原因之一。

工业技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald110①作者简介：王浩（1987，12—），男，汉族，山西长治人，本科，高级工，研究方向：特殊材料的焊接控制。

郑李敏（1985，3—），男，汉族，山西长治人，专科，高级工，研究方向：特殊材料的焊接控制。

田得瑞（1986，1—），男，汉族，山西长治人，专科，高级工，研究方向：特殊材料的焊接控制。

李冬（1984，12—），男，汉族，山西长治人，专科，高级工，研究方向：特殊材料的焊接控制。

成东卫（1976，1—），男，汉族，山西阳城人，高中，高级技师，研究方向：特殊材料的焊接控制。

DOI：10.16660/ki.1674-098X.2018.21.110车架焊接过程焊接变形控制方法①王浩 郑李敏 田得瑞 李冬 成东卫(山西航天清华装备有限责任公司 山西长治 046000)摘 要：随着社会经济的快速发展及人们生活水平的不断提升，我国的汽车行业也得到了迅速的发展，人们对于汽车的工艺也提出了更高的要求。

在完成更高层次的要求前，必须解决现有的技术问题，如车架焊接过程中出现的应力变形问题。

在车架进行焊接时，由于加热及冷却没有达到相对均匀的状态，使焊接接头出现热胀冷缩的情况。

车架作为一个整体，每个梁存在着相互联系，相互影响的关系，一定程度上不能很好地进行伸缩，导致焊接接头内出现变形。

对此，本文就在论述了车架焊接变形类型和产生原因的基础上，提出了一定的焊接变形控制方法。

关键词：车架焊接 焊接变形 控制中图分类号：U466 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2018)07(c)-0110-021 车架焊接变形类型在车架进行焊接的过程中，焊件出现的变形被称为焊接变形。

焊接变形类型主要有纵向和和横向收缩变形、弯曲变形、角变形、波浪变形、扭曲变形等[1]。

纵向收缩变形是指焊件在平行于焊缝的相应长度方向出现的收缩变形。

焊接变形预测技术研究进展于腾飞摘要：焊接是一个包括了金属冶金、焊接顺序、焊接参数、焊接坡口等的复杂过程，另外，焊接工装的结构、工装的装夹方式、工装夹持力的作用时间等，都会影响到最终的变形结果。

焊接结构的精度要求越来越高，对于焊接变形控制实际的需求是越来越迫切，在焊接时容易发生变形，该类零件制造周期长，焊接变形是制约产品质量和加工效率的重要因素。

基于此，本文主要对焊接变形预测技术研究进展进行了简要的分析，以供参考。

关键词：焊接变形；预测技术；研究引言目前，由焊接引起的结构变形仍然是船舶在建造过程中面临的严峻问题。

在船舶建造过程中，焊接变形不仅会降低焊接质量，过大的变形量还会影响下一阶段装焊过程。

焊接变形的不断累积将导致船体分段难以合龙，且对于较复杂的变形，大量的焊后变形矫正不仅降低生产效率而且提高生产成本。

另外，采用加热的方法矫正焊接变形往往还会引起结构材料的脆化，造成低应力破坏等。

目前，焊接变形的预测手段以及控制方法已相继取得重大理论和实践突破。

1焊接变形预测筒体示意图如图1所示，采用UG软件建立焊接实体模型，包括焊件、焊缝和工装，将该模型导入Simufact.Welding软件中导进行网格划分，随后对网格模型进行装配和赋予相应属性。

选取适当的热源，建立材料热物性参数随温度的关系，定义边界条件，构建重要结构焊接变形分析模型。

Simufact.Welding软件焊接仿真的流程如图2所示。

采用双椭球热源模型，，计算出相应的热循环曲线。

图2焊接仿真流程在模型较为复杂的情况下，采用热循环曲线简化分析，只进行热计算，得到简化的焊接热循环曲线。

横坐标是时间轴，纵坐标是温度轴，将温度场以熔点为标准做归一化处理，纵坐标定义为：熔化温度为单位1，室温为0，为比值，无单位；横坐标定义为：达到熔化温度的时间为0，之前为负，之后为正。

结合实际焊接生产，调整合理的焊接参数和装夹方式，将热循环曲线作为温度场输入，焊接变形，最大变形1.11mm。

汽车副车架结构件焊接残余变形预测摘要：焊接具有节省材料、生产效率高、结构强度高、密封性好、易实现机械化和自动化等优点，但是由于不均匀的冷却过程使工件易产生焊接变形和残余应力等缺点，这在一定条件下会影响到结构的承载能力、加工精度和尺寸稳定性。

