一种焊点设计方法及设备技术

本发明专利技术属于整车焊接技术领域，具体公开了一种焊点设计方法及设备。该设计方法可以包括：基于电焊工艺要求在钣金上布置焊点以获得钣金及初始焊点设计数据；设置与钣金焊点相关联的至少一个产品性能目标；采用有限元法以至少一个产品性能目标作为边界条件，以焊点布置作为优化对象执行焊点拓扑优化计算以获得每个焊点的焊点密度，焊点密度指示相应焊点对达成至少一个产品性能目标的重要程度；以及将焊点密度小于阈值的焊点从钣金及初始焊点设计数据中剔除以获得经优化的钣金及焊点设计数据。本发明专利技术能够解决难以确定合理焊点位置和焊点数量，以及后期验证费时费力的问题，可以很大程度地减少对设计人员的经验依赖，并有效降低整车开发周期。

A Solder Joint Design Method and Equipment

The invention belongs to the field of vehicle welding technology, and specifically discloses a design method and equipment for solder joints. The design method can include: laying solder joints on sheet metal to obtain design data of sheet metal and initial solder joints based on welding process requirements; setting at least one product performance objective associated with sheet metal solder joints; using finite element method with at least one product performance objective as boundary condition, and using solder joint layout as optimization object to perform solder joint topology optimization calculation to obtain each solder joint. The density of solder joints indicates the importance of the corresponding solder joints to achieve at least one product performance goal; and the solder joints whose density is less than the threshold are removed from the sheet metal and initial solder joint design data to obtain optimized sheet metal and solder joint design data. The invention can solve the problem that it is difficult to determine the reasonable solder joint position and number, as well as the time-consuming and laborious problem of later verification, can greatly reduce the experience dependence on the designer, and effectively reduce the vehicle development cycle.

