一种汽车覆盖件焊缝反求计算方法技术

本发明专利技术涉及一种汽车覆盖件焊缝反求计算方法。不等厚度或者不同材料拼焊板在冲压成形过程中焊缝线随着材料的塑性变形而不可避免的出现偏移，本发明专利技术提出的汽车覆盖件焊缝计算方法通过CAE仿真计算，获取成形后零件上的焊缝线的位置及形状，与零件设计的焊缝线进行比较，获取偏差值，并依此构建网格映射模型，应用优化技术反求计算出平板坯料的最佳焊缝线，使得成形后焊缝线相对设计焊缝线偏差最小，从而有效提高汽车覆盖件冲压质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及对拼焊汽车覆盖件成形时焊缝线的反求计算，以控制成形后实际焊缝线与设计焊缝线的位置偏差，可适用于汽车行业中激光拼焊板冲压成形。
技术介绍
激光拼焊板零件在汽车车身领域已获得广泛应用，是实现汽车车身轻量化的重要途径之一。冲压过程中，平板坯料上的焊缝线会随板料的塑性变形而出现形状和位置的变化，产生漂移，最终与产品设计焊缝线产生偏差，因此在冲压过程中需要控制焊缝线的漂移，使之与设计焊缝线的位置偏差在公差范围之内。目前控制焊缝线的漂移有两种方式，一种是通过工艺控制，调整拉延筋约束力及坯料形状控制最终的焊缝线的形状和位置精度。由于拉延筋约束力及坯料形状对冲压最终的质量会形成很大的影响，因此工艺控制焊缝的方法产生的实际效果是非常有限的。另一种方法是在保证冲压件质量的前提下，通过调整坯料焊缝线的位置来控制最终成形后焊缝线的漂移，这种方法非常有效，但目前都是通过经验预先大致确定坯料焊缝线的位置，因此对成形后的焊缝线漂移控制精度没有保证。鉴于此，本专利技术提出了一种激光拼焊汽车覆盖件焊缝反求计算方法，该方法结合冲压仿真计算与网格映射方法获取平板坯料的激光焊缝位置，可以有效的提高成形后焊缝线的位置精度。
技术实现思路
一种汽车覆盖件焊缝反求计算方法，其特征在于包含以下步骤：步骤1：填补产品模型内部孔洞，并将产品上分段的设计焊缝线连接成整体。步骤2：设计符合冲压工艺要求的压料面和工艺补充面，将产品上的设计焊缝线延长到工艺补充面积压料面之上形成一条在拉延工艺模型上的完整焊缝线。步骤3：提取拉延工艺模型上的完整焊缝线，并离散成系列点，通过有限元计算及网格映射法反求出离散点在平板坯料上对应点的位置，并拟合成曲线，该曲线为坯料上的焊缝线。步骤4：以步骤3获得的焊缝线的平板坯料进行拉延仿真计算，获得成形后的焊缝线，与设计焊缝线进行偏差比较，并根据这些偏差值对平板坯料上焊缝线的相应点进行反向调整，拟合出平板坯料上新的焊缝线。步骤5：再次进行拉延仿真计算，重复步骤4中的偏差检测。当偏差超出±2mm时，重复步骤4中的焊缝线反向调整及新的焊缝线的求解。步骤6：将最终获得的平板坯料焊缝线进行直线化处理，使得平板坯料上的焊缝为直线。步骤7：应用步骤6获得的直线焊缝坯料进行仿真分析，比较成形后的焊缝线相对产品焊缝线两端点的偏差，偏差超过2mm时对直线焊缝进行相应的旋转角度调整。步骤8：以步骤7中获得的直线焊缝进行仿真计算，比较成形后的焊缝线相对产品焊缝线分布的对称程度，当成形后的焊缝线相对设计焊缝线在两侧的偏差超过2mm时，对直线焊缝进行相应的平行移动。进一步的，在步骤1中，产品模型内部孔洞填补光顺，焊接线连接时通过桥接方式，保证连接线与产品线光滑相切，且连接线在所填补的孔洞表面上。进一步的，在步骤2中，所设计的压料面和工艺补充面需要通过CAE仿真计算直到符合冲压质量要求。产品焊缝线两端按照自然斜率向外延伸，提取投影到工艺补充面和压料面部分曲线，与产品焊缝线平滑连接获得需要反求的整体焊缝线。进一步的，在步骤3中，提取步骤2中的焊缝线，将线离散成系列点，精度根据弦偏差来控制。