本文研究的副车架主要采用CO2气体保护焊组焊完成，焊缝较多，其焊缝总长为2658mm，单个焊缝较长，并且分布密集，因此，其焊接变形成了重要的问题。

以前，对于焊接变形的预测大多基于经验或简化方法，因此应用范围比较窄，只能用于简单的板梁结构件，对于复杂的结构则无能为力。

随着计算机技术和有限元等数值方法的发展，对于一些复杂结构件焊接变形的预测已成为可能。

以往人们对焊接变形的预测，要么是在约束没有去除情况下的焊接变形，要么是在焊接时采用自由变形的方法进行焊接变形的预测。

而本文预测焊接变形的方法是焊后去除约束，使工件自由变形，最终得到工件的焊接变形量。

这更加符合实际的焊接情况，具有非常实用的工程价值。

关键词：汽车副车架；焊接残余变形；ANSYS前言：汽车的副车架是非完整的车架，常用于控制臂、稳定杆、动力转向、发动机悬置等的模块化安装固定，通过副车架的结构设计增加整车结构刚度，提高碰撞和耐久等方面的整车性能；传递和分解悬架载荷以及动力总成产生的载荷。

有助于车身结构隔震，改善振动噪声舒适感（NVH）和车辆操控性能，因此，副车架是重要的汽车底盘结构件。

钢板冲压焊接结构的副车架底盘零部件材料价格低廉，结构强度高，刚度好，焊接和连接固定功能容易实现，在汽车底盘结构件上应用较为广泛。

1、有限元模型的建立副车架由上下冲片、控制臂支架、稳定杆支架、支撑管支架以及螺栓螺母等很多子零件经焊接而成。

图1所示为某车型副车架的结构模型。

由于副车架的结构形状非常复杂，因此，借助专门的软件HY-PERMESH对其进行单元网格划分，图2所示为该副车架的单元网格模型。

2、焊接变形预测方法以前在预测焊接变形时，所得到的焊接变形要么是工件的自由变形，要么是在夹具没有卸载情况下的焊接变形。

Application of DP communication protocol in the press of spoke processingXU Li,QIAN jin,CHEN Hui（Jiangsu Yangli Casting and Forging Co.,Ltd.,Yangzhou 225104,Jiangsu China ）Abstract:A kind of control system for wheel spoke punching has been introduced in the text,which is mainly composed of press control system,die control system and manipulator control system.It can effectively improve work efficiency and reduce the operation difficulty of workers,which belongs to the technical field of press.The connection control system of press based on DP communication spoke processing has been charac-terized in that the control system is composed of the connection of press control system,die control system and manipulator control system.Key words:DP communication;Spoke punching;Press control system;Die control system;Manipulator con-trol system车架是汽车中最重要的承载部件，纵梁是其中的关键零件之一。

浅淡防止行车梁焊接变形的措施一、从设计方面控制焊接残余变形1、合理选择构件截面提高构件的抗变形能力设计结构时要尽量使构件稳定，截面对称，薄壁箱形的内板布置要合理，特别是两端的内隔板要尽量向端部布置；构件的悬出部分不易过长；构件放置或吊起时，支承部位应是有足够的刚度等。

较容易变形或不易矫正的结构形式要避免采用。

可采用各种型钢，弯曲件和冲压件（如工字梁，槽钢和角铁）代替焊接结构，对焊接变形大的结构尽量采用铆接和螺栓连接。

对一些易变形的细长杆件或结构可采用临时工艺筋板，冲压加强筋，增加板厚等形式提高板件的刚度。

如从控制变形的角度考虑，钢桥结构的箱形薄壁结构的板材不宜太薄，否则焊成箱形后，无论整体变形还是局部变形都比较大，而且矫正困难。

因此，箱形钢结构的强度不但要考虑板厚，刚度和稳定性，而且考虑制造和安装过程中的变形也是很重要的。

2、合理选择焊缝尺寸和布置焊缝的位置焊缝尺寸过大不但增加了焊接工作量，对焊件输入的热量也多，而且也增加了焊接变形。

所以，在满足强度和工艺要求的前提下，尽可能的减少焊缝长度尺寸和焊缝数量，对连续焊缝在保证工件不相互窜动的前提下，可采用局部点固焊缝；对无密封要求的焊缝，尽可能采用断续焊缝。

但对易淬火钢要防止焊缝尺寸过小产生淬硬组织等。

设计焊缝时，尽量设计在构件中心轴的附近和对称于中性轴的位置，使产生的焊接变形尽可能的相互抵消。

如工字梁其截面是对称的，焊缝也对称于工字梁截面的中性轴。

焊接时只要焊接顺序选用合理，焊接变形就可以得到有效的拉制，特别是挠曲变形可以得到有效的控制。

3、合理选择焊缝的截面和坡口形式要做到在保证焊缝承载能力的前提下，设计时应尽量采用焊缝截面尺寸小的焊缝。

但要防止因焊缝尺寸过小，热量输入少，焊缝冷却速度快易造成裂纹、气孔、夹渣等缺陷。

因此，应根据板厚，焊接方法，焊接工艺等合理的选择焊缝尺寸。

此外，要根据钢结构的尺寸大小、形状等选择坡口形式。

如平板对接焊缝，一般选用对称的坡口，对于直径和板厚都较大的圆形对接筒体，可采用非对称坡口形式控制变形。

特殊需求客车侧墙焊接变形的预测方法及控制1. 概述碳钢车体侧墙采用碳钢板梁拼焊结构，其结构具有零件数量多、焊接量大等特点，且无法通过机加工方法对几何尺寸进行修正。

