[發(fā)明專利]一種鋁合金發(fā)罩鉚接點設(shè)計方法及裝置

在審

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• 申請日: 2023-03-17
• 公開（公告）號: CN116305935A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖永富;馬明輝;張雨;于保君;李赫;李景潭;王月;徐安楊;楊濤
• 申請（專利權(quán)）人: 中國第一汽車股份有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/15;G06F119/14
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 劉世純

本發(fā)明公開了一種鋁合金發(fā)罩鉚接點設(shè)計方法及裝置，屬于汽車技術(shù)領(lǐng)域，該方法通過對鋁合金發(fā)罩鉚接點的空間合理布局優(yōu)化，在保證鋁合金發(fā)罩性能滿足目標的情況下，實現(xiàn)鋁合金發(fā)罩總成鉚接點數(shù)量最小，實現(xiàn)鉚接點成本的控制，并且由于鉚接點數(shù)量的減少，可以優(yōu)化工藝節(jié)拍，提升制造環(huán)節(jié)的效率，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期。在鋁合金發(fā)罩產(chǎn)品開發(fā)階段，運用該技術(shù)，實現(xiàn)鉚接點最優(yōu)布置，形成鋁合金發(fā)罩的鉚接點的正向開發(fā)能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于汽車技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋁合金發(fā)罩鉚接點設(shè)計方法及裝置。

背景技術(shù)

隨著新能源車的逐步普及，汽車的輕量化變得愈發(fā)重要，輕量化對新能源汽車續(xù)航以及電池的成本控制作用尤為明顯。鋁合金作為一種輕質(zhì)金屬，既保持了金屬的高模量、高強度，又實現(xiàn)了大幅的降重，近年來在新能源車的用量逐步攀升，而發(fā)罩由于結(jié)構(gòu)、工藝相對簡單，成本增加幅度較小，是較多采用鋁合金材料的汽車零部件之一。相比與鋼質(zhì)材料，鋁合金采用焊接方式熱影響區(qū)較大，且焊接質(zhì)量沒有鋼質(zhì)穩(wěn)定，所以一般鋁合金板材連接采用鉚接、螺接或膠粘的形式，相比于鋼質(zhì)的焊點，鉚接點的成本要上升5倍左右，所以鋁合金鉚接點的數(shù)量需要嚴格控制。

目前對于發(fā)罩的輕量化研究，大多是采用拓撲優(yōu)化、多目標結(jié)構(gòu)輕量化等，例如段錦程碩士論文《汽車發(fā)動機罩的輕量化設(shè)計》對鋁合金發(fā)罩，采用isight軟件進行了多目標優(yōu)化，實現(xiàn)了鋁合金發(fā)罩的輕量化設(shè)計，對于鋁質(zhì)發(fā)罩的鉚接點數(shù)量還停留在經(jīng)驗設(shè)計階段，沒有有效的數(shù)字化手段去優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的鋁合金板材鉚接點成本過高等問題，本發(fā)明提供了一種鋁合金發(fā)罩鉚接點設(shè)計方法及裝置，該方法通過對鋁合金發(fā)罩鉚接點的空間合理布局優(yōu)化，在保證鋁合金發(fā)罩性能滿足目標的情況下，實現(xiàn)鋁合金發(fā)罩總成鉚接點數(shù)量最小，實現(xiàn)鉚接點成本的控制，并且由于鉚接點數(shù)量的減少，可以優(yōu)化工藝節(jié)拍，提升制造環(huán)節(jié)的效率，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期。在鋁合金發(fā)罩產(chǎn)品開發(fā)階段，運用該技術(shù)，實現(xiàn)鉚接點最優(yōu)布置，形成鋁合金發(fā)罩的鉚接點的正向開發(fā)能力。

本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)：

第一方面，本發(fā)明提供了一種鋁合金發(fā)罩鉚接點設(shè)計方法，包括以下步驟：

步驟一：獲得發(fā)罩總成及附件的幾何數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行檢查，確保位置關(guān)系及連接正確；

步驟二：提取發(fā)罩護板總成的中性面，完成發(fā)罩總成的網(wǎng)格劃分，包括發(fā)罩內(nèi)外板、加強板以及內(nèi)外板包邊結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格處理，完成鋁合金發(fā)罩總成的建模；

步驟三：完成總成模型的裝配及網(wǎng)格質(zhì)量檢查，包括鉚接點的建模；

步驟四：賦予材料屬性；

步驟五：設(shè)置邊界條件及載荷，完成發(fā)罩總成模態(tài)分析，檢查各階振型，確保各零部件之間的連接關(guān)系正確，完成發(fā)罩總成側(cè)向剛度、中間約束扭轉(zhuǎn)剛度、邊約束扭轉(zhuǎn)剛度、表面剛度、預(yù)變形分析；

步驟六：對于剛度性能不達標的分析項，進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，直到發(fā)罩所有剛度性能達到目標值；

步驟七：對鋁合金發(fā)動機罩鉚接點局部進行鉚接點加密，且需保證鉚接點的位置合理，具備可行性；

步驟八：以鉚接點為設(shè)計變量，剛度性能為約束，質(zhì)量最小為目標，進行鋁合金發(fā)動機罩空間拓撲優(yōu)化；

步驟九：對鉚接點拓撲優(yōu)化結(jié)果進行驗證，包括發(fā)罩所有的剛度性能。

進一步地，所述步驟一的具體方法如下：

獲得發(fā)罩總成及附件的幾何數(shù)據(jù)，要求各幾何數(shù)據(jù)之間沒有穿透，無自由邊，曲面要連續(xù)且完整，各位置連接關(guān)系清晰，并且要帶有連接件的真實幾何。

所述步驟二的具體方法如下：