【技术实现步骤摘要】
一种焊点设计方法及设备
本专利技术涉及整车焊接
，尤其涉及一种焊点设计方法，以及一种焊点设计设备。
技术介绍
点焊连接方式具有工艺效率高，容易实现自动化等优点，目前在汽车的白车身生产中应用非常广泛，基本占据整车全部连接方式70％以上的比例。在现有的汽车设计中，钣金焊点布置主要包括焊点位置和焊点数量这两个参数，往往通过采用参考对标车的方式进行。由于设计车型与对标车往往存在非常多结构不一致的地方，因此焊点布置并不能全部参考对标车。为了满足设计车型的各项性能目标值(例如NVH模态、刚度、强度等)，这种传统焊点布置设计方法需要反复通过CAE分析或实车试验对产品进行验证(图1)，费时费力。这种传统焊点布置设计方法的可靠性很大程度上取决于设计人员的经验，也对设计人员提出了很高的要求。焊点布置过多过密，会延长生产节拍并导致成本增加。焊点布置过稀或布置不合理，则会导致产品刚度、强度等性能不足，严重影响汽车的各项性能。因此，合理布置钣金焊点显得尤为重要。本专利技术的目的在于提供一种焊点设计方法及设备，用于解决现有的传统焊点设计方法中难以确定合理焊点位置和焊点数量，以及后期验证费时费力的技术问题，同时可以很大程度地减少对设计人员的经验依赖，并有效降低整车开发周期。
技术实现思路
以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。为了解决现有的传统焊点设计方法中难以确定合理焊点位置和焊点数量，以及后期验证费时费力的技术问题，并减少对设计人员的经验依赖，有效降低整车开发周期，本专利技术提供了一种焊点设计方法，用于确定钣金上的焊点布置，上述焊点设计方法可以包括：基于电焊工艺要求在钣金上布置焊点以获得钣金及初始焊点设计数据；设置与钣金焊点相关联的至少一个产品性能目标；采用有限元法以上述至少一个产品性能目标作为边界条件，以焊点布置作为优化对象执行焊点拓扑优化计算以获得每个焊点的焊点密度，上述焊点密度指示相应焊点对达成上述至少一个产品性能目标的重要程度；以及将焊点密度小于阈值的焊点从上述钣金及初始焊点设计数据中剔除以获得经优化的钣金及焊点设计数据。优选的，在本专利技术提供的上述焊点设计方法中，上述基于电焊工艺要求在钣金上布置焊点还可以包括：在遵从电焊工艺对钣金焊点布置的位置要求和间距要求下，在上述钣金上布置最多的焊点。优选的，在本专利技术提供的上述焊点设计方法中，上述位置要求还可以包括要求焊点所在面为平整面，和/或上述间距要求包括相邻两个焊点之间的间距不小于30mm。可选的，在本专利技术提供的上述焊点设计方法中，上述至少一个性能目标还可以包括汽车车身的NVH模态目标、刚度目标和强度目标中的一者或多种。可选的，在本专利技术提供的上述焊点设计方法中，还可以包括：基于上述钣金及初始焊点设计数据和至少一个产品性能目标建立待拓扑优化计算的CAE计算模型，在上述CAE计算模型中将上述至少一个产品性能目标设为拓扑优化计算的边界条件，以及将每个焊点的焊点密度设为优化变量，上述执行焊点拓扑优化计算包括通过Optistruct工具对上述CAE模型执行计算。可选的，在本专利技术提供的上述焊点设计方法中，每个焊点的焊点密度的范围还可以介于0-1之间，上述阈值等于0.2。根据本专利技术的另一方面，还提供了一种焊点设计设备，用于确定钣金上的焊点布置，上述焊点设计设备可以包括：存储器；以及处理器，耦接至上述存储器，上述处理器配置为：基于电焊工艺要求在钣金上布置焊点以获得钣金及初始焊点设计数据；设置与钣金焊点相关联的至少一个产品性能目标；采用有限元法以上述至少一个产品性能目标作为边界条件，以焊点布置作为优化对象执行焊点拓扑优化计算以获得每个焊点的焊点密度，上述焊点密度指示相应焊点对达成上述至少一个产品性能目标的重要程度；以及将焊点密度小于阈值的焊点从上述钣金及初始焊点设计数据中剔除以获得经优化的钣金及焊点设计数据。优选的，在本专利技术提供的上述焊点设计设备中，上述处理器还可以进一步配置为：在遵从电焊工艺对钣金焊点布置的位置要求和间距要求下，在上述钣金上布置最多的焊点。优选的，在本专利技术提供的上述焊点设计设备中，上述位置要求还可以包括要求焊点所在面为平整面，和/或上述间距要求包括相邻两个焊点之间的间距不小于30mm。可选的，在本专利技术提供的上述焊点设计设备中，上述至少一个性能目标还可以包括汽车车身的NVH模态目标、刚度目标和强度目标中的一者或多种。可选的，在本专利技术提供的上述焊点设计设备中，上述处理器还可以配置为：基于上述钣金及初始焊点设计数据和至少一个产品性能目标建立待拓扑优化计算的CAE计算模型，在上述CAE计算模型中将上述至少一个产品性能目标设为拓扑优化计算的边界条件，以及将每个焊点的焊点密度设为优化变量，以及通过Optistruct工具对上述CAE模型执行计算。可选的，在本专利技术提供的上述焊点设计设备中，每个焊点的焊点密度的范围还可以介于0-1之间，上述阈值等于0.2。基于以上描述，本专利技术的有益效果在于：(1)可以快速考察初始钣金及焊点设计数据中每一个焊点对于达成产品性能目标的重要程度；(2)可以达成在焊点拓扑优化设计的基础上，同时满足产品性能目标要求,这种操作非常简单易行；(3)极大降低对整车设计人员的经验要求和依赖；(4)降低整车钣金焊点布置设计难度，有效缩短整车开发周期。附图说明在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本专利技术的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。图1为传统的焊点布置设计方法的流程示意图。图2为本专利技术一实施例提供的焊点设计方法的流程示意图。图3为本专利技术一实施例提供的焊点设计方法的流程示意图。图4为本专利技术一实施例提供的汽车后尾门总成初始设计的结构示意图。图5A为本专利技术一实施例提供的左侧焊点布置的示意图。图5B为本专利技术一实施例提供的右侧焊点布置的示意图。图6为本专利技术一实施例提供的汽车后尾门总成一阶扭转模态的示意图。图7A为本专利技术一实施例提供的左侧钣金及初始焊点设计数据的局部示意图。图7B为本专利技术一实施例提供的右侧钣金及初始焊点设计数据的局部示意图。图8A为本专利技术一实施例提供的左侧初步CAE模型的局部示意图。图8B为本专利技术一实施例提供的右侧初步CAE模型的局部示意图。图9A为本专利技术一实施例提供的左侧铰链加强板与后尾门内板焊点密度结果的示意图。图9B为本专利技术一实施例提供的右侧铰链加强板与后尾门内板焊点密度结果的示意图。图10A为本专利技术一实施例提供的左侧铰链加强板与后尾门内板焊点优化布置结果的示意图。图10B为本专利技术一实施例提供的右侧铰链加强板与后尾门内板焊点优化布置结果的示意图。图11为本专利技术一实施例提供的焊点拓扑优化布置后模型的一阶扭转模态的示意图。附图标记：S1-S5焊点设计方法的步骤；S31-S33焊点拓扑优化计算的步骤；1焊点；21左侧铰链加强板；22右侧铰链加强板；3尾门内板；4焊点密度≤0.2的焊点。具体实施方式以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种焊点设计方法，用于确定钣金上的焊点布置，所述焊点设计方法包括：基于电焊工艺要求在钣金上布置焊点以获得钣金及初始焊点设计数据；设置与钣金焊点相关联的至少一个产品性能目标；采用有限元法以所述至少一个产品性能目标作为边界条件，以焊点布置作为优化对象执行焊点拓扑优化计算以获得每个焊点的焊点密度，所述焊点密度指示相应焊点对达成所述至少一个产品性能目标的重要程度；以及将焊点密度小于阈值的焊点从所述钣金及初始焊点设计数据中剔除以获得经优化的钣金及焊点设计数据。

