关于汽车底盘焊缝设计技术研究

邸云龙　周占全　韩建芳　武瑞华　罗文静　孙永飞

摘要：为汽车设计生产过程当中不可或缺的构成部分，针对汽车底盘焊缝设计技术的合理运用十分关键。从当前的发展情况来看，更多新兴的技术、材料得以涌现，并被应用到汽车的生产工作当中。所以，应该科学做好汽车底盘结构焊缝设计的工作，借助不断改进焊缝技术的方式，可以保证汽车底盘结构焊缝设计的科学性与合理性。本文通过阐述汽车底盘结构焊缝设计的总体流程，说明了针对汽车底盘结构有限元模型，分析了汽车底盘结构相应温度场应力场的计算情况，同时科学制定出有关汽车底盘焊缝的计算方案，从而有效提升汽车底盘结构焊缝设计技术应用的总体水平。

关键词：汽车底盘;焊缝设计;技术方案;焊接处理

0  引言

众所周知，在汽车的零件当中，底盘结构可谓非常关键的构成部分，属于一种焊接零件。一般而言，通过运用机器人MAG焊、电阻点焊等方式完成焊缝处理任务。其中后桥为汽车车轮的主要连接、支撑构件，假如属于前桥驱动的汽车，此时后桥可以发挥出承载的功效;假如为后桥驱动的汽车，则涵盖了承载和驱动、减震与减速等诸多方面的功效;而副车架的完整性不足，仅能够对前后的车桥进行支撑。所以，科学实施汽车底盘结构焊缝的设计非常重要。为此，系统思考与分析汽车底盘焊缝设计技术的有效应用策略显得尤为必要，拥有一定的研究意义和实践价值。

1  汽车底盘结构焊缝设计的总体流程

对于汽车的底盘构造而言，其处于具体运作的过程当中既可以承受一定的荷载作用，又凸显出对焊接处理之后残留应力作用影响的承受功效，所以，关于汽车底盘结构运行过程当中承受的力为残余的应力与运作载荷相应的合成应力[1]。汽车底盘结构安全与焊缝设计技术应用的总体流程见图1。

针对汽车的底盘焊缝设计来说，第一，应该构建汽车底盘焊缝的承载评定方案;第二，以评定方案作为参考和依据，完成焊缝的安全校核任务;第三，对焊缝的长度、数量以及布道设计方法加以改进和完善。作为汽车底盘焊缝设计工作当中主要的构成内容之一，焊缝承载评价工作的开展十分必要[2]。通过将桥的悬架臂和袖套管当作分析案例，积极开展工艺试验工作，借助无纸记录仪设备，对焊缝的方向加以测定，并且应用小孔方式得到相应数据信息，接着依靠有限元软件实施焊接温度场和残余应力场的计算分析，最终获取和实验相应点的热过程曲线、残余应力。开展拉伸破坏试验的过程当中，能够获取有关平均拉伸载荷数值，明确焊缝失效的具体地方，然后科学计算拉伸载荷和残余应力数值，在导入相关模型以后，能够获取合成力场的分布情况。

根据相关情况能够明确具体的破坏程度，构建相应的承载性能评价制度，参考安全系数完成对焊缝承载性能情况的有效评定。进行汽车底盘焊缝安全校核的过程当中，将后桥和副车架当成案例，首先，进行焊接温度场，然后计算残余应力场;其次，对残余应力场进行焊接，完成载荷核磁情况的计算任务;再次，利用焊接承载评定方式实施安全校核，获取焊缝失效的具体地方，然后科学计算不同工位焊接零件的相应焊接应力、相应荷载情况，以便得到焊缝的最大合成应力数值，将其代进安全系数N的计算公式当中，最后可以获取焊缝最小的安全系数，以此判定焊缝失效与否[3]。

实际上，所谓汽车底盘焊缝的安全设计，主要针对的为排除对改变结构外形因素的前提下，通过运用对焊缝长度、数量以及布道方位调整的方式实施设计的一种方法。具体来说，包含了下述几个方面的环节：①对相关模型的改进;②针对焊接温度场和残余应力的科学计算;③进行焊缝失效与工作载荷、焊接残余应力场之间的合成准确计算;④做好焊缝的安全校核工作，确保焊缝的安全性。

2  针对汽车底盘结构有限元模型的说明

对比汽车其他位置构造，底盘结构与其存在着很大的差别，进行实际的操控过程当中应该对众多存在的缺陷和不足加以重视与处理。操控有关零部件的时候，应该系统了解该构件自身的结构情况，如此，可以对汽车底盘结构模型的构建过程当中凸显出良好的支撑功效。开展汽车模型底盘设计的过程当中，需要不断优化相关的细节部分，运用先进的技术予以合理设计，以便借助图型模型带给技术改革有效的启发和帮助[4]。

3  汽车底盘结构相应温度场应力场的计算分析

计算汽车底盘结构的过程当中，通常应该对有关检测装置构件温度情况进行科学检测，所以，应该事先构建相关的试验场地，当完成此项建设任务以后，需要进行汽车相关零件的模拟试验工作，具体的实验操控时候应该满足相关规定，在檢查完汽车底盘结构情况之后，方可以进行结构温度的检测。假如测定的温度符合相关要求的时候，应该把材料的属性赋予到相应单元，并对其加以有效约束和控制，假如对应力场计算的时候，则应该合理加载上一行“RTH”当成结尾的温度场文件到相应的模型当中。当实际检测的数值与不同测定点相应的残余应力模拟数值之间显现出误差的时候，不过整体却相同，由此判定最终的计算结果准确[5]。

