摘要：近年来随着电气自动化技术、智能化技术和数控系统在工程机械生产领域中的深入应用，工程机械生产模式也发生了巨大的转变，工程机械结构的生产中应用类工艺仿真技术，极大的提升了产品的结构稳定性。利用实时可视化以及复杂几何模型的实时处理技术，可以确保工程机械结构的生产过程处于精细化的控制之下，降低工程机械结构的误差率。本文主要就工艺仿真技术在工程机械结构中的具体应用进行探究。 关键词：工艺仿真技术；工程机械结构；焊接；具体应用 引言：弯曲玻璃
工程机械制造业朝着数字化方向发展，合理利用自动化技术、智能化技术和数控系统对产品生产过程中的关键构件设计以及制造流程进行精细的把控和调整，利用实时可视化技术以及复杂几何模型的实时处理技术，创新应用工艺仿真技术，提升工程机械结构的整体质量和安全性。通过对某款新型车架结构优化，将工艺仿真技术的应用价值呈现出来。希望对今后工程机械制造业的健康稳定发展所有帮助。
木质精油1.工程机械结构类型概述
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本次研究选择了某新型车架结构作为优化和研究对象，在新型车架结构的设计和生产过程中应用生产工艺仿真技术。由于工程机械生产企业的自动化焊接生产线的柔性不足，生产工艺流程只适用于常规的机械产品生产，无法满足新产品的生产工艺需求。新机型产品机构需要投入性的自动化焊接生产线，但投资的数额较大，新机型产品还需要一段时间的市场推广，因此企业的工程机械生产仍旧以常规类型为主。短期内的新型车架结构生产需要采用工人参与度相对较高的焊接方式，为了提高生产的效率和质量，就需要合理的运用生产工艺仿真技术[1]。
2.工程机械结构优化思路
现在工程机械生产线的自动化水平较高，多年的生产经验积淀使得制造成本有着民新概念的优势，但随着新老产品生产的交替，生产线存在一定的富余，为了提高生产效益，工艺人员则在原有生产设备的基础上加以改进和优化，实现企业运营效益的最大化。但新产品和原产品的结构差异性较大，需要从产品结构入手进行优化改进。通过多轮评审论证，把原车架结构更改为断开式类似于常规机型后桥箱、机架等结构，然后沿用原来的生产工艺
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流程，合件焊接加工后进行总组总焊，不再进行整体加工，同时减少对大型加工中心的依赖性，实现较大程度的降本增效。通过拟采取的断开结构可以看出，把新型车架主体结构分成两个部分，采取双边X形对接焊缝进行连接。由于板材为32mm，故单侧采取三层四道进行施焊。此外，为更好地控制焊接变形，考虑到车架的对称结构，同时尽量减少焊接变位次数，提升作业效率，采取有序对称施焊方式[2]。
3.焊接仿真过程模拟流程
3.1 工艺流程
根据改进后的产品新结构特点和生产实际进行分析，研究制定并通过细化工序以及标准化工艺流程等方面进行工艺仿真。具体工艺路线为：（1）后桥合件：小件组焊→粗加工→后桥合件组对→后桥合件焊接→无损检测、矫形→机械加工。（2）前体合件：小件组焊→平衡梁合件组焊→底护板组焊→前体总对→前提焊接→机械加工。（3）后桥合件、前体合件总对→总焊→抛丸→涂装→机械加工→翼板组焊→面漆涂装→检查待检。
3.2 工艺方案选取
结合后桥合件、前体合件的产品结构，采取原龙门式+L形双回转变位机常规产品的机器人自动焊设备进行夹具改造实现自动焊作业，车架主体焊接则采用双立柱提升的头尾式双回转的变位机，实现本次改进关键焊缝的船型位置施焊，确保焊接质量。
3.3 工艺流程仿真
由于原车架已经过市场验证，结构强度没有问题，但评审对主体对接焊缝强度及残余应力集中问题有所顾虑，因此本次验证方案针对断开式结构的关键焊缝进行工艺过程的仿真。采取一款专用焊接仿真软件，首先针对三维模型中对结果没有影响的孔、面及小件进行清理，节省后期的计算量，提升计算效率。然后对模型进行前处理，采取六面体、四面体进行网格划分。同时针对焊缝区域进行网格的局部细化，提升后期计算的精度。
