空调用压缩机三点焊接数值模拟分析

论文摘要

在空调用压缩机生产中,常采用三点焊接的方法连接壳体和泵体组件。泵体焊接件(CN系列为上法兰,CM系列为气缸)的焊后变形降低了压缩机的装配精度,导致压缩机的使用性能和可靠性下降,情况严重时会使压缩机下线报废,造成巨大的经济损失。本文利用大型商用有限元软件ANSYS对CN和CM系列空调用压缩机三点焊接过程进行数值模拟分析,并通过试验对其进行验证,在这基础上对CN系列泵体焊接件的结构进行优化分析。实际产品中因壳体和泵体是密封的,因此三点焊接数值模拟的结果是难以进行试验验证的。本文首先对壳体和泵体焊接件进行三点焊接的数值模拟,然后通过试验对其进行验证,通过热电偶测温和测量焊后泵体焊接件关键点的变形对焊接数值模拟的结果进行验证。研究表明,当模拟中的有效输入功率为4000W,热源有效半径为0.009m时,模拟结果和试验结果相符。在模拟和试验工作的基础上,对CN系列壳体和泵体一次连续(一次焊接)和分二次(二次焊接)进行的三点焊接工艺进行数值模拟,模拟结果表明,一次焊接焊后的变形量较小,并发现上法兰底面变形不但受三点焊接的作用,而且螺钉预紧力对其作用也很大。在一次焊接工艺下对CM系列压缩机的三点焊接过程进行了数值模拟,研究发现在螺钉的紧固作用下气缸内圆圆度和滑片槽的变形都有明显减小。对CN系列不同结构上法兰的三点焊接进行了数值模拟,研究发现,焊点处非镂空结构的法兰结构最优,将此结构导入到生产中,压缩机的下线报废率从原来的1.1%降低到0.5%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 概论
• 1.1 选题依据
• 1.2 焊接变形数值模拟的国内外研究概况
• 1.3 本文的主要内容
• 1.4 本章小结
• 2 焊接过程有限元理论
• 2.1 有限元简介
• 2.2 ANSYS 简介
• 2.3 焊接温度场的基本方程
• 2.4 焊接应力应变理论
• 2.5 本章小结
• 3 壳体和泵体焊接件三点焊接过程数值模拟的实施
• 3.1 壳体和泵体焊接件的三点焊接数值模拟基本过程
• 3.2 建模
• 3.3 三点焊接温度场的数值模拟分析
• 3.4 三点焊接应力应变场的数值模拟分析
• 3.5 本章小结
• 4 壳体和泵体焊接件三点焊接过程数值模拟结果分析和验证
• 4.1 CN 系列三点焊接数值模拟温度场分析与验证
• 4.2 CN 系列三点焊接数值模拟应力应变场分析与验证
• 4.3 CM 系列三点焊接数值模拟分析与验证
• 4.4 本章小节
• 5 壳体和泵体组件三点焊接过程数值模拟分析
• 5.1 泵体模型和螺钉预紧力的处理
• 5.2 CN 系列壳体和泵体组件三点焊接数值模拟分析
• 5.3 CM 系列壳体和泵体三点焊接数值模拟分析
• 5.4 CN 系列泵体焊接件新结构的数值模拟分析
• 5.5 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录I 攻读硕士学位期间发表论文及申请专利目录