4  有关汽车底盘焊缝的计算方案制定

4.1 科学操控相关模型

当保证具体的设计方案准确之后，便能够科学构建相关的汽车底盘结构模型。对于此环节而言，应该利用合理的技术。进行有关模型设计的过程当中，则应该重视下述几个方面的情况：其一，针对技术人员相关技术标准的测定;其二，科学考核相关工作人员的具体工作情况。所以，构建相关模型的时候，需要把控好一些细节的内容，汽车底盘构造的相应模型连接情况属于重点需要注意的方面[6]。所以，不难看出，科学操控相关模型是不容忽视的。

4.2 合成应力的准确计算分析

对于残余应力场的分布文件而言，应该借助ANSYS读写命令INSTATE获取。其具体的文件格式采用“.IST”进行结尾，而处于单元内的不同积分点的相应应则均涵盖在此文件内。进行合成计算的时候，当解答命令/SOLU以后的首行把相应的应力分布文件加以读入。针对合成应力计算的环节来说，其中的一部分命令流如图2所示。

所以，通過上述分析与探讨之后，从中不难看出，科学计算并分析合成应力的情况十分关键，具有重要的研究意义和实施价值。

4.3 汽车底盘焊缝安全校核的判定分析

进行设计的过程当中，以增强焊缝的安全校核效果作为主要的目的，需要针对后桥位置的衬套管和悬架臂进行建模处理，利用有关的数学建模，合理计算受到拉伸作用之后的破坏情况，并且明确母材、焊缝处于外交界面上面不同方向的最大应力数值，将上述相关应力数值当成一定的数据依据，通过运用下述方法加以呈现：。而焊缝相应的承载性能则借助安全系数加以代表，式（1）为：（1）

在式（1）当中，？滓bw代表的为微观角度的断裂强度。由于汽车底盘属于非常关键的构成零件部分，因此，其遭受的荷载作用是极大的，呈现出十分复杂的特征[7]。笔者经过查看相关研究资料，进而明确了安全系数的具体范围情况，详情见表1。

由此可见，合理分析汽车底盘焊缝安全校核的判定情况至关重要。

4.4 针对焊接处理环节的注意问题分析

进行汽车底盘结构焊缝焊接处理的过程当中，应该对其中众多不同的细节部分予以注意和重视，尤其对于汽车企业而言，可谓至关重要，不可以忽视整个焊接处理的步骤和方法。首先，通过明确并有效落实详细的焊接处理步骤，方可以确保汽车底盘结构焊缝设计与处理的科学性与合理性[8]。与此同时，应该科学分析与探究具体焊接的形状情况，通过细致比较之后，方可以获取到准确无误的焊接施工图纸，以便带给焊接工作有效的借鉴和帮助，发挥出一定的科学指导作用，当然，从理论知识方面也形成了有效的参考与启示。除此之外，进行优化设计的过程当中，应该积极落实具体的焊接技术设计方案，实现一定的技术创新效果，通过将先进的技术应用到具体的操控工作当中，凸显出良好的效果。

5  结论

从此次论文的阐述与分析当中，可以获知，系统分析和思考汽车底盘焊缝设计技术的有效应用策略显得尤为必要，具有一定的研究意义与实施价值。本文通过阐述汽车底盘结构焊缝设计的总体流程，说明了针对汽车底盘结构有限元模型，分析了汽车底盘结构相应温度场应力场的计算情况，同时科学制定出有关汽车底盘焊缝的计算方案：科学操控相关模型、合成应力的准确计算分析、汽车底盘焊缝安全校核的判定分析、针对焊接处理环节的注意问题分析。希望此次研究和分析的内容与结果，能够得到有关汽车底盘焊缝设计技术工作人员的关注和重视，并且从中获取相应的借鉴和帮助，以便增强汽车底盘焊缝设计技术的实际应用成效，进而推动我国汽车行业的可持续发展与进步。

参考文献：

[1]刘拥军，冯向敏，周凯，等.汽车底盘结构件焊缝设计方法探讨[J].热加工工艺，2018，141（121）：1197-1199.

[2]朱龙，陈婷，苏星燊.焊缝设计在汽车底盘结构件的分析[J].中国科技投资，2017，152（108）：1050-1052.

[3]关旭波，郝丽荣，孙丽影.分析汽车底盘结构件焊缝设计[J].科技资讯，2018，174（153）：1560-1563.

[4]吴威，赵海燕，孙明伟.焊缝设计在汽车底盘结构件的分析[J].科技展望，2017，134（135）：1333-1336.

[5]杨强，李明亮，赵红艳.汽车底盘件机器人柔性焊接生产线设计内容的相关思考探微[J].中国机械，2018，122（120）：1275-1276.

[6]谢骋，廖永升，王颖，等.汽车底盘结构件焊缝承载评价方法研究[J].电焊机，2018，190（186）：1899-1900.

[7]欧阳安，张新杰，扎赫然.汽车底盘件机器人柔性焊接生产线设计要点及优化[J].中国机械，2018，179（121）：1648-1649.

[8]吕天星，孙明辉，赵喜成.新能源汽车底盘设计方向探析[J].内燃机与配件，2018，262（110）：1101-1106.