Моделирование процесса сборки автомобильных стекол

УДК 004.94
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА СБОРКИ
АВТОМОБИЛЬНЫХ СТЕКОЛ
Н.В. Носов1, Ф.И. Демин2, И.В. Мурзаева3
Самарский государственный технический университет
Самарский государственный аэрокосмический университет
3
ОАО «АвтоВАЗ»
1
2
В статье рассказано об особенностях моделирования процесса сборки автомобильных стекол.
Ключевые слова: процесс сборки автомобильных стекол, остаточные напряжения в стекле, клеевой шов, зазор.
При сборке стекол необходимо соблюдать соответствие нескольким установленным требованиям, предъявляемым при эксплуатации изделия. Это и герметичность соединения стекла с кузовом для защиты от
атмосферных воздействий, и прочность клеевого соединения, влияющего, в конечном
счете, на жесткость всей конструкции.
Соединение стекла с кузовом является
неразъемным, которое выполняется за счет
склеивания двух различных сред. При соединении стекла с кузовом в процессе сборки необходимо обеспечить их взаимное расположение в пределах заданной точности.
При этом вследствие разности величины зазора по периметру стекла клеевой валик будет испытывать разную деформацию.
Соответственно, упругое восстановление в
клеевом шве будет неравномерным, усадка
при полимеризации клея неодинаковая. Все
это приводит к неравномерным деформациям и возникновению технологических остаточных напряжений в клее и стекле.
С помощью метода конечных элементов (КЭМ) исследовано влияние параметров
клеевого валика на процесс образования
остаточных напряжений при сборке стекол.
При моделировании использовался
численный метод определения напряженнодеформируемого состояния (НДС) стекла
при склеивании. Стекло входит в сложную
конструкцию (сборочный узел). В процессе
исследовании изучались реологические процессы, происходящих в клеевом соединении
в ходе и после сборки стекол.
Доказано влияние геометрических параметров клеевого валика на НДС стекла в
сборе кузова при его эксплуатации. На основе результатов нагружения кузова кручением, было доказано, что величина остаточных
напряжений зависит от высоты и ширины
клеевого шва:
f b  0 ,0618b 2  1,373b  16 ,584
(1)
f  h  0 ,405h 2  0 ,381h  20 ,261 (2)
где f(b) и f(h) функции зависимости остаточных напряжений от ширины b и высоты h
клеевого шва.
Полученные зависимости дают возможность изменения НДС стекла, а соответственно и остаточными напряжениями, с
помощью параметра жесткости клеевого
шва и зазоров, полученных при размерном
анализе, как деформируемого основания
стекла, воспринимающую и передающую
нагрузку на стекло при сборке и эксплуатации.
Результаты расчетов позволяют сделать вывод о возможном управлении формированием поля остаточных напряжений
стекла за счет изменения геометрических
параметров клея при сборке.
Установлено, что в стекле при поставке на завод присутствуют технологические
остаточные напряжения σ=10 МПа, а коробление стекла составляло 2-5 мм. На рис. 1
приведен калибр для контроля геометрии
стекла, поступающего на сборку.
В процессе контроля стекло укладывают на шаблон до наибольшего совпадения
контура стекла с контуром шаблона. Затем
при свободно лежащем стекле, щупом проверяют по 20 точкам следующие параметры:
288
Рис. 1. Калибр для проверки
геометрии стекла.
- зазор между торцом стекла и контрольными упорами или контуром шаблона,
- максимальный зазор между опорной
поверхностью шаблона и поверхностью
стекла.
Величина зазоров по контуру, между
опорной поверхностью шаблона и стекла не
должна быть более 2 мм, при соблюдении
плавности перехода поверхностей.
В процессе склеивания дополнительно
возникают остаточные напряжения по нижнему краю стекла σ ост max = 4,5 МПа.
При боковом перекосе стекла возникают остаточные напряжения σ ост max = 5,83
МПа. При фронтальном перекосе возникают
остаточные напряжения в стекле σ ост max =
5,57 МПа.
Напряжения при сборке накладываются на существующие в стекле, вызывая избыточную напряженность стекла после
сборки.
При эксплуатации технологические
остаточные напряжения в стекле перераспределяются и могут достигать предела
прочности материала стекла, уменьшая его
надежность и герметичность соединения
стекла с кузовом.
На основании проведенных исследований можно сделать вывод, что изменяя геометрические параметры клеевого шва – его
высоты и ширины можно регулировать остаточные напряжения.
Доказано влияние точности геометрии
составляющих элементов кузова на формирование остаточных напряжений в клеевом
шве и стекле после сборки.
MODELING ASSEMBLY PROCESS OF AUTOMOTIVE GLASS
N.V. Nosov1, F.I. Demin2, I.V. Murzaeva3
1
Samara State Technical University, 2Samara State Aerospace University, 3OAO ”AvtoVAZ”
The paper presents the features of modeling the assembly process of automobile glass.
Keywords: assembly process of automobile glass, residual stresses in glass, adhesive joint, gap.
289