由于采取的仿真软件提供的常用金属材料均为德标、法标，没有本例中Q460C材料的相关数据，所以为了更好地进行模拟计算，在软件的材料库中到同类材料，并参照Q460C材料对该同类材料特性值进行修正，形成Q460C材料性能曲线，设置包括杨氏模量、泊松比、热传导系数、热膨胀系数、比热容、应力-应变、熔点及相变潜热等各项参数，且可以结合CCT和TTT曲线数据进行相变仿真计算，预测结构的硬度、主要相的成分和百分比。
根据变位机支撑、定位及夹持点位置进行工装夹具模型的创建和设置，并根据变位机液压夹具的夹紧力进行设定。根据生产节拍，工件焊前进行夹持，直至焊接完成10min后进行下一件焊接为止。随后按照软件流程界面依次设置焊接电流、电弧电压 、焊接速度等工艺参数及焊接路径、焊接方向、焊接顺序，同时需要提前校验好热源模型[3]。
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设置完毕后，采取非线性、热学耦合求解器进行计算，并利用云图进行应力应变的结果输出和直观显示，通过本例中针对某断开式车架结构的焊接过程的变形情况、焊接结束后的残余应力分布进行了预测。另外，对于焊接变形的控制可以进一步提出改进方案，如焊接顺序、工装设计等，并可进行各方案的对比和验证，从而实现工艺优化的目的。最终经过优化后可以看到在目前的工艺下，整体变形呈现对称分布趋势，变形主要集中在焊缝附近，最大变形量为3.33mm。焊接残余应力的预测结果显示，主要的残余应力分布集中在焊缝即附近的热影响区，最大应力值为480MPa，低于材料固有性能，满足了设计要求。
4.4 结构强度分析
工序工艺仿真的目的是到更优的方案，并应用到产品工况中，以提升产品的可靠性。因此，基于上述结果又进一步在结构仿真软件中模拟施工工况过程中车架的力学性能极值，
分析可能的开裂部位和相关力学性能，与材料自身固有性能进行比对，验证方案的可行性。通过最终有限元计算优化的应力应变云图可以看出，最大应变量为1.44mm，与原车架结构基本一致，但应力最大值达到799MPa，高出Q460C材料的固有性能。这表明焊缝部位应力集中较明显，主要的残余应力分布集中在焊缝及热影响区，整体趋势与工艺人员用经验预测相吻合，再进行物理样机改制试验风险较大，存在设备使用过程中车架断裂风险。因此采取谨慎处理方式，对此种断开式改进结构予以否定，后续会采取其他工艺优选方式，在此不再赘述。
4.结束语
随着工程机械制造业的不断革新和发展，用户对于产品的外观和质量要求也会不断提升，工程机械制造企业对于产品涉及的重要部件研发也需要进行更为全面的风险评估。原来对于产品工艺方案的制定和工艺参数的优选，采用传统的物理试错方法，存在设计和研发周期较长、成本高、效率低等问题，同时采取固有经验只能定性的判断，无法实现数值量化，仍需要物理试错来体现。但近年来工艺仿真软件在工程机械结构中的应用，提升了工艺基础理论研究，在实现工艺开发数字化，效果数值化的同时，也为有效减少物理试错概率及试错成本，降低产品开发风险，提供一种参考。
参考文献：
[1] 李德明,蒋富强,宫涛,王彩凤.工艺仿真技术在工程机械结构中的应用研究[J].金属加工(热加工).2021.(12):20-24.
[2] 張森堂,周鑫,趙恒.航空发动机制造工艺仿真技术实践与启示[J].航空动力.2021.(02):70-73.
太阳能手电筒[3] 崔一辉,赵恒,张森堂.航空发动机制造工艺仿真技术体系探索[J].航空制造技术.2019.62(13):40-44+52.
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