导航：本案例应用Simufact仿真软件，在工艺设计阶段对U型三面搭接这种常见的白车身焊接结构的焊接工艺进行了分析，从而得到最佳优化方案，减少了后期调试成本。

U型三面搭接焊接结构

在白车身焊接结构中，U型三面搭接焊接结构是一种典型结构，常出现于下车体结构加强区域，涉及悬置等机构安装，其精度要求高。以车身前纵梁为例，如图所示。

三面搭接截面图

当前问题

由于其三层板焊点多，热输入量大；零件弧面搭接多，搭接间隙难保证等原因，其焊接变形量大。为保证其总成精度，需对焊接变形问题重点分析。传统分析方式通过大量现场调试寻找优化方案，浪费时间和人力物力，浪费调整时间和人力物力，因此选用Simufact有限元仿真软件在数模阶段就对焊接工艺进行优化，可以大幅度减少后期的调试成本。

Simufact Welding仿真建模

针对上述问题，工程师从焊接顺序、工装优化、搭接间隙优化三个关键管控方向，提出优化模型，对比确定最优方案，并使用Simufact Welding仿真软件对提出优化方案进行仿真验证。仿真包括成型焊、补焊两序焊接过程；基础模型采用六面体网格的形式，模型搭建如下图所示。

Simufact Welding建模示意图

评价测点统一如下图、表所示。

评价测点标示

方案汇总

a）焊接顺序优化方案

本次依据成型焊工序和补焊工序，共拟定3种不同焊接顺序。

某一焊接顺序示意图

b）工装优化方案

共设计两种方案用于比夹具定位与焊接区域距离对焊接变形影响；

共设计两种方案用于对比补焊夹具增加定位夹具与否的影响。

支撑夹紧及补焊定位点示意图

c）搭接间隙管控

共设计两种方案用于评价搭接间隙对三面搭接焊接变形的影响。

两种搭接间隙管控方案

仿真结果

在使用Simufact Welding软件对各个方案进行仿真后，综合以上的优化方案仿真结论，可以得出前纵梁焊接变形的最佳优化方案。继续采用Simufact对最佳优化方案进行仿真，得到仿真结果如下图所示。

通过对比不同的方案仿真结果，可以得出有效的优化方案。在焊接顺序、工装优化、搭接间隙优化三项对比分析中选取各自最优的方案，并根据结论重新设置仿真模型进行求解计算。

经计算，前纵梁点焊后的变形量结果在0.6mm以内，满足前纵梁纵梁精度质量要求。本案例实施方式和结论也可以推广到其他U型三面搭接焊接结构，为精度管控提供有效的方案参考。

总结

本文通过以点带面，分析“U”型搭接结构的焊点优化和实物对比，对于其他结构的焊接变形的分析提出一个分析的流程和参考。

通过采用Simufact仿真技术，对焊接变形进行仿真和对策实施，在达成预期品质的同时可大幅度减少工业化阶段的调试周期和成本，对降低调试成本具有很好的参考意义。