[发明专利]车身板件焊接变形的几何补偿方法及系统

说明书

一种车身板件焊接变形的几何补偿方法及系统，通过经过有限元方法模拟焊接变形过程，并确认其中网格模型中各个位置上的变形方向与变形量作为变形预测，然后先手动设置几何补偿变量及其范围，再通过选取测试样本点与验证样本点对有限元方法中的网格模型进行样本点的有限元建模，并得到测试样本点与验证样本点模型；再基于对样本点模型进行有限元计算，提取计算结果，将测试样本点与其计算结果进行Kriging近似建模并利用验证样本点检验模型精度；最后通过粒子群优化算法得到作为车身板件焊接变形的最终几何补偿，实现车身板件的优化焊接。本发明能够不受车身板件焊接变形程度的限制，显著的提升了车身板件焊后的装配精度。

技术领域

本发明涉及的是一种车身板件焊接变形补偿的技术，具体是一种基于焊接预测结果对车身板件进行几何反向补偿设计的方法及系统。

背景技术

车身板件在焊接的过程中，由于焊接热量的输入会导致板件产生残余塑性应变，从而导致板件发生焊接变形。严重的车身板件的焊接变形可能会使板件超出后续的装配公差，对后续生产产生不利的影响。要解决车身板件焊接变形对后续装配精度的影响，可以通过调整工艺参数、后续矫正等方法。调整工艺参数如输入功率、减少焊缝长度、调整焊接顺序等，但是不能从根源上解决焊接变形的问题，只能起到一定的抑制作用，也有可能影响焊缝的质量。后续矫正如火焰矫正、机械矫正等方法，但是存在生产节拍长、需要增加工位的问题。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出了一种车身板件焊接变形的几何补偿方法及系统，通过沿变形的反方向调整板件几何来修正焊接变形对最终装配的影响，能使焊接后的车身板件装配精度大大提高。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种车身板件焊接变形的几何补偿方法，通过经过有限元方法模拟焊接变形过程，并确认其中网格模型中各个位置上的变形方向与变形量作为变形预测，然后先手动设置几何补偿变量及其范围，再通过选取测试样本点与验证样本点对有限元方法中的网格模型进行样本点的有限元建模，并得到测试样本点与验证样本点模型；再基于对样本点模型进行有限元计算，提取计算结果，将测试样本点与其计算结果进行Kriging近似建模并利用验证样本点检验模型精度；最后通过粒子群优化算法得到作为车身板件焊接变形的最终几何补偿，实现车身板件的优化焊接。

所述的验证样本点，通过最优拉丁超立方采样方法从由焊接变形预测量所确定的设计空间中选取测试样本点，再通过拉丁超立方采样方法选取得到验证样本点，其中：最优拉丁超立方采样方法选取m个设计样本点，m优选为3n～10n个，n为网格模型中位置的个数。

所述的样本点的有限元建模是指：按照验证样本点，对有限元方法中的网格模型板件进行网格调整，即在网格模型中各个位置上，沿焊接变形方向的反方向对板件该位置的几何进行调整，调整量依据该设计变量在样本点的值设定。

所述的Kriging近似建模是指：基于样本点模型，通过有限元方法计算各模型焊接后的变形情况，并依此计算样本的响应值y_ji＝x_ji+distortion_ji，y_ji为第j个样本的第i个几何补偿响应(1≤j≤m,1≤i≤n)，x_ji为该位置在第j个样本中的第i个几何补偿量，distortion_ji为该样本中该点的焊接变形值；然后建立m个样本补偿量X＝[x₁,…,x_n]与响应值Y＝[y₁,…,y_n]的Kriging代理模型，并进行模型精度验证

所述的补偿，其方向为焊接变形主要方向(沿X,Y或Z轴)的反方向，故x_ji与distortion_ji符号相反。