套料钻是生产蓝宝石晶棒的主要工具之一。早期的套料钻主要依赖进口,价格十分昂贵。近几年国内对蓝宝石晶棒需求量日益增长,促进了国产套料钻的迅速发展。但是,由于引进国内时间较短缺少相关工艺参数,特别是在基体的焊接过程中容易出现较大的变形,导致产品质量不稳定且生产效率较低。本文就某公司套料钻生产过程中焊接变形较大的问题展开研究,通过数值模拟的方法对焊接工艺及参数进行了优化。主要的研究工作包括:(1)针对底座与连接筒在装配过程中同轴度难以保证的问题,在分析对比两种装夹方案的基础上优选出垫片与外圆柱面组合定位方案。径向定位依靠两排并列布置的轴承外圆柱面来保证,同轴度依靠垫片来保证,该方案不仅定位精度高,并且满足简单快速的定位要求。(2)建立了套料钻基体焊接分析模型。通过数值模拟Y型坡口和V型坡口的焊接残余应力及变形情况,确定了最优的坡口形式。分析了不同连接筒壁厚下的焊接变形规律,得到基体焊后变形趋势,以及连接筒壁厚对焊接变形的影响。(3)分析了不同焊接顺序下焊接残余应力及变形情况,优选出跳焊的施焊顺序。研究了不同焊接速度、焊接电流、焊接电压对焊接变形的影响。运用正交实验方法,借助有限元软件,对各参数进行了优化,通过直观分析,找出了各个参数的最优组合。