摊铺机熨平板焊接模拟仿真与工艺优化

摘要

熨平板作为摊铺机的关键部件,其变形和应力会对后续的加工、装配及功能的实现产生重要影响。本论文从熨平板的三维建模出发,通过前处理设置了焊接参数、简化了模型、对模型进行网格划分及工装卡具设置,后续对熨平板局部模型进行焊接仿真模拟,验证在设置的参数条件下,模拟仿真结果与实际情况的差异。
　　在仿真后处理阶段对焊接参数进行了设置,将熨平板局部简化为 T型接头,进行网格划分及热源模拟后,求解其应力和变形的分布情况;其后对焊接约束和焊接顺序进行了优化,分别讨论了三点式约束、翻转前后约束及焊接顺序对变形和应力的影响,针对焊接残余应力比较了热时效和振动时效在去应力效果上的差别,最后对优化过的焊接方案进行变形和应力的验证,得出以下结论:
　　(1)通过模型构建及相应边界条件设置,分析在该条件下,仿真结果与实际情况的差异,结果表明焊接变形的差异率在23％,焊接应力的差异率在36%,焊接变形的差异率在可接受的范围,焊接应力的差异率略显偏大,原因在于误差累计的结果。
　　(2)通过 T型接头简化,焊接参数设计,对仿真结果进行分析后认为,焊接电流对变形和应力的影响较大,电压的影响较小,为获得较小的变形量和较低的焊接残余应力应选用较小的焊接电流。
　　(3)通过对三点式约束和翻转前后约束的仿真,翻转前后约束对变形的影响不大,而三点式约束对变形有较大影响
　　(4)在三点式约束条件下,通过焊接顺序的优化设计,可以有效的控制变形量。
　　(5)通过热时效和振动时效的效果对比验证,在去应力效果方面,热时效比振动时效略好,但从成本、生产周期等角度考虑选择振动时效作为去应力的方式。
　　(6)通过焊接方案的优化设计,并对设计结果进行模拟后,有效的降低了变形和内应力,经过验证试验结果与模拟基本吻合。

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第一章 绪论

1.1 课题背景

1.2 摊铺机及熨平板发展现状

1.3 焊接仿真发展现状

1.4 焊接仿真在机械行业中的应用

1.5 本论文的研究意义及主要内容

第二章 熨平板结构及焊接工艺性分析

2.1 熨平板的分类、结构及工作原理

2.2 焊接变形产生的机理及分类

2.3 焊接变形的预测

2.4 焊接变形的控制方法

2.5 本章小结

第三章 熨平板三维模型构建及前处理

3.1 熨平板 Pro/E 模型构建

3.2 摊铺机熨平板框架模型前处理

第四章 熨平板焊接仿真适用性分析

4.1 热弹塑性有限元法简介

4.2 初始前处理模型焊接顺序

4.3 验证性试验结果分析

4.4 本章小结

第五章 熨平板工艺方案优化设计及效果对比

5.1 变形和应力概述

5.2 熨平板焊接工艺参数仿真分析

5.3 熨平板焊接工艺方法仿真分析

5.4 熨平板去应力工艺方案分析

5.5 工艺方案优化前后变形量对比分析

5.6 工艺方案优化前后内应力对比分析

5.7 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