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DEFORM软件在大批量锻压生产中的模具寿命分析

发布者:admin   发布时间: 2020-12-17 浏览次数:

        随着国内自动化生产程度的不断提高,大批量生产锻件时,模具的寿命问题不仅仅关系到生产成本问题,模具工作部分的精度保持性还会影响到产品质量、设备损耗,后续加工成本等问题。

目前我国的模具寿命提高主要从模具材料、模具加工工艺等方面进行提高。随着有限元仿真软件的出现,从锻压工艺、模具结构设计方面进行分析优化变的更加容易,但都仅仅只实现了当前一个生产工序的模拟,与大批量连续生产过程中实际结果相差较大。

DEFORM软件做为全球最知名的工艺仿真软件,在金属加工模拟仿真不断追求与实际更加贴近的模拟计算方法,最早开发了模具应力分析的耦合法和插值法。v11.0版本后,率先推出了MO多工序模拟技术,将整个加工工艺过程联合模拟,考虑了前后工序的影响,模拟结果与实际生产结果相符度更高。

使用DEFORM软件通过一个锻件生产过程的有限次循环模拟,可以观察到模具的温度分布差异性较大,研究分析模具的多次循环锻打有利于提高批量生产过程中的锻件质量稳定性和模具寿命。

模拟一个、数个锻件的连续生产过程容易了,但大批量自动生产时,一百件件、甚至几万件过后,模具状态变量分布如何预测?如果完全的上百次锻压过程循环模拟,计算量大,计算时间太长也不可接受。因此,经过开发人员大量研究和试验比对,DEFORM v12.1推出了全新的分析模块——too llife模具寿命分析向导模块,在批量生产过程中,从模具的温度、磨损、应力、寿命等四个方面进行分析,短时间内完成模拟计算,为优化锻造工艺和模具设计提供可靠的理论依据。

 

批量锻造生产下模具温度模拟原理如下图所示,工艺研究人员先模拟设置一个循环周期的前处理设置,包括了模具锻前、锻中、锻后的传热、喷雾冷却等模拟,形成一个完整生产周期的模拟,再对整个工序N次循环模拟,之后对每次循环模拟的热流结果提取,通过数学模型预测后期的热流变化,将热流重新施加到模具表面,得到M此循环周期后的温度分布,这里N的值远远小于M。同样的方法也适用于模具磨损预测。

 

模拟计算原理

循环设置

 

整个设置过程向导化操作,自动化程度高,分为研究物体选择、数据提取、曲线拟合、模拟控制、DB文件生成五个过程。

 

设置流程

 

后处理结果的展示方面,DEFORM软件同时开发了新的显示功能,包括了多次循环后的模具温度、磨损率、磨损深度、几何变化等结果分布,用户只需输入循环次数,即可自动显示相关变量的分布。

 

600次循环模拟结果

图中模具几何根据磨损情况的更新也是一大亮点,软件根据Archard磨损准则,对磨损率进行平滑处理,以提供更规则的几何形状更新。

 

2D模具几何磨损更新

 

3D几何磨损更新疲劳是影响模具寿命的重要因素,疲劳分析需要批量生产中模具应力的循环加载历史(应力/应变变化),而传统的耦合法模具应力分析计算量大,插值法应力分析只能同时计算某一个时刻的应力分析,DEFORM软件在新的版本中对计算效率高的插值法设置进行更新,允许选择多个时刻的受力状态,同时进行插值法模具应力分析,快速提取模具的应力/应变加载过程。

 

多步插值法模具应力法分析

 

再结合DEFORM工序循环设置,得到循环锻打过程中的模具应力变化,如下图所示,十个循环锻打过程中模具不同位置的应力变化曲线。

 

 

最后可通过Basquin方程,对模具疲劳分析。DEFORM在未来的版本开发中将进一步完善相关设置,推出更多更先进的模拟计算功能。

 

深圳市有限元科技有限公司(简称元王)是一家计算机辅助工程CAE为主业,以工程仿真软件开发为核心,集CAE仿真软件销售、CAE仿真咨询、CAE培训、CAE软件二次开发为一体的国家高新企业。


       公司成立于2007年,不仅是DeformAbaqusFlothermHyperworksMoldex3D等世界知名CAE软件的代理商,还是国内领先的CAE仿真应用综合解决方案提供商。深耕CAE领域十三载,依托深厚的CAE技术背景和丰富的工程经验,为中兴、三一重工、一汽、格力、大族激光等1200多家客户提供高水平的CAE工程咨询服务,获得客户的高度认可。真正为客户提供全维度CAE解决方案,构筑企业仿真体系,提升仿真应用能力,解决实际工程问题,助力卓越产品创新研发!

 

来源:安世工坊

 

 

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