某车型采用的是台式包边机，它的优点是：①包边质量较为稳定；②生产节拍较高；③占地空间小，易于实现自动化；④便于生产线布置及工艺调整；⑤投资小。该包边机原型为进口设备，后经局部改进，车身车间在使用过程中发现有局部断裂现象。包边机一旦发生断裂，必须尽快修复，不然会造成大面积断裂，从而使其维修难度增大，甚至报废，进而影响门盖生产乃至整车生产。有必要对其进行有限元分析与结构改进。
      该包边机整体结构见图，由8个部分构成。其中主压包边机结构具体见图，由图可知，该包边机工作原理是：气缸向上推动活塞杆运动，同时包边机里面一端由于杠杆作用向下压边(杠杆支点为图中的铰接处)。气缸推力F的计算根据气缸半径，取75mm，P为压边时的峰值压强，范围为8-12MPa，则F的范围对应为140-210kN。由图可知，中间铰支到气缸推力处、压边处的横向距离分别为150mm，250mm。不考虑气缸的传力损失，根据杠杆原理，F范围对应为85-127kN。
      该包边机由不同厚度的各个饭金件(筋)通过拐角连接处的焊缝焊接起来，焊缝高度有5mm、8mm，10mm三种，并且各部分厚度各不相同，最厚可达50mm，最薄的也有10mm。根据经验，一般用八节点六面体实体单元、六节点五面体及四面体实体单元模拟各实体组成部分以及焊缝。由于各组成部分完全是靠实体焊点单元连接，因此各部分接触处的节点并没有进行重合处理(Equivalence)。焊点单元根据高度分别被做成5mm，8mm，10mm这3种，为简化计算，只进行5mm，10mm这2种对比。各组成部分单元尺寸为5mm，单元(除焊缝单元)总数为120591个，焊点单元在高度为5mm时有1069个，高度在10mm时为1990个。
      本研究采用NASTRAN进行线性静力分析，只考虑材料的线性变形，不考虑材料超过屈服极限后的塑性变形。所有组成部分材料均为Q235钢，一种普通碳素结构钢屈服极限理论值为235MPa，抗拉强度为375-500MPa。包边机各筋及焊缝具相同的特性(PSplid)和相同的材料特性(Material)，即钢(Steel)，其材料特性为：弹性模量E=2.1E+05，泊松比0.3，密度7.9kg/ mm3加载。模型加载、约束见图。在气缸活塞销处分别施加140kN，210kN的力，方向竖直向上；在压边处分别施加g5kN，127kN的力，方向水平向上。具体施加在节点上，节点力为施加力除以加载节点总数。约束下面支座底部的全部自由度。同时考虑到模型较大，实体单元超过10万个，为节约计算时间，只计算了一半模型，因此需要在对称面施加对称边界条件。
      根据包边机受力分析，可知包边机为受弯结构。针对模型不同载荷(活塞销处载荷为140kN，210kN)、不同焊缝高度(5mm，10mm)，以及假设没有焊缝采用所有筋一体式结构，共汇总6种情况的应力结果。包边机在140kN(活塞处)不同焊缝高度时的应力云图见图。不管是5mm还是10mm焊缝高度的应力均超过材料的屈服强度235MPa，材料超过屈服极限后发生塑性变形，但本文只考虑线形静态变形，此时高应力值已经失真，实际值较模拟值小。5mm焊缝最大应力出现在上面有孔横筋与中间竖直筋的拐角处，为587MPa；而10mm焊缝则出现在下面横筋与中间竖直筋的拐角处，为521MPa。两者高应力区域，都集中在中间前后两横筋与其周围筋的焊接拐角处，而远离该区域的筋应力则很小，都远小于材料的屈服强度，这与活塞推力传力距离有关，并且这些地方的应力对焊缝高度不敏感，不像中间两横筋拐角焊接处对焊缝高度特别敏感。图则是210kN(活塞销处)不同焊缝高度时的应力云图，其最大应力和高应力区域(大于300MPa)均与140kN时近似，只是数值近似线形增大而已。以上几种情况的包边机结构都是各个组成筋相互之间完全靠实体焊点单元相连，相互之间内部接触并无直接相连，为对比考察焊缝高度对应力影响程度，将包边机结构做成一体式，即各筋完全内部连接(接触处节点重合Equivalence)，不需要焊点连接。

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