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文档内容摘要
ppt 沖壓仿真技術介紹 及在工程中的導入,,,,一.前言 二.技術介紹 1.新软体使用的背景 2.主流软体的技术介绍 3.冲压仿真专业术语介绍 4.仿真分析所需要的信息 三.功能和運用 1.組織架構 2.功能和方向 3.流程分析 四.結束語,一.前言,任何一項新技術在單位的引入,發展,深植都離不開高層高度重視,中層的竭力扶持和執行層貫徹實施. 有著將CAD/CAM成功推廣經驗的MPM, 沖壓仿真CAE技術同樣可以在沖模廠這片技術肥沃的土壤迅速成長.,一.新软体使用的背景,二.技術介紹,塑胶产品仿真软体Moldflow,C-flow在产品开发阶段得到了各方认可,冲件产品有没有这样的软体呢? 冲件产品缺陷表现为材料缩颈,破裂,拉痕,残余应力变形(回弹)造成的形位精度的丢失,仿真软体可不可以真实再现这些现象? 汽車行業大量使用CAE工具,3C行業運用如何?,,,,,,,世界各大公司都广泛采用CAE技术来提高产品设计与制造能力,冲压仿真技术100%覆盖了汽车制造行业!,灵活性与可加工性,尝试新的材料 和工艺,缩短开发周期,消除/减少 试验模,目的:在可控的成本范围内,准时完成模具开发,使用低吨位 的冲床,降低模具成本,改善产品寿命,周期,质量,成本,,可以简单给这种新软体一个概念:冲压工程分析软体就好象一台冲床,输入各种外界条件,最终就可以得到一个数值显示的“产品”。从成形过程和结果的数值可以显示各种缺陷的生成,以判断工艺的优劣。,静态,“准” 静态,动态,结构问题,金属成形,碰撞问题,S F = 0,S F » 0,S F = ma,隐 式 方 法,显 式 方 法,二.主流软体的技术基础介绍,,冲压过程是个瞬态过程,所以从数值计算的角度来说,即可以使用隐式算法求解,也可以使用显式算法求解。 Implicit 隐式算法:要求矩阵转置与对角化,所以能处理的模型较小,同时求解过程中必须进行收敛叠代。 Explicit 显式算法:不必进行矩阵转置与对角化,也不需进行收敛叠代与检查。 主流的解决方法比较完美的结合了两者的优点:使用显式时间积分来仿真成形过程(forming),使用隐式时间积分来仿真回弹过程(springback)。,隐式时间积分算法: 时间t+Dt 时计算平均加速度-位移:,显式时间积分算法: 用中心差分法在时间 t 求加速度: 其中 {Ftext}为施加外力和体力矢量, {Ftint}为下式决定的内力矢量: 新的几何构形由初始构形{xo}加上位移增量 获得,板成形分析软体: Dynaform: 美国 求解器为LS-DYNA 兼具显式隐式算法 Pamstamp2G: 法国 兼具显式隐式算法 Autoform: 德国 隐式算法 Fastform,Superform等等,體積成形分析软体: LS-DYNA : 兼具显式隐式算法 Superform : 求解器為MRC 兼具显式隐式算法 Superforge: 有限體積法 Deform: 專業體成形軟體,三.冲压仿真专业术语介绍,CAE: Computer Aided Engineering 计算机辅助工程 FEA :Finite Element Analysis 有限元分析 Tensile Testing: 拉伸实验,,Stress ( s ):sENG = F/Ao 工程应力=受力/面积 Strain ( e ):eENG= (l – lo)/ lo 工程应变=(最终长度-初始长度)/初始长度 Young’s Modulus of Elasticity ( E ) 杨氏模量 s = E e(弹性阶段) Yield Stress ( sY ) 屈服应力 Ultimate Tensile Stress (UTS) 抗拉强度 material strength coefficient (K) 