【技术特征摘要】
1.一种焊点设计方法，用于确定钣金上的焊点布置，所述焊点设计方法包括：基于电焊工艺要求在钣金上布置焊点以获得钣金及初始焊点设计数据；设置与钣金焊点相关联的至少一个产品性能目标；采用有限元法以所述至少一个产品性能目标作为边界条件，以焊点布置作为优化对象执行焊点拓扑优化计算以获得每个焊点的焊点密度，所述焊点密度指示相应焊点对达成所述至少一个产品性能目标的重要程度；以及将焊点密度小于阈值的焊点从所述钣金及初始焊点设计数据中剔除以获得经优化的钣金及焊点设计数据。2.如权利要求1所述的焊点设计方法，其特征在于，所述基于电焊工艺要求在钣金上布置焊点包括：在遵从电焊工艺对钣金焊点布置的位置要求和间距要求下，在所述钣金上布置最多的焊点。3.如权利要求2所述的焊点设计方法，其特征在于，所述位置要求包括要求焊点所在面为平整面，和/或所述间距要求包括相邻两个焊点之间的间距不小于30mm。4.如权利要求1所述的焊点设计方法，其特征在于，所述至少一个性能目标包括汽车车身的NVH模态目标、刚度目标和强度目标中的一者或多种。5.如权利要求1所述的焊点设计方法，其特征在于，还包括：基于所述钣金及初始焊点设计数据和至少一个产品性能目标建立待拓扑优化计算的CAE计算模型，在所述CAE计算模型中将所述至少一个产品性能目标设为拓扑优化计算的边界条件，以及将每个焊点的焊点密度设为优化变量，所述执行焊点拓扑优化计算包括通过Optistruct工具对所述CAE模型执行计算。6.如权利要求1所述的焊点设计方法，其特征在于，每个焊点的焊点密度的范围介于0-1之间，所述阈值等于0.2。7.一种焊点设计...

【专利技术属性】
技术研发人员：万守臣，
申请(专利权)人：威马智慧出行科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31