CN106238862A - 一种箱式车架纵梁焊接反变形方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种箱式车架纵梁焊接反变形方法，利用风油增压系统提供的大输出力，预先判断弧焊热输入对纵梁的影响并施加反变形力，通过反变形控制纵梁弧焊焊接时的变形量，焊接冷却后纵梁可满足产品工艺要求，进而满足车架装配尺寸工艺要求。

Description

一种箱式车架纵梁焊接反变形方法

技术领域

本发明涉及汽车底盘箱式车架纵梁制造技术领域，具体是一种箱式车架纵梁焊接反变形方法。

背景技术

箱式车架纵梁弧焊焊接因热输入产生焊接变形，传统的方式为人工预先判断焊接变形的趋势、采用螺旋夹紧机构或液压工作站提供的输出力对制件施加反变形，焊后制件冷却至室温即可满足尺寸要求。

而在某些对环境、生产效率要求较高且无液压工作站的场合，传统方式并不适用，且因不同焊接人员的经验差异，会导致产品存在很大的差异性。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提出一种能控制箱式车架纵梁总成在弧焊时因热输入而引起的变形箱式车架纵梁焊接反变形方法。

为达到上述目的，本发明设计的箱式车架纵梁焊接反变形方法，包括以下步骤：

一)将纵梁放置在作业平台上，无定位夹紧，完成焊接、空冷至室温，三坐标检测焊接变形量，并根据变形量绘制变形曲线；反变形量＝k·变形量，绘制反变形曲线；

二)按照简单载荷下的变形，建立纵梁反变形力学模型：

$\mathrm{\ω}=\frac{{\mathrm{FL}}^3}{3EI}---\left(1\right),$

其中

式中：ω为反变形量，F为反变形力，L为纵梁宽度，E为纵梁的弹性模量，I为矩形惯性矩，H为纵梁的厚度；

根据公式(1)和(2)推导计算出出反变形力F；

三)根据杠杆原理，T·A＝F·B推导出

$T=\frac{F\·B}{A}---\left(3\right)$

式中：T为油缸输出力，A为油缸的力矩，B为反变形力的力矩；

根据公式(3)计算出油缸输出力T；

四)根据油缸输出力选择合适的油缸缸径及风油增压系统的增压比；

五)根据纵梁反变形曲线，利用风油增压系统将纵梁定位夹紧至合适位置并开始焊接；

六)室温冷却。

优选的，步骤一中，常数k的取值范围为0.8≤k≤1.2。

优选的，步骤二中，变形量ω的取值范围为0＜ω≤50mm。

优选的，所述合适位置是指使纵梁焊接总成变形量控制在±2.5mm的位置。

本发明的有益效果是：利用风油增压系统提供的大输出力，预先判断弧焊热输入对纵梁的影响并施加反变形力，通过反变形控制纵梁弧焊焊接时的变形量，焊接冷却后纵梁可满足产品工艺要求，进而满足车架装配尺寸工艺要求。

附图说明

图1是本发明一种尺寸下的纵梁曲线图

图2是本发明纵梁反变形力学模型

图3是本发明应用示意图，图中纵梁示出了两个位置，实线为纵梁设计的理论位置，虚线为纵梁反变形位置

图中：纵梁理论位置a、变形曲线b、反变形曲线c、纵梁1、夹紧块2、油缸3、连接板支座4、支撑块5、气缸机械限位块6、垫片7。

具体实施方式

下面通过图1～图3以及列举本发明的一些可选实施例的方式，对本发明的技术方案(包括优选技术方案)做进一步的详细描述，本实施例内的任何技术特征以及任何技术方案均不限制本发明的保护范围。

本发明设计的箱式车架纵梁焊接反变形方法，包括以下步骤：

一)将纵梁放置在作业平台上，无定位夹紧，完成焊接、空冷至室温，三坐标检测焊接变形量，并根据变形量绘制变形曲线；反变形量＝k·变形量，绘制反变形曲线；一般，常数k的取值范围为0.8≤k≤1.2；三坐标检测焊接变形量是指将纵梁焊接总成放置在检具上，人工利用塞尺测量检具型面与纵梁焊接总成型面之间的偏差，即为焊接变形量，三坐标与车身XYZ三向坐标一致；

二)按照简单载荷下的变形，建立纵梁反变形力学模型：

$\mathrm{\ω}=\frac{{\mathrm{FL}}^3}{3EI}---\left(1\right),$

其中

式中：ω为反变形量，F为反变形力，L为纵梁宽度，E为纵梁的弹性模量，I为矩形惯性矩，H为纵梁的厚度；

根据公式(1)和(2)推导计算出出反变形力F，其中变形量ω的取值范围为0＜ω≤50mm；

本例中，30mm≤ω≤50mm，纵梁的宽度L＝275mm，弹性模量E＝210GPa，本例中单个纵梁的宽度3.5mm，但一般采用两片纵梁拼装，故H＝3.5mm×2，

因此，则

$F=\frac{3\mathrm{\ω}EI}{L^3}=\frac{3\×210\×{10}^3\×7860\×(30~50)}{{275}^3}=7143~11905N$

三)根据杠杆原理，推导出

$\mathrm{\ω}=\frac{{\mathrm{FL}}^3}{3EI}---\left(3\right)$

式中：T为油缸输出力，A为油缸的力矩，B为反变形力的力矩；

根据公式(3)计算出油缸输出力T；

四)根据油缸输出力选择合适的油缸缸径及风油增压系统的增压比；

五)根据纵梁反变形曲线，利用风油增压系统将纵梁定位夹紧至合适位置并开始焊接；

六)室温冷却。

优选的，所述合适位置是指保证纵梁焊接总成满足产品设计要求的反变形位置，该位置需通过调整反变量、试焊，使纵梁焊接总成变形量控制在±2.5mm。

Claims (4)

1.一种箱式车架纵梁焊接反变形方法，包括以下步骤：

一)将纵梁放置在作业平台上，无定位夹紧，完成焊接、空冷至室温，三坐标检测焊接变形量，并根据变形量绘制变形曲线；反变形量＝k·变形量，绘制反变形曲线；

二)按照简单载荷下的变形，建立纵梁反变形力学模型：

$\mathrm{\ω}=\frac{{\mathrm{FL}}^3}{3EI}---\left(1\right),$

其中

式中：ω为反变形量，F为反变形力，L为纵梁宽度，E为纵梁的弹性模量，I为矩形惯性矩，H为纵梁的厚度；

根据公式(1)和(2)推导计算出出反变形力F；

三)根据杠杆原理，T·A＝F·B推导出

$T=\frac{F\·B}{A}---\left(3\right)$

式中：T为油缸输出力，A为油缸的力矩，B为反变形力的力矩；

根据公式(3)计算出油缸输出力T；

四)根据油缸输出力选择合适的油缸缸径及风油增压系统的增压比；

五)根据纵梁反变形曲线，利用风油增压系统将纵梁定位夹紧至合适位置并开始焊接；

六)室温冷却。

2.根据权利要求1所述的箱式车架纵梁焊接反变形方法，其特征在于：步骤一中，常数k的取值范围为0.8≤k≤1.2。

3.根据权利要求1所述的箱式车架纵梁焊接反变形方法，其特征在于：步骤二中，变形量ω的取值范围为0＜ω≤50mm。

4.根据权利要求1所述的箱式车架纵梁焊接反变形方法，其特征在于：步骤五中，所述合适位置是指使纵梁焊接总成变形量控制在±2.5mm的位置。