材料的硬化系数(塑性阶段) work hardening exponent (n) 材料的硬化指数(塑性阶段),弹性,塑性,s = E e,sY,,UTS,,s= K e­n,各向同性材料,各向异性材料,HILL 90 模型,各向异性系数 Lankford ratio :,Isotropic Normal Anisotropic Planar Anisotropic /Orthothrpic,R0 = R45 =R90 =1 R0 = R45 =R90 1 R0 R45 R90,Forming Limit Diagram (FLD):FLD是一种非常有用的工具,它可以通过工件上任意一点位置上主应变和次应变的数值在FLD上投影一点,通过在FLD上投影点的位置来判断工件上这个位置的变形状况。,,Maj,,Min,,,,,,,,主应变是变形后,椭圆长轴的方向,恒为正。 次应变是变形后,椭圆短轴的方向,可正可负。,,,,,,,回弹SPRINGBACK,应力释放過程,有限元的回彈解釋: 在成形的下死点,模具完全闭合时,工件内的残余应力和工件与模具的接触力平衡。当工件脱离模具时候,这种平衡被打破,工件会达到一个新的平衡状态。实际上,这个过程是部分释放在工件内的残余应力,并达到一个新的平衡状态的过程,工件形状也发生了变化。,回弹计算有两种方法 : = Static co-processor隐式求解 - 使用隐式求解器 能够取得比较好的求解精度,但是由于需要矩阵转置与对角化,对于大模型可能内存的需求非常大,无法完成运算。 = Dynamic relaxation method显式求解 -使用显式求解器 - 不需要矩阵转置与对角化,所以处理大的模型会比较容易,对内存需求小,对CPU需求高。,四.进行仿真分析所需要的信息,下面列表是完成一个仿真过程所必须的信息: 1.表达模具3D外形的IGS文件,或其他可表达3D信息的文件 2.下料尺寸的2D图档,以及在模具上定位关系尺寸。 3.模具部件在成形时候的运动以及位置关系,例如动作的先后顺序,速度等。 4.压料的方式和压料力大小,例如是使用气缸或弹簧,优力胶等,使用类型以及数量,预压量等等。 5.材料的牌号,厚度。(详细参数见下表),三.功能和運用,1.組織架構,Prototype shop,,工程分析課,,,板成形組,體成形組,沖模廠,,2.功能和方向,產品設計初期仿真能做什麼? 1 . 對比不同的材質和材料厚度對成形性能的影響,厚度分布圖和應力應變分布圖,供產品設計人員借鑒. 2 . 提供各種工藝方案(拉伸,擠出,鍛造等)仿真結果,為整體方案確定提供有利與產品制造的建議.,產品設計階段仿真能做什麼? 1. 盡早發現成形問題,利於costdown. 2. 精確估計成型所需要的噸位,經濟選擇沖床. 3. 展開產品,評估坯料尺寸,提供報價依據.,展開所需時間 : 30 - 120min,預估成形力所需時間 : 120 - 480min,快速預估 : 60 - 240min By Qucikstamp,精確預估 : 120 - 480min By Autostamp or Dynaform,產品最小圓角為0.4,產品最小圓角為0.8,模具設計階段仿真能做什麼? 1. 優化下料尺寸,在材料成本和成形質量上找到平衡點,並可提供復雜形狀的下料刀口尺寸. 2. 對比不同的成形參數對產品的影響(壓料力,入口圓角,抽引高度等). 3. 預測回彈變形以及回彈補償量.,軟EG料的回彈變形,硬EG料的回彈變形,工站排布,報價,客戶來檔,,討論,不適合仿真,復雜零件,早期評估,,如果必要,初定工藝,調諧,驗証,,,,,專家系統,,,,3.流程分析,接下页,,模具設計,模具加工,組立測試,標準接受,模具設計變更,N,批量生產,Y,仿真設變方案,,,,,,,,,接上页,我們的目標: 實現所有金屬成形工藝的計算機數值模擬,我們的方向: 輔助工程單位減少或消除金屬成形制造瓶頸的產生,四.結束語,