Виртуальный инжиниринг

Компания Comil Onibus использует Weld Planner для снижения коробления панелей на 75%

Бразильская компания Comil Onibus выпускает автобусы, которые востребованы более чем в 30 странах мира. Линейка продукции включает туристические, городские, микроавтобусы и автобусы специального назначения.

В конструкции рассматриваемого автобуса предусмотрена передняя дверь с несущим стальным каркасом. Конфигурация должна соответствовать требованиям стандарта ABNT NBR 7008. Различные части двери должны быть собраны и соединены дуговой сваркой. Проектному отделу требовалось разработать сварочный аппарат и определить последовательность наложения сварочных швов. Для разработки технологии сварки инженерам потребовалось провести множество экспериментов и использовать метод проб и ошибок для оптимизации источника сварки и определения порядка наложения швов. Варьирование параметров оказалось затратным и по времени, и по стоимости. Более того, эксперименты выявили значительные сварочные деформации (вплоть до 20 мм), что приводило к отбраковке стального каркаса из-за ненадлежащего качества. Отсутствие инструмента для компьютерного инжиниринга, с помощью которого моделируется поведение сборки при сварке, сделало невозможным реализацию структурированного подхода для улучшения технологического процесса. Используя метод проб и ошибок, инженеры могли положиться лишь на собственный опыт при подборе последовательности выполнения швов и мест закрепления. Такой подход довольно затратен. Кроме того, единственным способом исправления короблений, выходящих за пределы допуска, было применение механической рихтовки – приложение сил и смещений для компенсации сварочных деформаций.

Рисунок 1. Универсальный автобус компании Comil и рамка его двери

Инженеры Comil внедряли программу Weld Planner в три этапа:

1. На первом этапе специалисты ESI Group провели тестовый расчет с целью демонстрации возможностей программы Weld Planner и сопоставления расчетных и экспериментально полученных значений. Незначительная разница в значениях убедила инженеров компании Comil в необходимости приобретения программы, что и положило начало её применения.

«Weld Planner принес огромную пользу при контроле сварочных короблений стальных конструкций, позволив опробовать различный порядок наложения швов. Быстрые расчеты и точные результаты гарантируют значительный технологический рост нашей компании и, следовательно, приводят к снижению затрат, ранее связанных с разработкой конструкции и утилизацией материалов, которые не удовлетворяли требованиям спецификаций».
Thiago Sotilli, главный инженер компании Comil

2. На втором этапе инженеры компании Comil прошли базовое обучение работе в программе, приступили к работе над первым проектом и к задаче внедрения компьютерного инжиниринга в процесс разработки технологии сварки. Инженеры начали процесс моделирования нескольких сварных конструкций, сопоставляя расчетные и экспериментальные данные. Посредством последовательной калибровки было обеспечено совпадение результатов.

3. На третьем и самом важном этапе требовалось полностью внедрить программу Weld Planner в технологический процесс компании Comil и использовать её непосредственно при разработке технологии сварки. Вскоре в компании Comil начали назначать режимы сварки на основании результатов численного моделирования.

Рисунок 2. Локальные деформации сварной сборки. До использования программы Weld Planner и после её внедрения

До внедрения нового технологического процесса коробление рамы двери составляло 18,9 мм. Ситуация осложнялась тем, что при таких короблениях невозможно было соединить различные части двери без механической рихтовки. После оптимизации технологии сварки с использованием программы Weld Planner максимальные коробления были уменьшены до 4,7 мм – на 75 %. После этого в компании Comil смогли обшивать стальной каркас двери сразу же после сварки без каких-либо промежуточных операций.

Основываясь на успехах первого применения, в компании Comil приступили к реализации стандартной методики, включающей использование программы Weld Planner для разработки моделей сварных компонентов и определения порядка наложения швов. Внедрение численного моделирования позволило компании Comil обеспечить целевые показатели по финансовым затратам, качеству продукции и времени запуска в серию.

«Моделирование последовательности сварки в программе Weld Planner помогло значительно снизить стоимость и время производства. Результаты моделирования позволили нам контролировать геометрию важных узлов и избежать изменения сборочной линии».

André Luis Petry
инженер-технолог компании Comil
Автомобилестроение
Сварка