在汽車制造領域，裝配變形是影響車身尺寸精度的關鍵因素，裝配中的尺寸偏差，不僅增加后期調校的時間和成本，更可能影響整車性能與安全性。傳統依賴物理試錯的方法不僅周期長、成本高，且難以在設計初期精準預測變形趨勢。隨著汽車行業(yè)走向數字化轉型，基于有限元仿真技術在設計和工程階段預測焊接變形與裝配偏差，已成為提升尺寸精度與工藝效率的核心手段。

如下圖所示，在試制階段前風擋下橫梁裝配過程由于零件回彈引起工裝夾具位置干涉，形成了裝配間隙，手工調整反而會進一步引起變形。此類由公差累積效應和焊接變形引起的尺寸偏差問題通過傳統方式很難有效對其進行預測。

SYSWELD 作為焊接裝配仿真領域的行業(yè)標桿，憑借其高效建模與高精度求解能力，賦能工程師在產品開發(fā)初始階段即可高效驗證裝配可行性，有效規(guī)避潛在的尺寸偏差風險。通過 SYSWELD 實施完整工藝鏈仿真，工程師能夠綜合考慮沖壓工藝的影響，預先評估工裝夾具方案、焊接與裝配順序等關鍵因素對裝配變形的作用機制，精準識別關鍵控制點，進而優(yōu)化裝配工藝，有效提升產品尺寸精度與車身制造質量。

SYSWELD焊接裝配仿真流程如下圖所示：

導入沖壓模型

SYSWELD支持使用沖壓仿真結果或掃描數據建模，我們此處使用掃描數據捕捉從而零件的真實形狀。步驟如下：

白光掃描實物零件生成STL文件： 通過白光掃描獲取實際零件的幾何信息，生成STL格式文件。

基于CAD創(chuàng)建中面網格： 利用三維數模抽取中面并生成中面網格。

中面網格映射匹配： 在SYSWELD中進行網格映射，使中面網格和STL數據精確匹配捕捉到沖壓缺陷與引起焊接變形的間隙。

捕捉零件真實形狀

定位和夾緊

在仿真環(huán)境中精確構建工裝夾具系統，包括定位銷、支撐塊、夾緊塊等關鍵元件。明確定義零件的夾持位置、夾緊力大小、夾具幾何形狀以及至關重要的夾持順序。通過仿真，可實時監(jiān)測零件在定位夾緊過程中的間隙變化，自動識別零件與工裝夾具之間潛在的幾何干涉，并精確分析零件在此階段的受力與彈性變形?；谶@些仿真結果，工程師能夠有效優(yōu)化裝配工藝方案，最大程度地減少后續(xù)焊接或連接過程中的問題。

創(chuàng)建工裝夾具

零件-工裝夾具接觸力分析

焊接裝配分析與優(yōu)化

軟件自動創(chuàng)建焊點及焊縫鏈接，構建裝配模型，軟件成功前瞻性捕捉到前風擋下橫梁因焊接回彈導致的裝配間隙風險——這正是傳統物理試制中難以察覺的隱患。更重要的是，通過虛擬工藝優(yōu)化閉環(huán)：

?自動迭代焊接及裝配順序

?驗證工裝夾具方案

?量化評估反變形補償量

?動態(tài)驗證尺寸精度

?將預測數據直接轉化為精度控制策略，消除超差，控制裝配尺寸精度，實現從“被動修正”到“主動掌控”的跨越。

仿真與現場對比

結論

SYSWELD能夠高效、高精度地模擬從沖壓件真實狀態(tài)到定位夾緊、再到焊接裝配的完整過程。它綜合考慮工裝夾具方案、夾持順序、焊接順序等關鍵因素，精確捕捉裝配變形和潛在干涉，助力工程師在設計初期即可進行“虛擬試錯”和優(yōu)化閉環(huán)，顯著提升車身尺寸精度和制造質量，降低后期調校成本。

徐博

SYSWELD解決方案專家

2018年起擔任SYSWELD中國區(qū)技術專家，材料加工工程碩士。在焊接及熱處理結構變形與應力控制領域經驗豐富，負責推進焊接及熱處理仿真解決方案SYSWELD在中國市場的應用，為用戶提供高級技術培訓與咨詢支持，致力于推動虛擬樣機解決方案在工程領域的應用。