沖壓仿真技術介紹及在工程中的導入.ppt

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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.新軟體使用的背景2.主流軟體的技術介紹3.沖壓仿真專業(yè)術語介紹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(fā)展,深植都離不開高層高度重視,中層的竭力扶持和執(zhí)行層貫徹實施.有著將CAD/CAM成功推廣經(jīng)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.新軟體使用的背景,二.技術介紹,塑膠產(chǎn)品仿真軟體Moldflow，C-flow在產(chǎn)品開發(fā)階段得到了各方認可，沖件產(chǎn)品有沒有這樣的軟體呢？沖件產(chǎn)品缺陷表現(xiàn)為材料縮頸，破裂，拉痕，殘余應力變形(回彈)造成的形位精度的丟失，仿真軟體可不可以真實再現(xiàn)這些現(xiàn)象？汽車行業(yè)大量使用CAE工具，3C行業(yè)運用如何?,,,,,,,世界各大公司都廣泛采用CAE技術來提高產(chǎn)品設計與制造能力，沖壓仿真技術100%覆蓋了汽車制造行業(yè)！,靈活性與可加工性,嘗試新的材料和工藝,縮短開發(fā)周期,消除/減少試驗模,目的:在可控的成本范圍內(nèi)，準時完成模具開發(fā),使用低噸位的沖床,降低模具成本,改善產(chǎn)品壽命,周期,質(zhì)量,成本,,可以簡單給這種新軟體一個概念：沖壓工程分析軟體就好象一臺沖床，輸入各種外界條件，最終就可以得到一個數(shù)值顯示的“產(chǎn)品”。從成形過程和結果的數(shù)值可以顯示各種缺陷的生成，以判斷工藝的優(yōu)劣。,靜態(tài),“準”靜態(tài),動態(tài),結構問題,金屬成形,碰撞問題,SF=0,SF0,SF=ma,隱式方法,顯式方法,二.主流軟體的技術基礎介紹,,沖壓過程是個瞬態(tài)過程，所以從數(shù)值計算的角度來說，即可以使用隱式算法求解，也可以使用顯式算法求解。Implicit隱式算法：要求矩陣轉(zhuǎn)置與對角化，所以能處理的模型較小，同時求解過程中必須進行收斂疊代。Explicit顯式算法：不必進行矩陣轉(zhuǎn)置與對角化，也不需進行收斂疊代與檢查。主流的解決方法比較完美的結合了兩者的優(yōu)點：使用顯式時間積分來仿真成形過程（forming），使用隱式時間積分來仿真回彈過程（springback）。,隱式時間積分算法:時間t+Dt時計算平均加速度－位移:,顯式時間積分算法：用中心差分法在時間t求加速度:其中{Ftext}為施加外力和體力矢量,{Ftint}為下式?jīng)Q定的內(nèi)力矢量:新的幾何構形由初始構形{xo}加上位移增量獲得,板成形分析軟體：Dynaform:美國求解器為LS-DYNA兼具顯式隱式算法Pamstamp2G:法國兼具顯式隱式算法Autoform:德國隱式算法Fastform，Superform等等,體積成形分析軟體：LS-DYNA:兼具顯式隱式算法Superform:求解器為MRC兼具顯式隱式算法Superforge:有限體積法Deform:專業(yè)體成形軟體,三.沖壓仿真專業(yè)術語介紹,CAE:ComputerAidedEngineering計算機輔助工程FEA:FiniteElementAnalysis有限元分析TensileTesting:拉伸實驗,,Stress(s)：sENG=F/Ao工程應力=受力/面積Strain(e)：eENG=(l–lo)/lo工程應變=（最終長度-初始長度）/初始長度Young’sModulusofElasticity(E)楊氏模量s=Ee（彈性階段）YieldStress(sY)屈服應力UltimateTensileStress(UTS)抗拉強度materialstrengthcoefficient（K）材料的硬化系數(shù)（塑性階段）workhardeningexponent（n）材料的硬化指數(shù)（塑性階段）,彈性,塑性,s=Ee,sY,,UTS,,s=Ken,各向同性材料,各向異性材料,HILL90模型,各向異性系數(shù)Lankfordratio:,IsotropicNormalAnisotropicPlanarAnisotropic/Orthothrpic,R0=R45=R90=1R0=R45=R901R0R45R90,FormingLimitDiagram(FLD)：FLD是一種非常有用的工具，它可以通過工件上任意一點位置上主應變和次應變的數(shù)值在FLD上投影一點，通過在FLD上投影點的位置來判斷工件上這個位置的變形狀況。,?,Maj,?,Min,,,,,,,,主應變是變形后，橢圓長軸的方向，恒為正。次應變是變形后，橢圓短軸的方向，可正可負。,,,,,,,回彈SPRINGBACK,應力釋放過程,有限元的回彈解釋：在成形的下死點，模具完全閉合時，工件內(nèi)的殘余應力和工件與模具的接觸力平衡。當工件脫離模具時候，這種平衡被打破，工件會達到一個新的平衡狀態(tài)。實際上，這個過程是部分釋放在工件內(nèi)的殘余應力，并達到一個新的平衡狀態(tài)的過程，工件形狀也發(fā)生了變化。,回彈計算有兩種方法:=>Staticco-processor隱式求解-使用隱式求解器能夠取得比較好的求解精度，但是由于需要矩陣轉(zhuǎn)置與對角化，對于大模型可能內(nèi)存的需求非常大，無法完成運算。=>Dynamicrelaxationmethod顯式求解-使用顯式求解器-不需要矩陣轉(zhuǎn)置與對角化，所以處理大的模型會比較容易，對內(nèi)存需求小，對CPU需求高。,四.進行仿真分析所需要的信息,下面列表是完成一個仿真過程所必須的信息：1.表達模具3D外形的IGS文件，或其他可表達3D信息的文件2.下料尺寸的2D圖檔，以及在模具上定位關系尺寸。3.模具部件在成形時候的運動以及位置關系，例如動作的先后順序，速度等。4.壓料的方式和壓料力大小，例如是使用氣缸或彈簧，優(yōu)力膠等，使用類型以及數(shù)量，預壓量等等。5.材料的牌號，厚度。（詳細參數(shù)見下表）,三.功能和運用,1.組織架構,Prototypeshop,,工程分析課,,,板成形組,體成形組,沖模廠,,2.功能和方向,產(chǎn)品設計初期仿真能做什麼?1.對比不同的材質(zhì)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(chǎn)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(chǎn)品制造的建議.,產(chǎn)品設計階段仿真能做什麼?1.盡早發(fā)現(xiàn)成形問題，利於costdown.2.精確估計成型所需要的噸位，經(jīng)濟選擇沖床.3.展開產(chǎn)品，評估坯料尺寸，提供報價依據(jù).,展開所需時間:30-120min,預估成形力所需時間:120-480min,快速預估:60-240minByQucikstamp,精確預估:120-480minByAutostamporDynaform,產(chǎn)品最小圓角為0.4,產(chǎn)品最小圓角為0.8,模具設計階段仿真能做什麼?1.優(yōu)化下料尺寸，在材料成本和成形質(zhì)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(shù)對產(chǎn)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(diào)諧，驗証,,,,,專家系統(tǒng),,,,3.流程分析,接下頁,,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(chǎn),Y,仿真設變方案,,,,,,,,,接上頁,我們的目標：實現(xiàn)所有金屬成形工藝的計算機數(shù)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(chǎn)生,四.結束語,