通过有限元计算获得平板坯料网格单元及节点与成形后的网格单元及节点的对应关系，计算出系列离散点相对成形后的网格单元及节点的位置关系，然后将系列离散点映射至平板坯料上并拟合成曲线。进一步的，在步骤4中，成形后的焊缝线与设计焊缝线进行比较时采取离散点相对设计焊缝线偏差比较的方式，计算离散点相对设计焊缝线对应点的最近距离即为成形后焊缝线位置偏差。进一步的，在步骤6中，曲线的直线化采取最小二乘方法获得。进一步的，在步骤7中，计算获得设计焊缝线两端位置节点的偏差值，并比较出差值，根据两端点之间距离及该差值的一半计算出焊缝线旋转角度，按此角度对直线焊缝进行旋转调整，选择的中心为对应两端点在平板坯料上的映射点的连线的中点。进一步的，在步骤8中，计算成形后焊缝线相对设计焊缝线的左右两侧的最大偏差值，计算出左右两侧最大偏差值的差值，并按该差值的一半对平板坯料上的直线焊缝线反向平行移动。附图说明图1为本专利技术实施的基本原理图；图2为拼焊板零部件产品设计模型；图3为修补孔洞及建立工艺补充型面后的工艺模型图；图4为提取出来的焊缝线曲线；图5为焊缝线离散为多个点；图6为板料初始焊缝线；图7为反求板料上离散节点拟合为曲线焊缝线；图8为曲线焊缝线调整过程图；图9为曲线焊缝线进行偏差调整后新曲线焊缝线示意图；图10为调整后曲线焊缝板料仿真成形后偏差示意图；图11为曲线焊缝线节点拟合为直线焊缝线示意图；图12为拟合直线焊缝线板料仿真成形后偏差示意图；图13为直线焊缝线进行角度调整示意图；图14为直线焊缝线角度调整后板料仿真成形后偏差图；图15为直线焊缝线偏置调整示意图；图16为直线焊缝线偏置调整后板料仿真成形后偏差图；具体实施方式下面结合附图对具体实施方式进行说明：图1是本专利技术实施的基本原理图，图1(a)中产品设计焊缝线(1)取点离散在初步仿真成形板料有限元模型(2)上进行投影，利用网格映射方法反求出焊缝线在图1(b)板料(3)上对应的节点位置，进行曲线拟合调整、直线化及角度偏置调整后得到图1(b)新的焊缝线(4)，图1(b)为未经优化调整的焊缝线(5)；图2为某拼焊板零件产品设计模型，由0.7mm及1.4mm厚的两块钢板拼焊而成，该零件中间为孔洞，产品的设计焊缝线为两段。图3为孔洞修补并添加了工艺补充面的冲压工艺模型，此时焊缝线形成了一条连续的曲线，且长度进行了延伸。从图3中提取出连线的焊缝线如图4所示，并对图4的焊缝线进行离散，获得图5所示的40个离散点。图6为初始焊缝线，根据设计焊缝线位置在板料上平面投影位置作为初始焊缝线。此为传统方法控制焊缝线漂移的焊缝线。图7为网格映射法反求板料上焊缝线系列离散节点后，依据最小二乘法原则拟合为曲线，得到平板坯料上的曲线焊缝线。图8曲线焊缝线进行仿真成形，将成形后焊缝线节点N1,N2,N3,N4,…Ni,…与设计焊缝线对应位置节点N01,N02,N03,N04,…N0i,…进项比较，测量其距离为Δ1,Δ2,Δ3,Δ4,…Δi,…，将原板料上曲线焊缝线对应节点NB1,NB2,NB3,NB4,…NBi,…向偏差方向调整Δ1,Δ2,Δ3,Δ4,…Δi,…得到新的节点N'B1,N'B2,N'B3,N'B4,…N'Bi,…。通过调整在曲线阶段提高焊缝线的位置精度，且可以弥补工艺补充面部分焊缝线处理引起的误差。图9为曲线焊缝线进行偏差调整后新曲线焊缝线示意图，根据实际焊缝线节点位置与设计位置之间偏差进行反向调整，新的焊缝线节点拟合得到位置精度更高的曲线焊缝线。经过三次调整后，冲压仿真计算获得冲压件的焊缝与设计焊缝之间的最大偏差为由最初的4.33mm调整到到0.95mm，如图10所示。