常用的焊接变形控制设计措施：尽量减少焊缝、合理的设计焊缝形式、合理的布置焊缝；常用的焊接变形控制工艺措施：选择合适的焊接方法和规范、选择合适的焊接顺序、反变形法、焊后矫正法。

在日常推进中，针对每一课的特点制定评价表，提升学生的概括能力。

评价表的观测点主要从课文的特点，从方法的选用和语言表达的情况两方面进行检测。

在归纳课文主要内容之前，先下发或出示有关评价标准，让学生对如何归纳课文主要内容的要求有大致了解，接着进行自主准备阶段，形成初始资源。

通过点评，再次对照评价标准，形成二次资源。

基于标准，依托文本的训练，将学生的归纳以方法的选用和语言表达两个方面进行分享和综合评价。

以《一曲胡笳救孤城》为例：为了提高车体侧墙组焊的制造质量，降低尺寸偏差，一方面优化工艺设计方案，给出合理的公差和理论值，使原来经常超差的尺寸变成合格的尺寸；另一方面优化侧墙的制造工艺，把侧墙制造尺寸偏差控制在允许的范围内，避免因超差调修带来的侧墙焊接强度损失和工人额外的工作量。

焊接变形的预测非常重要，如果能够提前预测出最终的焊接变形情况，就能通过一定的措施，对焊接变形进行控制。

早先主要是通过经验法和解析法来控制焊接变形。

但是，工程问题都较为复杂，而经验法和解析法具有本身的局限性，在复杂构件的变形预测时不够准确。

因此，需要对焊接变形进行更深入的研究，经过多年的发展，己经研究出经验法、解析法、数值模拟等方法。

2. 侧墙窗口模块焊接变形数值模拟方法及技术路线（1）侧墙窗口模块结构焊接变形模拟的技术路线针对侧墙窗口模块这类大型结构焊接变形的预测，目前最广泛应用的方法是固有应变法，通过获得的局部焊接接头的固有应变作为载荷施加到整体的模型上，从而实现大型焊接结构变形的快速预测。

焊接所产生的问题主要是局部应力和应变的改变导致构件的整体变形。

车辆工程技术15车辆技术 在汽车结构设计过程中我们发现，不同型号的车辆其车架纵梁形式有着一定的差异，并且纵梁的质量水平也影响着车辆整体结构的安全系数。

对于纵梁试制工艺来说，纵梁结构往往会发生不同程度的变形，矫正这些变形对于提升车辆质量、安全性、可靠性有着重要的意义。

而在首台样车的试制过程中，如何控制纵梁试制工艺，从而保证纵梁能够满足相应要求，则成为人们重点关注的问题。

本文则针对汽车车架纵梁试制工艺进行了探讨，提出了几点矫正纵梁变形的方法。

1　纵梁成型工艺简介 100mm×50mm×4mm 的矩形无缝钢管是汽车车架纵梁最常采用的材料。

但是在使用这种材料进行车架纵梁试制的过程中，往往会由于材料的焊接发生变形。

虽然焊接方法能够实现纵梁的快速成型，但是如果不能有效矫正焊接过程中发生的变形，则会在配件安装、车辆安全性等方面产生不利影响，火焰矫正则是常用的变形控制方法。

1.1　纵梁的放样下料 设计人员会先利用计算机将纵梁的数字模型构建出来，并进行反复的修改与完善。

在确保纵梁数字模型没有明显问题后，则会利用三微软将其展开，并运用激光切割设备将钢材切割成所需形状，然后再切割出板料厚度为4mm 的四块扇形钢板料，以及在原矩形管材上切割出两块尺寸为88mm×50mm×8mm 的型材，管材需要根据依据下图所示形状进行加工[1]。

简析汽车车架纵梁试制工艺王海鲜,杨　斌（陕汽集团商用车有限公司,陕西 宝鸡 721300）摘　要：在汽车制造工艺中，汽车车架纵梁试制工艺往往对汽车的安全系数产生直接的影响。

在汽车车架纵梁试制工艺中，材料往往会由于焊接等工艺发生变形，如何通过调整这些变形让纵梁的尺寸符合设计需求以及规范要求，则成为汽车制造技术人员重点关注的问题。

关键词：汽车车架；纵梁；成型工艺；焊接工艺2　焊接工艺简介 反变形法和刚性固定法是常用的两种抗焊接变形的工艺，本节则对这两种工艺进行了介绍，同时也对变形量的确定方法、焊接方式的选择、控制焊接顺序的方法进行了介绍。