摩托车车架模块化铝型材焊接工装分析及软件开发

摘要

现有摩托车车架焊接工装标准化、模块化程度较低、开发周期较长、不利于运输及换型、现场组装麻烦，极大得制约了摩托车整车的生产制造，不利于企业在激烈的市场竞争中抢占先机。 作者提出了一种基于高强度铝型材框架的模块化焊接工装。该焊接工装在机架及立柱方面大量采用高强度铝型材，并对现有标准件模块加以整合利用。焊接工装包含基础框架及型材、支撑件、连接件、定位件、气缸、夹紧件、限位件、轴销套等模块，在设计不同模块各种零件类别的同时，为满足不同焊接条件的使用要求，对各个零件进行了系列化设计。 为验证该工装能否满足焊接质量要求，选取焊接精度要求较高的发动机安装孔焊件为研究对象。采用热弹塑性有限元法，该方法包含温度场计算和应力变形计算。为了模拟焊接过程中焊缝的填充过程，采用生死单元法。温度场计算时，采用均匀面热源模型。应力变形计算时，将瞬态温度场分析的各载荷步结果作为载荷施加到应力变形分析的有限元模型上。热弹塑性有限元法可获取焊接过程各个时间节点的应力及变形。结果表明，该工装满足焊接质量要求。 焊接基础框架作为焊接各个模块的支撑，应具有较强的刚度及强度。本文选取前部车架焊接基础框架为研究对象，进行理论分析及有限元计算。结果表明，焊接基础框架强度满足要求，其变形对焊接变形可忽略不计。 为便于实现工装快速建模，通过使用C++对PROE二次开发的方式，完成焊接工装软件开发，使用该软件进行工装开发的效率明显提高。

目录

声明

摘要

1．1课题研究的背景

1．2国内外研究情况

1．2．1摩托车车架焊接工装国内外研究情况

1．2．2焊接应力变形分析国内外研究情况

1．2．3焊接工装软件国内外研究现状

1．3论文的研究内容与技术路线

1．3．1课题提出与研究意义

1．3．2论文的研究内容与技术路线

第2章铝型材焊接工装结构功能分析

2．1基于铝型材框架的模块化焊接工装

2．2铝型材焊接工装性能参数

2．3焊接工装基本模块

2．4焊接工装系列化设计

2．5本章小结

第3章车架关键焊件温度场有限元分析

3．1车架焊接精度要求及关键焊件选取

3．2热弹塑性有限元法计算过程

3．3焊接热源模型

3．4焊接温度场有限元计算过程

3．4．1有限元几何模型及网格划分

3．4．2温度场计算的材料性能参数

3．4．3边界条件

3．4．4瞬态分析

3．5温度场结果显示与分析

3．6本章小结

第4章焊接应力变形有限元分析

4．1关键焊件控制尺寸变形分析

4．2焊接温度场对应力变形作用

4．3焊接工装对应力变形作用

4．4焊接应力变形分析有限元计算过程

4．4．1焊接应力变形分析几何模型与网格划分

4．4．2定义材料力学性能

4．4．3施加约束与载荷

4．4．4瞬态分析

4．5焊接应力变形分析

4．5．1焊接应力分析

4．5．2焊接变形分析

4．6本章小结

第5章铝型材基础框架刚度及强度分析

5．1铝型材基础框架有限元分析几何模型

5．1．1铝型材相互连接方式分析

5．1．2铝型材基础框架几何模型

5．2铝型材有限元分析约束与载荷模型

5．2．1铝型材受力情况分析

5．2．2铝型材基础框架约束及载荷模型

5．3有限元分析过程

5．3．1单元类型及材料属性设置

5．3．2网格划分

5．3．3施加约束及载荷

5．4基础框架强度及刚度结果分析

5．4．1基础框架强度结果分析

5．4．2基础框架刚度结果分析

5．5本章小结

第6章焊接工装软件开发

6．1焊接工装软件功能及其意义

6．1．1焊接工装软件功能

6．1．2焊接工装软件开发意义

6．2基于PROE二次开发的焊接工装软件框架

6．2．1 PROE二次开发方式选取

6．2．2焊接工装软件框架

6．3软件界面及操作流程

6．3．1软件界面

6．3．2软件操作流程

6．4本章小结

第7章结论与展望

7．1研究结论

7．2研究展望

参考文献

致谢

附录