由于平板坯料上的焊缝均为直线焊缝，接下来需要将平板坯料上的曲线焊缝进行直线化处理。图11为曲线焊缝线节点转化为直线焊缝线示意图，采用最小二乘法。以直线焊缝进行仿真计算，获得图12所示结果，从图可以看出，焊缝的偏差在两端不均衡，一端为2.35mm，另一端为8.12mm，因此需要对直线焊缝进行旋转角度调整。图13为直线焊缝线进行角度调整示意图，根据两端点之间距离及该差值的一半计算出焊缝线旋转角度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汽车覆盖件焊缝反求计算方法，其特征在于包含以下步骤：步骤1：填补产品模型内部孔洞，并将产品上分段的产品焊缝线连接成整体；步骤2：设计符合冲压工艺要求的压料面和工艺补充面，将延长到工艺补充面积压料面之上形成一条在拉延工艺模型上的完整焊缝线；步骤3：提取拉延工艺模型上的完整焊缝线，并离散成系列点，通过有限元计算及网格映射法反求出离散点在平板坯料上对应点的位置，并拟合成曲线，该曲线为坯料上的焊缝线；步骤4：以步骤3获得的坯料上的焊缝线进行拉延仿真计算，获得成形后的焊缝线，与产品焊缝线进行偏差比较，并根据这些偏差值对平板坯料上的焊缝线的相应点进行反向调整，拟合出平板坯料上新的焊缝线；步骤5：再次进行拉延仿真计算，重复步骤4中的偏差检测，当偏差超出2mm时，重复步骤4中的焊缝线反向调整及新的焊缝线的求解；步骤6：将最终获得的平板坯料焊缝线进行直线化处理，获得直线焊缝坯料；步骤7：应用步骤6获得的直线焊缝坯料进行仿真分析，比较成形后的焊缝线相对产品焊缝线两端点处的偏差，偏差超过2mm时对直线焊缝进行相应的旋转角度调整；步骤8：以步骤7中获得的直线焊缝进行仿真计算，比较成形后的焊缝线相对产品焊缝线分布的对称程度，成形后的焊缝线相对产品焊缝线轴线两侧的偏差超过2mm时，对直线焊缝进行相应的平行移动。...

【技术特征摘要】
1.一种汽车覆盖件焊缝反求计算方法，其特征在于包含以下步骤：步骤1：填补产品模型内部孔洞，并将产品上分段的产品焊缝线连接成整体；步骤2：设计符合冲压工艺要求的压料面和工艺补充面，将延长到工艺补充面积压料面之上形成一条在拉延工艺模型上的完整焊缝线；步骤3：提取拉延工艺模型上的完整焊缝线，并离散成系列点，通过有限元计算及网格映射法反求出离散点在平板坯料上对应点的位置，并拟合成曲线，该曲线为坯料上的焊缝线；步骤4：以步骤3获得的坯料上的焊缝线进行拉延仿真计算，获得成形后的焊缝线，与产品焊缝线进行偏差比较，并根据这些偏差值对平板坯料上的焊缝线的相应点进行反向调整，拟合出平板坯料上新的焊缝线；步骤5：再次进行拉延仿真计算，重复步骤4中的偏差检测，当偏差超出2mm时，重复步骤4中的焊缝线反向调整及新的焊缝线的求解；步骤6：将最终获得的平板坯料焊缝线进行直线化处理，获得直线焊缝坯料；步骤7：应用步骤6获得的直线焊缝坯料进行仿真分析，比较成形后的焊缝线相对产品焊缝线两端点处的偏差，偏差超过2mm时对直线焊缝进行相应的旋转角度调整；步骤8：以步骤7中获得的直线焊缝进行仿真计算，比较成形后的焊缝线相对产品焊缝线分布的对称程度，成形后的焊缝线相对产品焊缝线轴线两侧的偏差超过2mm时，对直线焊缝进行相应的平行移动。2.如权利要求1所述计算方法，其特征在于步骤1中，产品模型内部孔洞填补光顺，焊接线连接时通过桥接方式，且连接线在所填补的孔洞表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚志辉，赵树武，刘福强，古惠南，钟剑，石建兵，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43